Dnes, keď sa elektronické zariadenia neustále vyvíjajú smerom k miniaturizácii a vysokému výkonu, výkon dosiek plošných spojov, ako hlavného nosiča elektronických systémov, priamo ovplyvňuje celkovú prevádzkovú kvalitu zariadenia. Technológia povrchovej úpravy dosiek s plošnými spojmi ako dôležitý prostriedok na zlepšenie výkonu dosiek s plošnými spojmi sa venuje čoraz väčšej pozornosti. Hrá kľúčovú úlohu pri zabezpečení stabilnej prevádzky a predĺžení životnosti elektronických zariadení tým, že pokryje povrch dosky plošných spojov jedným alebo viacerými tenkými filmami zo špecifických materiálov, čím doske plošných spojov dodá nové funkčné vlastnosti, ako je zvýšená vodivosť, zlepšená odolnosť proti oxidácii a lepšia spájkovateľnosť.
1, Účel a význam povlaku dosky plošných spojov
(1) Chráňte dosky plošných spojov pred environmentálnou eróziou
Počas používania dosiek plošných spojov budú čeliť rôznym komplexným environmentálnym faktorom, ako je vlhký vzduch, korozívne plyny, prach, atď. Tieto faktory budú postupne narúšať kovové čiary na povrchu dosky plošných spojov, čo spôsobí oxidáciu medenej fólie, koróziu vedenia a v konečnom dôsledku povedie k poruchám obvodu. Povlak môže vytvoriť hustú ochrannú fóliu na povrchu dosky plošných spojov, ktorá účinne izoluje priamy kontakt medzi vonkajším prostredím a doskou plošných spojov a spomaľuje rýchlosť oxidácie kovov a korózie. Napríklad v drsnom prostredí, ako sú pobrežné oblasti alebo okolie chemických spoločností, môžu mať dosky s plošnými spojmi s povrchovou úpravou niekoľkonásobne dlhšiu životnosť ako dosky plošných spojov bez povrchovej úpravy.
(2) Zlepšiť elektrický výkon dosiek plošných spojov
Niektoré náterové materiály majú dobrú vodivosť. Potiahnutím povrchu dosky plošných spojov týmito materiálmi je možné znížiť odpor obvodu a zlepšiť účinnosť a stabilitu prenosu signálu. Vo vysoko-frekvenčných obvodoch je rýchlosť prenosu signálu vysoká a frekvencia vysoká, čo si vyžaduje extrémne vysoké impedančné prispôsobenie obvodu. Vhodný povlak môže optimalizovať impedančné charakteristiky obvodu, znížiť odraz a stratu signálu a zabezpečiť vysoko{4}}kvalitný prenos vysoko-frekvenčných signálov. Okrem toho majú niektoré nátery aj izolačné vlastnosti, ktoré môžu vytvoriť izolačnú vrstvu na doske s plošnými spojmi, izolovať vedenia s rôznym potenciálom, zabrániť skratom a ďalej zlepšiť elektrickú spoľahlivosť dosky plošných spojov.
(3) Zlepšite spájkovateľnosť dosiek plošných spojov
Dobrá spájkovateľnosť je kľúčom k zabezpečeniu spoľahlivého spojenia medzi elektronickými komponentmi a doskami plošných spojov počas procesu montáže dosiek plošných spojov. Oxidácia, kontaminácia a iné problémy na povrchu dosky plošných spojov však môžu znížiť jej spájkovateľnosť, čo vedie k chybám, ako je zlé spájkovanie a virtuálne spájkovanie. Povlak môže odstrániť oxidy z povrchu dosiek plošných spojov, čím sa vytvorí povrchová vrstva, ktorá sa ľahko spájkuje, zlepšuje sa zmáčanie a lepenie medzi spájkou a doskami plošných spojov, čím sa proces spájkovania stáva hladším a zvyšuje sa účinnosť montáže a kvalita produktu.
