Svarbiausias PCB paviršiaus apdorojimo tikslas yra užtikrinti gerą suvirinamumą arba elektrines savybes. Kadangi gamtoje varis ore paprastai yra oksidų pavidalu, mažai tikėtina, kad jis ilgą laiką išliks originalioje būsenoje, todėl jį reikia apdoroti variu.
Yra daug PCB paviršiaus apdorojimo procesų. Dažniausiai pasitaikantys yra plokščios, organinės suvirinimo apsauginės medžiagos (OSP), pilno nikelio dengimas auksu, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, cheminis nikelis, auksas ir galvanizavimas kietuoju auksu. Simptomai.
1. Karštas oras yra plokščias (purškimo skarda)
Bendras karšto oro lyginimo procesas yra toks: mikroerozija → išankstinis pašildymas → dengimo suvirinimas → purškimo skarda → valymas.
Karšto oro suvirinimas (paprastai vadinamas alavo purškimu) yra procesas, kurio metu ant PCB paviršiaus padengiamas lydytas alavas (švinas), suvirintas kaitinant, ir suspaudžiamas oras, kad susidarytų anti-vario oksidacijos sluoksnis. Tai taip pat gali užtikrinti gerą suvirinamumą dangos sluoksniams. Visa suvirinimo siūlė ir varis karšto oro būdu sudaro vario ir alavo metalo junginį. PCB paprastai skęsta lydytame suvirinimo vandenyje; vėjo peilis pučia skystį, kuris yra lygus suvirinimui prieš suvirinimą;
Šiluminio vėjo lygis skirstomas į du tipus: vertikalų ir horizontalų. Paprastai manoma, kad horizontalus tipas yra geresnis. Tai daugiausia horizontalus karšto oro išlyginimo sluoksnis, kuris yra gana vienodas, todėl galima automatizuoti gamybą.
Privalumai: ilgesnis sandėliavimo laikas; baigus spausdintinę plokštę, vario paviršius yra visiškai drėgnas (prieš suvirinimą alavas yra visiškai padengtas); tinka švino suvirinimui; brandus procesas, maža kaina, tinka vizualiai apžiūrai ir elektriniams bandymams
Trūkumai: netinka linijų surišimui; dėl paviršiaus lygumo problemos taip pat yra apribojimų SMT srityje; netinka kontaktinių jungiklių konstrukcijai. Purškiant alavą, varis ištirpsta, o plokštė įkaista iki aukštos temperatūros. Ypač storoms arba plonoms plokštėms alavo purškimas yra ribotas, o gamybos procesas yra nepatogus.
2, organinių medžiagų suvirinamumo apsauga (OSP)
Bendras procesas yra toks: riebalų šalinimas –> mikroėsdinimas –> ėsdinimas –> valymas grynu vandeniu –> organinė danga –> valymas, o proceso valdymas yra gana paprastas, kad būtų galima parodyti apdorojimo procesą.
OSP – tai spausdintinių plokščių (PCB) vario folijos paviršiaus apdorojimo procesas pagal RoHS direktyvos reikalavimus. OSP yra organinių litavimo konservantų (Organic Solderability Preservatives) santrumpa, dar vadinama organiniais litavimo konservantais, angliškai dar vadinamais Preflux. Paprastai tariant, OSP yra chemiškai užauginta organinė plėvelė ant švaraus, pliko vario paviršiaus. Ši plėvelė pasižymi antioksidacinėmis, karščio smūgiams ir drėgmei atspariomis savybėmis, kad apsaugotų vario paviršių nuo rūdžių (oksidacijos ar vulkanizacijos ir kt.); tačiau vėlesnio suvirinimo metu aukštoje temperatūroje ši apsauginė plėvelė turi būti lengvai ir greitai pašalinama fliusu, kad atidengtas švarus vario paviršius per labai trumpą laiką būtų nedelsiant sujungtas su išlydytu lydmetaliu ir taptų tvirta litavimo jungtimi.
