Theproces obrzeża metalujest ważnym sposobem poprawy wydajności płytek drukowanych. Proces ten owija warstwę metalu wokół krawędzi płytki drukowanej, co nie tylko zwiększa wytrzymałość mechaniczną płytki drukowanej, ale także poprawia jej skuteczność ekranowania elektromagnetycznego, odporność na korozję i efekt rozpraszania ciepła. Jest szeroko stosowany w dziedzinach o rygorystycznych wymaganiach eksploatacyjnych, takich jak sprzęt lotniczy i komunikacyjny.
1, Zasada procesu obrzeża metalu
Proces owijania metalowych krawędzi PCB opiera się na doskonałych właściwościach fizycznych materiałów metalowych i dzięki specjalnym metodom przetwarzania tworzy ciągłą i gęstą warstwę metalu na krawędzi PCB. Podstawową zasadą jest użycie środków fizycznych lub chemicznych do ścisłego połączenia metalu z podłożem PCB, tworząc silne wiązania chemiczne lub mechaniczne struktury blokujące, uzyskując w ten sposób skuteczną ochronę i poprawę wydajności krawędzi PCB. Materiały stosowane do obrzeży metalowych obejmują zwykle miedź, aluminium, stal nierdzewną itp. Różne materiały nadają płytkom drukowanym różne kierunki poprawy wydajności. Na przykład obrzeża miedziane skupiają się na poprawie przewodności i odprowadzaniu ciepła, podczas gdy obrzeża aluminiowe wyróżniają się lekkością i odpornością na korozję.
2, Przebieg procesu obróbki krawędzi metalowych
(1) Wstępna obróbka-płyty PCB
Najpierw wyczyść płytkę drukowaną za pomocą specjalistycznych środków czyszczących, aby usunąć olej z powierzchni, kurz i warstwy tlenków, upewniając się, że obszary krawędzi są czyste i wolne od zanieczyszczeń. W przypadku podłoży wymagających specjalnej obróbki wykonuje się także operacje mikrotrawienia lub szorstkowania, mające na celu wytworzenie mikrochropowatych struktur na powierzchni krawędziowej płytki poprzez trawienie chemiczne, zwiększające powierzchnię styku metalu z podłożem, poprawiając tym samym przyczepność kolejnych warstw metalu.
(2) Przygotowanie warstwy metalu
Metoda galwaniczna: Jest to powszechna metoda przygotowania metalowych obrzeży. Zanurz wstępnie obrobioną płytkę drukowaną w roztworze galwanicznym zawierającym jony metali, z płytką drukowaną jako katodą. Zastosuj prąd zewnętrzny, aby spowodować migrację jonów metali w roztworze galwanicznym w kierunku krawędzi płytki drukowanej pod działaniem pola elektrycznego, a następnie zredukuj je i osadź na powierzchni krawędzi, tworząc warstwę metalu. W procesie galwanizacji konieczna jest dokładna kontrola parametrów, takich jak gęstość prądu, czas galwanizacji i temperatura roztworu galwanicznego, aby zapewnić jednorodność i gęstość grubości warstwy metalu.
Metoda powlekania chemicznego: Bez konieczności stosowania prądu zewnętrznego, do zainicjowania reakcji redoks na powierzchni krawędzi płytki drukowanej stosuje się chemiczny środek redukujący, umożliwiając redukcję jonów metali i osadzanie się, tworząc warstwę metalu w procesie samokalizy. Metoda powlekania chemicznego ma mniejsze wymagania sprzętowe i pozwala uzyskać jednolite powlekanie na nieregularnych powierzchniach, ale stabilność i żywotność roztworu powlekającego muszą być ściśle kontrolowane.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej: Atomy lub cząsteczki metali osadzają się na krawędziowej powierzchni płytki drukowanej w wyniku procesów fizycznych, takich jak parowanie i napylanie katodowe w środowisku próżniowym. Warstwa metalu przygotowana metodą PVD ma wysoką czystość, dobrą gęstość i silną przyczepność do podłoża, ale koszt sprzętu jest wysoki, a wydajność produkcji stosunkowo niska. Jest powszechnie stosowany w specjalnych produktach PCB o niezwykle wysokich wymaganiach wydajnościowych.
(3) Listwa owijająca krawędzie
Po zakończeniu wstępnego osadzania warstwy metalu, krawędź metalu jest formowana zgodnie z wymaganiami projektowymi. W przypadku prostych obrzeży pod kątem prostym nadmiar metalu można usunąć poprzez mechaniczne cięcie lub tłoczenie, aby krawędź obrzeża była schludna. W przypadku krawędzi o skomplikowanych kształtach, takich jak łuki, nieregularne kształty itp., konieczne jest zastosowanie form do wytłaczania lub formowania na walcach, aby zapewnić ścisłe przyleganie metalowej krawędzi do krawędzi płytki drukowanej, przy jednoczesnym osiągnięciu zaprojektowanego kształtu i dokładności wymiarowej.