2, Bežné typy povlakov dosiek plošných spojov
(1) Chemické pokovovanie niklom
Chemické pokovovanie niklom je jedným zo široko používaných procesov povrchovej úpravy v súčasnom priemysle dosiek plošných spojov. Tento proces najprv nanesie vrstvu niklu na povrch dosky plošných spojov prostredníctvom chemického pokovovania, s hrúbkou všeobecne medzi 3-5 μm. Vrstva niklu má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a korózii, čo môže poskytnúť predbežnú ochranu dosky plošných spojov. Medzitým môže prítomnosť vrstvy niklu zabrániť difúzii medi do zlatej vrstvy, čím sa zabráni odfarbeniu a zhoršeniu výkonu zlatej vrstvy. Na vrchu vrstvy niklu sa prostredníctvom vytesňovacej reakcie nanesie vrstva zlata s hrúbkou typicky v rozsahu od 0,05 do 0,1 μm. Zlatá vrstva má vynikajúcu odolnosť proti oxidácii, vodivosť a zvárateľnosť, čo môže účinne chrániť vrstvu niklu. Počas procesu spájkovania elektronických súčiastok sa zlatá vrstva môže rýchlo rozpustiť v spájke a dosiahnuť dobré výsledky spájkovania. Proces bezelektrického pokovovania niklom je vhodný pre dosky plošných spojov, ktoré vyžadujú vysokú rovinnosť povrchu, spájkovateľnosť a spoľahlivosť, ako sú základné dosky počítačov, dosky plošných spojov mobilných telefónov atď.
(2) Chemické pokovovanie niklom a paládiom
Proces chemického pokovovania niklom a paládiom je vyvinutý na základe procesu chemického pokovovania niklom. V porovnaní s procesom ENIG pridáva medzi vrstvu niklu a vrstvu zlata vrstvu paládia s hrúbkou vo všeobecnosti v rozmedzí od 0,05 do 0,1 μm. Pridanie vrstvy paládia môže účinne potlačiť výskyt fenoménu "čierne disky". Fenomén „čierneho disku“ označuje nerovnomerný obsah fosforu na povrchu niklovej vrstvy alebo chemickú reakciu medzi vrstvou niklu a zlatou vrstvou v prostredí s vysokou teplotou a vysokou vlhkosťou v technológii ENIG, ktorá spôsobuje, že povrch niklovej vrstvy sčernie, čo ovplyvňuje výkon spájkovania a spoľahlivosť dosky plošných spojov. Vrstva paládia v procese ENEPIG môže zabrániť nežiaducim reakciám medzi niklom a zlatom, čím sa zlepší stabilita a spoľahlivosť povlaku. Tento proces je vhodný pre oblasti, ktoré vyžadujú extrémne vysokú spoľahlivosť, ako je letectvo, lekárske vybavenie atď.
(3) Ochranný film na organickú spájkovateľnosť
Ochranný film proti organickej spájkovateľnosti je proces poťahovania, ktorý pokrýva organické tenké filmy na povrchu dosiek plošných spojov. Hrúbka OSP filmu je extrémne tenká, zvyčajne medzi 0,2-0,5 μm. Chemickými metódami vytvára na povrchu medi priehľadný organický film, ktorý dokáže meď po určitú dobu chrániť pred oxidáciou a počas zvárania sa môže rýchlo rozložiť bez ovplyvnenia zváracieho účinku. Technológia OSP má výhody nízkej ceny, jednoduchého procesu a ochrany životného prostredia a je vhodná pre dosky plošných spojov, ktoré sú citlivé na náklady a majú určité požiadavky na spájkovateľnosť, ako sú dosky plošných spojov v spotrebnej elektronike, bežné domáce spotrebiče a iné oblasti. Antioxidačná kapacita filmu OSP je však relatívne slabá a doba jeho skladovania je obmedzená. Vo všeobecnosti je potrebné zváranie a montáž dokončiť v krátkom čase po nanesení náteru.