Privalumai: Procesas paprastas, paviršius labai lygus, tinka bešviniam suvirinimui ir SMT. Lengva perdirbti, patogus gamybos procesas, tinka horizontalioms linijoms. Plokštė tinka daugkartiniam apdorojimui (pvz., OSP+ENIG). Maža kaina, ekologiška.
Trūkumai: ribotas pakartotinio suvirinimo kartų skaičius (keli suvirinimo etapai storesni, plėvelė bus pažeista, iš esmės 2 kartus – be problemų). Netinka gofravimo technologijoms, vielos surišimui. Vizualinis ir elektrinis aptikimas nėra patogus. SMT atveju reikalinga apsauga nuo N2 dujų. Netinka SMT perdirbimui. Dideli sandėliavimo reikalavimai.
3, visa plokštė padengta nikelio auksu
Nikeliavimas – tai PCB paviršiaus laidininko padengimas nikelio sluoksniu, o po to aukso sluoksniu. Nikeliavimas daugiausia skirtas aukso ir vario difuzijai išvengti. Yra dviejų tipų galvanizuoto nikelio aukso padengimas: minkštas auksavimas (grynas auksas, aukso paviršius neatrodo blizgus) ir kietas auksavimas (lygus ir kietas paviršius, atsparus dilimui, sudėtyje yra kitų elementų, tokių kaip kobaltas, aukso paviršius atrodo blizgesnis). Minkštas auksas daugiausia naudojamas lustų pakavimui auksinei vielai; kietas auksas daugiausia naudojamas nesuvirintose elektros jungtyse.
Privalumai: ilgas sandėliavimo laikas >12 mėnesių. Tinka kontaktinių jungiklių konstrukcijoms ir auksinių laidų sujungimui. Tinka elektros bandymams.
Silpnybė: didesnė kaina, storesnis auksas. Galvanizuoti kontaktai reikalauja papildomo laidumo laidui. Kadangi aukso storis nėra vienodas, suvirinant, per storas auksas gali sukelti litavimo jungties trapumą, o tai turi įtakos stiprumui. Galvanizuoto paviršiaus vienodumo problema. Galvanizuotas nikelio auksas nepadengia vielos krašto. Netinka aliuminio vielos sujungimui.
4. Kriauklės auksas
Bendras procesas yra toks: ėsdinimo valymas –> mikrokorozija –> išankstinis išplovimas –> aktyvinimas –> beelektrodinis nikelio dengimas –> cheminis aukso išplovimas; Procese yra 6 cheminių medžiagų talpyklos, kuriose naudojama beveik 100 rūšių cheminių medžiagų, ir pats procesas yra sudėtingesnis.
Skęstantis auksas yra apvyniotas storu, elektrai geru nikelio aukso lydiniu ant vario paviršiaus, kuris gali ilgą laiką apsaugoti spausdintinę plokštę; be to, jis taip pat pasižymi atsparumu aplinkos poveikiui, kurio neturi kiti paviršiaus apdorojimo procesai. Skęstantis auksas taip pat gali užkirsti kelią vario tirpimui, o tai bus naudinga bešviniam surinkimui.
Privalumai: nelengvai oksiduojasi, ilgai sandėliuojamas, paviršius lygus, tinka suvirinti smulkiais tarpais kontaktus ir komponentus su mažomis litavimo jungtimis. Pageidautina PCB plokštė su mygtukais (pvz., mobiliųjų telefonų plokštė). Pakartotinį suvirinimą galima kartoti daug kartų, be didelio suvirinamumo praradimo. Gali būti naudojama kaip pagrindinė medžiaga COB (Chip On Board) laidams.
Trūkumai: didelė kaina, prastas suvirinimo stiprumas dėl negalvaninio nikelio dengimo proceso naudojimo, lengvai atsiranda „juodojo disko“ problemų. Nikelio sluoksnis laikui bėgant oksiduojasi, todėl kyla ilgalaikio patikimumo problemų.
