Stabilita výkonu dosky plošných spojov ako kľúčový nosič pre prenos signálu a pripojenie komponentov priamo ovplyvňuje kvalitu prevádzky zariadenia. Kovové materiály v doskách plošných spojov, najmä medené drôty, sú však náchylné na chemické reakcie s kyslíkom vo vzduchu, čo vedie k oxidácii. Oxidované dosky plošných spojov môžu mať problémy, ako je zvýšený odpor obvodov a znížená spájkovateľnosť, a v závažných prípadoch môžu dokonca spôsobiť prerušenie obvodu. Preto sa prijatie vedecky účinných opatrení na zabránenie oxidácii dosiek plošných spojov stalo dôležitým článkom pri zabezpečovaní spoľahlivosti elektronických zariadení.
1, Rozbor princípov a nebezpečenstiev oxidácie dosiek plošných spojov
oxidácia dosky plošných spojov je v podstate chemická reakcia medzi kovovými materiálmi a látkami, ako je kyslík a vlhkosť. Ak vezmeme ako príklad meď, vo vlhkom prostredí meď najskôr reaguje s kyslíkom za vzniku oxidu medi, ktorý sa ďalej spája s oxidom uhličitým a vodou vo vzduchu za vzniku zásaditého uhličitanu meďnatého. Tento oxidačný proces nielen mení fyzikálne a chemické vlastnosti povrchu kovu, ale poškodzuje aj kryštálovú štruktúru kovu na mikroskopickej úrovni, čo vedie k zníženiu vodivosti. V prípade presných obvodov dosiek plošných spojov môžu malé zmeny odporu spôsobené oxidáciou viesť k skresleniu signálu, oneskoreniu a iným problémom pri prenose vysokofrekvenčného signálu; V procese zvárania bude vrstva oxidu brániť infiltrácii spájky a kovu, čo spôsobí chyby zvárania, ako je virtuálne zváranie a zváranie za studena, a zníži mieru kvalifikácie produktu.
2, Optimalizujte proces povrchovej úpravy
(1) Chemické pokovovanie niklom
Proces bezprúdového pokovovania niklom je bežne používaná metóda na zabránenie oxidácii dosiek s plošnými spojmi. Tento proces najskôr nanesie na povrch dosky plošných spojov rovnomernú vrstvu niklu, zvyčajne s hrúbkou 3-5 mikrónov. Vrstva niklu má dobrú chemickú stabilitu a môže účinne izolovať kontakt medzi kyslíkom a pod ňou ležiacou meďou; Následne sa na povrch niklovej vrstvy nanesie vrstva zlata s hrúbkou cca 0,05-0,1 mikrónu. Chemické vlastnosti zlata sú extrémne stabilné a takmer nereagujú s kyslíkom, čo ešte viac zvyšuje ochranný účinok. Povrch dosky plošných spojov ošetrený bezprúdovým niklovým pozlátením je plochý a hladký, s výbornou spájkovateľnosťou, vhodný pre elektronické výrobky s vysokými požiadavkami na spoľahlivosť, ako sú zariadenia komunikačných základňových staníc, lekárske elektronické prístroje a pod.. Tento proces má však pomerne vysoké náklady a prísne požiadavky na kontrolu zloženia pokovovacieho roztoku a parametrov procesu. Nesprávna prevádzka môže mať za následok abnormálny obsah fosforu vo vrstve niklu a nerovnomernú hrúbku vrstvy zlata.
(2) Organický ochranný prostriedok proti spájkovaniu
Organický ochranný prostriedok proti spájkovaniu je tenká vrstva organického ochranného filmu vytvorená na medenom povrchu dosky plošných spojov s hrúbkou iba 0,2-0,5 mikrónu. Tento ochranný film môže účinne potlačiť oxidáciu medi bez ovplyvnenia spojenia medzi spájkou a meďou počas zvárania. Technológia OSP je jednoduchá, nákladovo-efektívna a vhodná na zapojenie dosiek plošných spojov s vysokou hustotou, ktoré sa široko používajú pri výrobe dosiek s plošnými spojmi pre produkty spotrebnej elektroniky, ako sú smartfóny a tablety. Odolnosť proti opotrebeniu a vysoká teplotná odolnosť filmu OSP sú však relatívne slabé. Počas skladovania a prepravy je potrebné venovať pozornosť odolnosti voči vlhkosti a poškriabaniu. Okrem toho je životnosť fólie OSP obmedzená a zvyčajne sa odporúča dokončiť zváranie do 7-10 dní po spracovaní.