(4) Przetwarzanie końcowe
Uformowana metalowa krawędź musi zostać poddana obróbce powierzchniowej, aby jeszcze bardziej poprawić jej wydajność i jakość wyglądu. Powszechne techniki-obróbki końcowej obejmują pasywację, powlekanie farbą ochronną itp. Obróbka pasywacyjna może spowodować utworzenie gęstej warstwy tlenku na powierzchni metalu, zwiększając odporność metalu na korozję; Nałożenie farby ochronnej może zapobiec zarysowaniom i zużyciu powierzchni metalowych, zapewniając jednocześnie izolację i odporność na wilgoć. Na koniec przeprowadzana jest kompleksowa kontrola obrobionej płytki drukowanej, wykorzystująca kontrolę wzrokową, obserwację mikroskopu metalograficznego, pomiar grubości i inne metody, aby zapewnić, że jakość metalowej krawędzi spełnia standardy procesu.
3, Kluczowa kontrola parametrów procesu obrzeża metalu
(1) Grubość warstwy metalu
Grubość warstwy metalu wpływa bezpośrednio na wydajność obrzeża. Cienkie warstwy metalu mogą nie zapewniać wystarczającej ochrony mechanicznej i ekranowania elektromagnetycznego, podczas gdy grube warstwy mogą zwiększać koszty i wagę, a także mogą mieć wpływ na montaż płytki drukowanej. Ogólnie rzecz biorąc, w zależności od scenariusza zastosowania, grubość obrzeża metalowego powinna wynosić od 5 do 50 mikronów. Na przykład metalowe obrzeża stosowane do ekranowania elektromagnetycznego zazwyczaj wymagają grubości co najmniej 10 mikronów, aby skutecznie blokować zakłócenia elektromagnetyczne.
(2) Temperatura i czas
Temperatura i czas to kluczowe parametry kontrolne w procesach galwanicznych lub powlekania chemicznego. Nadmierna temperatura może powodować szybkie osadzanie się metalu, w wyniku czego powstają szorstkie i luźne warstwy metalu; Jeśli temperatura jest zbyt niska, szybkość sedymentacji będzie powolna, a wydajność produkcji spadnie. Równie ważna jest kontrola czasu. Zbyt krótki czas obróbki może skutkować niewystarczającą grubością warstwy metalu, natomiast zbyt długi czas obróbki może prowadzić do nadmiernego narastania warstwy metalu, co wpływa na dokładność wymiarową płytki drukowanej. Biorąc za przykład galwanizację obrzeży miedzianych, temperatura roztworu galwanicznego jest zwykle kontrolowana na poziomie 25-35 stopni, a czas galwanizacji jest ustalany na 15-60 minut w zależności od wymaganej grubości.
(3) Gęstość prądu
Gęstość prądu określa szybkość osadzania i jakość jonów metali na krawędzi płytki drukowanej. Rozsądna gęstość prądu może zapewnić równomierny i gęsty wzrost warstwy metalu. Nadmierna gęstość prądu może powodować defekty, takie jak wypalenie i dendryty, natomiast niewystarczająca gęstość prądu może prowadzić do nierównomiernego osadzania. W rzeczywistej produkcji konieczne jest dokładne dostosowanie gęstości prądu w oparciu o takie czynniki, jak materiały metalowe, skład roztworu galwanicznego i powierzchnia płytki drukowanej, zwykle kontrolowana w zakresie 0,5–5 A/dm².
4, Typowe problemy i rozwiązania
(1) Niewystarczająca przyczepność warstwy metalu
Objawia się metalowym obrzeżem, które jest podatne na odrywanie lub łuszczenie się. Przyczynami mogą być niewystarczająca-obróbka wstępna płytek PCB, niewłaściwe parametry procesu podczas galwanizacji lub powlekania chemicznego oraz problemy z kompatybilnością metalu i materiałów podłoża. Rozwiązaniem jest wzmocnienie procesu wstępnej-obróbki płytki drukowanej, aby zapewnić, że krawędzie będą czyste i odpowiednio szorstkie; Ściśle kontroluj skład i parametry procesu roztworu galwanicznego, a jeśli to konieczne, dodaj warstwę przejściową pomiędzy metalem a podłożem, aby poprawić siłę wiązania.
(2) Nierówna grubość krawędzi
Może to być spowodowane nierównomiernym rozkładem prądu podczas galwanizacji, nierównym stężeniem roztworu podczas galwanizacji chemicznej lub nierównym ciśnieniem podczas procesu formowania. Jednolitość grubości krawędzi można poprawić poprzez optymalizację konstrukcji zbiornika do galwanizacji, zastosowanie mieszania lub galwanizacji wspomaganej ultradźwiękami oraz poprawę rozkładu ciśnienia w formie.
(3) Wady powierzchniowe
Wady powierzchni, takie jak dziury i wżery, są spowodowane głównie zanieczyszczeniami w roztworze galwanicznym i ulatnianiem się gazu. Rozwiązania obejmują regularną filtrację i oczyszczanie roztworu galwanicznego, odpowiednie mieszanie i odgazowywanie podczas procesu galwanizacji oraz polerowanie i szlifowanie powierzchni metalu przed nałożeniem farby ochronnej w celu wyeliminowania wad powierzchni.