5. Skęstanti skarda
Kadangi visi dabartiniai lydmetaliai yra alavo pagrindu, alavo sluoksnis gali būti pritaikytas bet kokio tipo lydmetaliui. Alavo grimzdimo procesas gali sudaryti plokščius vario ir alavo metalo tarpmetalinius junginius, todėl grimzdimo alavas pasižymi tokiu pat geru litavimo savybėmis kaip ir karšto oro lyginimas, tačiau nesukelia karšto oro lyginimo problemų; alavo negalima ilgai laikyti, o surinkimas turi būti atliekamas pagal alavo grimzdimo tvarką.
Privalumai: Tinka horizontalių linijų gamybai. Tinka plonų linijų apdirbimui, tinka bešviniam suvirinimui, ypač tinka gofravimo technologijoms. Labai geras lygumas, tinka SMT.
Trūkumai: Norint kontroliuoti alavo ūsų augimą, reikalingos geros laikymo sąlygos, pageidautina ne ilgiau kaip 6 mėnesius. Netinka kontaktinių jungiklių konstrukcijoms. Gamybos procese suvirinimo varžos plėvelės apdorojimo procesas yra gana aukštas, kitaip suvirinimo varžos plėvelė nukris. Daugkartiniam suvirinimui geriausia apsauga nuo N2 dujų. Elektriniai matavimai taip pat yra problema.
6. Skęstantis sidabras
Sidabravimo procesas yra tarpinis tarp organinių dengimų ir beelektrodinio nikelio/aukso dengimo. Šis procesas yra gana paprastas ir greitas. Net ir veikiamas karščio, drėgmės ir taršos, sidabras vis tiek išlaiko gerą suvirinamumą, tačiau praranda blizgesį. Sidabravimas neturi tokio gero fizinio stiprumo kaip beelektrodinis nikelio/aukso dengimas, nes po sidabro sluoksniu nėra nikelio.
Privalumai: paprastas procesas, tinka bešviniam suvirinimui, SMT. Labai lygus paviršius, maža kaina, tinka labai plonoms linijoms.
Trūkumai: Dideli sandėliavimo reikalavimai, lengva užteršti. Suvirinimo stiprumas yra linkęs į problemas (mikroertmių problema). Po suvirinimo varžos plėvele lengvai gali pasireikšti elektromigracijos ir Javani įkandimo reiškinys varyje. Elektriniai matavimai taip pat yra problema.
7, cheminis nikelio paladis
Palyginti su aukso nusodinimu, tarp nikelio ir aukso yra papildomas paladžio sluoksnis, kuris gali užkirsti kelią korozijos reiškiniui, kurį sukelia pakeitimo reakcija, ir visiškai paruošti aukso nusodinimą. Auksas yra glaudžiai padengtas paladžiu, todėl susidaro geras kontaktinis paviršius.
Privalumai: Tinka bešviniam suvirinimui. Labai lygus paviršius, tinka SMT. Kiaurymių gamybai taip pat gali būti naudojama nikelio aukso spalvos. Ilgas sandėliavimo laikas, sandėliavimo sąlygos nėra griežtos. Tinka elektros bandymams. Tinka jungiklių kontaktų konstrukcijoms. Tinka aliuminio vielos surišimui, tinka storoms plokštėms, didelis atsparumas aplinkos poveikiui.
8. Kietojo aukso galvanizavimas
Siekiant pagerinti gaminio atsparumą dilimui, padidinkite įdėjimo ir išėmimo skaičių bei galvanizavimo kietąjį auksą.
PCB paviršiaus apdorojimo proceso pokyčiai nėra labai dideli, atrodo, kad tai gana tolimas dalykas, tačiau reikia pažymėti, kad ilgalaikiai lėti pokyčiai lems didelius pokyčius. Didėjant aplinkos apsaugos poreikiams, PCB paviršiaus apdorojimo procesas ateityje neabejotinai smarkiai pasikeis.
Įrašo laikas: 2023 m. liepos 5 d.