(3) Vyrovnávanie horúceho vzduchu
Proces vyrovnávania horúcim vzduchom spočíva v ponorení dosky plošných spojov do roztavenej spájky a následného použitia horúceho vzduchu na odfúknutie prebytočnej spájky, aby spájka rovnomerne pokryla medený povrch. Vrstva spájky vytvorená touto metódou je relatívne hrubá, čo môže poskytnúť dobrú fyzickú ochranu medi a blokovať inváziu kyslíka. Tradičný proces HASL využíva spájku s obsahom olova, ktorá bola postupne nahradená bezolovnatým- HASL z dôvodu environmentálnych požiadaviek. Proces vyrovnávania horúcim vzduchom má nízke náklady a vysokú efektivitu výroby a je vhodný pre bežné dosky plošných spojov, ktoré nemajú prísne požiadavky na rovinnosť povrchu. Tento proces má však problémy ako zlá rovinnosť povrchu a nedostatočné vypĺňanie otvorov a s vývojom elektronických produktov smerom k miniaturizácii a presnosti je aplikácia procesu HASL postupne obmedzená.
3, Aplikácia ochranného náteru
(1) Tri dôkazové nátery
Trojodolná farba (odolná proti vlhkosti-, proti plesniam, proti soľnému spreju) môže na povrchu dosky plošných spojov vytvoriť hustý ochranný film, ktorý izoluje kyslík, vlhkosť a kontakt s doskou plošných spojov. Bežné typy trojodolných farieb zahŕňajú polyuretánové, akrylové, silikónové atď. Polyuretánová trojodolná farba má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a flexibilitu, vhodná pre elektronické zariadenia, ktoré vyžadujú časté vibrácie, ako sú dosky plošných spojov elektronických riadiacich jednotiek automobilov; Akrylová trojodolná farba má rýchlu rýchlosť schnutia a nízku cenu a bežne sa používa v bežných výrobkoch spotrebnej elektroniky; Organický kremík má vynikajúcu odolnosť voči vysokej teplote a chemickej korózii a je vhodný pre dosky plošných spojov pracujúce v prostredí s vysokou-teplotou, ako sú dosky plošných spojov v priemyselných riadiacich zariadeniach. Aplikáciou troch nátlačkov je možné výrazne predĺžiť antioxidačnú životnosť dosky plošných spojov, najmä v drsnom prostredí, kde je ochranný účinok výraznejší.
(2) Technológia nanovrstvovania
Technológia nanovrstvovania je nový typ ochrannej metódy, ktorá sa objavila v posledných rokoch. Využíva špeciálne vlastnosti materiálov nanometrov na vytvorenie jednotnej, ultra-tenkej a vysoko{2}}výkonnej ochrannej vrstvy na povrchu dosiek plošných spojov. Napríklad grafénový nanopovlak so svojou vynikajúcou chemickou stabilitou a bariérovými vlastnosťami môže účinne blokovať prenikanie molekúl kyslíka a vody, pričom má tiež dobrú vodivosť a odvod tepla, čo môže zlepšiť celkový výkon dosiek s plošnými spojmi a zároveň zabrániť oxidácii. Aplikácia nano povlakov môže nielen zvýšiť antioxidačnú kapacitu dosiek s plošnými spojmi, ale aj zlepšiť ich odolnosť proti opotrebeniu, anti-statické a ďalšie vlastnosti, vďaka čomu sú vhodné pre špičkové-elektronické produkty, ako sú letecké zariadenia a vysokovýkonné{7}}serverové dosky s obvodmi.
4, Environmentálna kontrola a manažment skladovania
(1) Optimalizácia výrobného prostredia
Kontrola teploty prostredia, vlhkosti a kvality vzduchu je kľúčová v procese výroby dosiek plošných spojov. Regulácia relatívnej vlhkosti vo výrobnej dielni na 40 % -60 % a udržiavanie teploty na 20-25 stupňoch môže znížiť kondenzáciu vodnej pary na povrchu dosky s plošnými spojmi a inhibovať oxidačné reakcie. Zároveň nainštalujte zariadenie na čistenie vzduchu na filtráciu korozívnych látok, ako je prach, sulfidy, oxidy dusíka atď. vo vzduchu, aby sa zabránilo týmto látkam urýchliť oxidáciu dosky plošných spojov. Na výrobu vysoko presných dosiek plošných spojov možno využiť bezprašnú dielňu na ďalšie zlepšenie čistoty prostredia.
(2) Ochrana pri skladovaní a preprave
Počas skladovania a prepravy dosiek plošných spojov by sa mali prijať opatrenia proti-vlhkosti a proti{1}}oxidácii. Na balenie dosiek s plošnými spojmi použite-vrecúška odolné voči vlhkosti a do vreciek umiestnite sušidlá, ako sú silikónové sušidlá, aby absorbovali vlhkosť. Pri dlhodobom skladovaní dosiek plošných spojov možno použiť vákuové balenie na ich izoláciu od vzduchu. Počas prepravy sa vyhýbajte silným vibráciám a kolíziám na doske plošných spojov, zabráňte poškodeniu povrchovej ochrannej vrstvy a dbajte na kontrolu teploty a vlhkosti v prepravnom prostredí, aby ste zabezpečili, že doska plošných spojov bude vždy vo vhodných skladovacích podmienkach.