В процеса на производство на печатни платки, технологията за повърхностна обработка не само влияе върху способността за запояване и устойчивостта на печатни платки към корозия, но също така има дълбоко въздействие върху техните електрически характеристики и-дългосрочна надеждност. С бързото развитие на електронните технологии,процеси за повърхностна обработка на печатни платкинепрекъснато се развиват, за да отговорят на по-високи изисквания за производителност и екологични стандарти.
Изравняване с горещ въздух
Изравняване с горещ въздух, известно още като изравняване на спойка с горещ въздух, известно като пръскане с калай. Този процес включва покриване на повърхността на печатната платка с разтопен калаено-оловен припой - в днешно време безоловният-припой се използва по-често поради екологични изисквания. След това се използва нагрят сгъстен въздух за изравняване на спойката, образувайки покривен слой, който може ефективно да устои на окисляването на медта и да осигури отлична спойка. По време на горещ климатик спойката взаимодейства с медта, за да образува метално съединение мед-калай на кръстовището с дебелина приблизително 1-2 mil.
Този процес е разделен на вертикален и хоризонтален тип. Широко се счита, че хоризонталното покритие има предимства поради по-равномерното покритие и възможността за постигане на автоматизирано производство. Общият процес включва стъпки като микроецване, предварително нагряване, нанасяне на флюс, пръскане с калай и почистване. Процесът на изравняване с горещ въздух е зрял, с достатъчна доставка, относително ниска цена и добра заваряемост, подходящ за -безоловно запояване и е един от широко използваните методи за повърхностна обработка в индустрията. Повърхността му обаче не е достатъчно гладка, което затруднява заваряването на компоненти с фина стъпка, а оловото, съдържащо HASL, също е изправено пред екологични проблеми.
Органично покритие
Органичното покритие е процес на химическо отглеждане на слой от органичен филм върху чиста гола медна повърхност. Този слой филм е като лоялен пазител, с устойчивост на окисляване, устойчивост на топлинен шок и устойчивост на влага, което може ефективно да защити медната повърхност от корозия като окисление или вулканизация в нормални среди. В същото време, в последващата високо-температурна заваръчна среда, той може бързо да бъде отстранен от флюса, освобождавайки път за заваръчната работа.
Процесът на органично покритие е широко използван в промишлеността поради значителните предимства на прост процес и ниска цена. Ранните молекули на органичното покритие бяха предимно имидазол и бензотриазол, които имаха антикорозионни ефекти. В наши дни новите молекули са главно бензимидазол. За да се гарантира способността да издържа на многократно повторно запояване, върху медната повърхност трябва да се образуват множество органични слоеве покритие, което изисква добавяне на медна течност в химическата баня. Първо покрийте първия слой, който адсорбира медта. След това вторият слой от органични покриващи молекули се комбинира с мед и се подрежда слой по слой, докато се образува структура от двадесет или дори стотици органични покривни молекулни сглобки. Въпреки това устойчивостта на корозия на OSP покритието е сравнително слаба и трябва да се обърне специално внимание на условията по време на съхранение и употреба.
Химическо никелиране/потапящо злато
Процесът на безелектрическо никелиране/потапяне в злато е внимателно обвит слой от дебела и електрически отлична никелова златна сплав върху медната повърхност, като поставяне на здрава „броня“ върху печатната платка, която може да осигури надеждна защита за печатната платка за дълго време. За разлика от OSP, който служи само като прост бариерен слой против ръжда, неелектрическото никелиране/потапящото злато може да поддържа добра електрическа ефективност при дългосрочна-използване на печатни платки и има по-голяма устойчивост на промените в околната среда.
Причината за никелирането е, че има взаимна дифузия между златото и медта и никеловият слой може да действа като силна бариера за ефективно предотвратяване на тази дифузия. Без бариерата на никелов слой златото може да дифундира в мед само за няколко часа. Освен това безелектрическото никелиране/потопяемото злато има много предимства, като висока якост на никела. Само никелът с дебелина 5 um може ефективно да контролира разширението в посока Z при високи температури, като същевременно предотвратява разтварянето на медта, което е особено полезно за запояване без -олово. Общият процес на тази технология включва стъпки като ецване и почистване с киселина, микроецване, предварително потапяне, активиране, химическо никелиране и химическо потапяне в злато. Процесът включва шест химически резервоара и почти сто химикала, което прави процеса относително сложен.