(4) Chemické zrážanie striebra
Proces nanášania striebra nanáša tenkú vrstvu striebra na povrch dosky plošných spojov prostredníctvom reakcie posunu. Strieborná vrstva má vynikajúcu vodivosť (druhá po zlate) a spájkovateľnosť, čo môže účinne znížiť odpor vedenia a zlepšiť výkon prenosu signálu. Chemická stabilita striebornej vrstvy je však slabá a náchylná na oxidáciu alebo sírenie, preto je často potrebné aplikovať organické ochranné prostriedky alebo vykonať ošetrenie ponorením do zlata, aby sa predĺžila jej životnosť. Tento proces je vhodný pre vysoko-frekvenčné obvody (ako sú 5G a satelitné komunikačné zariadenia), ale v prostrediach s vysokou vlhkosťou a vysokým obsahom síry je potrebný starostlivý návrh, aby sa zabránilo migrácii striebra alebo korózii.
3, Proces poťahovania dosiek plošných spojov
(1) Predspracovanie
Predbežná úprava je základným krokom povrchovej úpravy dosky plošných spojov, ktorej cieľom je odstrániť nečistoty, ako je olej, oxidy, prach atď. na povrchu dosky plošných spojov, aby sa dosiahol čistý a aktivovaný stav a poskytol dobrý základ pre následné procesy poťahovania. Predúprava zvyčajne zahŕňa procesy, ako je odstraňovanie oleja, mikroleptanie, umývanie kyselinou a umývanie vodou. Proces odmasťovania využíva alkalické alebo organické rozpúšťadlá na odstránenie olejových škvŕn z povrchu dosky plošných spojov; Proces mikroleptania odstraňuje oxidovú vrstvu a mierne otrepy na povrchu dosky plošných spojov chemickou koróziou, zvyšuje drsnosť povrchu a zlepšuje priľnavosť medzi povlakom a doskou s plošnými spojmi; Proces morenia sa používa na ďalšie odstránenie oxidov z povrchu kovu a úpravu kyslosti alebo zásaditosti povrchu; Proces umývania vodou sa používa na čistenie a odstránenie zvyškov chemických činidiel z predchádzajúcich krokov.
(2) Povlak
Podľa rôznych typov povlakov sa na povlakovanie používajú zodpovedajúce procesy povlakovania. Ako príklad uvedieme bezprúdové pokovovanie niklom, po dokončení predbežnej{1}}úpravy sa doska plošných spojov ponorí do roztoku na bezprúdové pokovovanie niklom, ktorý obsahuje soli niklu, redukčné činidlá, chelatačné činidlá a ďalšie komponenty. Pri vhodnej teplote (zvyčajne 80-90 stupňov) a pH (zvyčajne 4,5-5,5) sú ióny niklu redukované redukčným činidlom na povrchu dosky s plošnými spojmi, čím sa ukladá vrstva niklu. Po dokončení pokovovania niklom preneste dosku s plošnými spojmi do roztoku na pokovovanie zlatom a naneste vrstvu zlata na povrch vrstvy niklu pomocou vytesňovacej reakcie. Počas procesu poťahovania je potrebné prísne kontrolovať parametre procesu, ako je zloženie roztoku, teplota, hodnota pH a čas, aby sa zabezpečilo, že hrúbka, rovnomernosť a kvalita náteru spĺňa požiadavky.
(3) Následné spracovanie
Následná úprava zahŕňa hlavne procesy, ako je umývanie vodou, sušenie a testovanie. Premývanie vodou sa používa na odstránenie zvyškov náterových roztokov a chemických činidiel na povrchu dosiek plošných spojov, aby sa zabránilo ich nepriaznivým účinkom na výkon dosiek s plošnými spojmi; Sušenie je proces odstraňovania vlhkosti z povrchu dosky plošných spojov, aby sa zabránilo tomu, že zvyšková vlhkosť spôsobí hrdzavenie alebo iné problémy s kvalitou; Skúšobný proces komplexne hodnotí kvalitu povlaku prostredníctvom rôznych testovacích metód, ako je vizuálna kontrola, meranie hrúbky filmu, testovanie spájkovateľnosti, testovanie vodivosti atď., aby sa zabezpečilo, že potiahnutá doska plošných spojov spĺňa požiadavky na dizajn a normy používania.