Потапяне в сребро
Процесът на сребърно потапяне е между OSP и безелектрическо никелиране/златно покритие и процесът му е относително прост и бърз. Сребърното потапяне всъщност се постига чрез реакции на изместване, образувайки почти субмикронен слой от чисто сребърно покритие върху повърхността на платката. Понякога някои органични съединения се добавят по време на процеса на потапяне на сребро, главно за предотвратяване на корозията на среброто и премахване на проблемите с миграцията на среброто. Въпреки това, този тънък слой от органични съединения обикновено е трудно да се измери точно и анализът показва, че тегловният му дял е по-малък от 1%.
Дори когато е изложен на сложни среди като топлина, влага и замърсяване, сребърният слой, образуван от процеса на потапяне, все още може да показва добри електрически свойства и заваряемост, но блясъкът му може да намалее. Поради липсата на никелов слой под сребърния слой, иммерсионното сребро не е толкова физически здраво, колкото неелектролитното никелиране/потапящото злато.
потапяне в калай
Като се има предвид, че всички материали за спояване в момента са базирани на калай и калаеният слой може идеално да пасне на всеки тип спойка, от тази гледна точка процесът на потапяне на калай има широки перспективи за развитие. Въпреки това, в миналото печатните платки, обработени с технология за потапяне в калай, бяха склонни към проблеми с калаените мустаци. По време на процеса на запояване явленията на калаените мустаци и миграцията на калай поставиха сериозни предизвикателства пред надеждността, което значително ограничи приложението на технологията за потапяне на калай. По-късно, чрез добавяне на органични добавки към разтвора за потапяне на калай, структурата на слоя калай беше успешно трансформирана в частици, ефективно преодолявайки горе-споменатите трудности и също така придавайки на процеса на потапяне на калай добра термична стабилност и възможност за запояване.
Процесът на потапяне на калай може да образува плоски интерметални съединения на меден калай, което прави потопяемия калай сравним с изравняването с горещ въздух по отношение на заваряемостта, без проблемите с плоскостта, които са обезпокоителни от изравняването с горещ въздух, и без скритите опасности от дифузия на метал при химическо никелиране/потапяне в злато. Времето за съхранение на потапящите ламаринени плочи обаче е ограничено и ако се оставят твърде дълго, на повърхността им ще се образува калаен оксид, което ще повлияе на ефекта на заваряване. Ето защо е необходимо стриктно да се спазва редът на потапяне на калай по време на монтажа.
Други процеси за повърхностна обработка
Галванично никелово злато
Галваничното никелово злато може да се разглежда като "по-големия брат" на технологията за повърхностна обработка на печатни платки, която съществува от раждането на печатни платки и постепенно произлиза от други процеси. Този процес включва галванично покритие на слой никел върху повърхността на проводника на печатната платка, последвано от галванично покритие на слой злато. Основната функция на никелирането е да предотврати дифузията между златото и медта. В днешно време галваничното никелово злато се разделя главно на две категории: едната е меко златно покритие, използвано главно за позлатяване на тел по време на опаковане на чипове; Другият тип е твърдо златно покритие, използвано главно за електрическо взаимно свързване при съединения без запояване, като златни пръсти. Трябва да се отбележи, че при нормални обстоятелства операциите по заваряване могат да доведат до крехкост на галваничното злато, като по този начин съкратят експлоатационния му живот. Следователно заваряването на галванично злато трябва да се избягва, доколкото е възможно; Въпреки това, вероятността от крехкост при неелектролитно никелиране/потапяне на злато е сравнително ниска поради тънкия и равномерен златен слой.
Химично паладиево покритие
Процесът на безелектрическо паладиево покритие е доста подобен на този на безелектрическото никелиране. Основният принцип е да се използва редуциращ агент, като натриев дихидроген фосфат, за редуциране на паладиеви йони до паладий върху каталитично активна повърхност. Новосъздаденият паладий може също да служи като катализатор за насърчаване на непрекъснатата реакция, като по този начин се получават слоеве от паладиево покритие с всякаква дебелина. Химическото паладиево покритие има предимствата на висока надеждност на заваряване, добра термична стабилност и отлична плоскост на повърхността. Паладият обаче е сравнително рядък благороден метал, което води до относително висока цена за този процес.