Основная цель обработки поверхности печатных плат — обеспечить хорошую свариваемость и электрические свойства. Поскольку медь в природе, как правило, существует на воздухе в виде оксидов, она вряд ли сохранит свой первоначальный вид в течение длительного времени, поэтому её необходимо обрабатывать медью.
Существует множество процессов обработки поверхности печатных плат. Наиболее распространёнными являются: плоские, органические сварочные защитные покрытия (OSP), полное никелирование, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, химическое никелирование, золочение и гальваническое твёрдое золочение. Симптом.
1. Горячий воздух плоский (спрей-баллон)
Общий процесс выравнивания горячим воздухом выглядит следующим образом: микроэрозия → предварительный нагрев → наплавка покрытия → напыление → очистка.
Горячий воздух плоский, также известный как сварка горячим воздухом (обычно известный как оловянное распыление), это процесс покрытия расплавленного олова (свинца), приваренного к поверхности печатной платы, и использование нагрева для сжатия выпрямления (продувки) воздуха для формирования слоя, препятствующего окислению меди. Это также может обеспечить хорошую свариваемость слоев покрытия. Весь сварной шов и медь горячего воздуха образуют интерпроводящее соединение металла меди и олова в сочетании. Печатная плата обычно тонет в расплавленной свариваемой воде; воздушный нож выдувает жидкую свариваемую плоскую жидкую свариваемую жидкость перед сваркой;
Уровень термического ветра делится на два типа: вертикальный и горизонтальный. Считается, что горизонтальный тип предпочтительнее. В основном, горизонтальный слой горячего воздуха относительно равномерен, что позволяет добиться автоматизации производства.
Преимущества: более длительное время хранения; после завершения монтажа печатной платы поверхность меди полностью смачивается (олово полностью покрыто перед сваркой); подходит для сварки свинца; отработанный процесс, низкая стоимость, подходит для визуального осмотра и электрических испытаний
Недостатки: Не подходит для линейной пайки; из-за проблем с плоскостностью поверхности существуют ограничения для поверхностного монтажа (SMT); Не подходит для разработки контактных переключателей. При распылении олова медь растворяется, и плата нагревается до высокой температуры. Особенно для толстых или тонких пластин распыление олова ограничено, что затрудняет производственный процесс.
2. Органическая защита свариваемости (OSP)
Общий процесс выглядит следующим образом: обезжиривание -> микротравление -> травление -> очистка чистой водой -> органическое покрытие -> очистка. Управление процессом сравнительно легко продемонстрировать, проведя процесс обработки.
OSP — это процесс обработки поверхности медной фольги для печатных плат (PCB) в соответствии с требованиями директивы RoHS. OSP — это сокращение от Organic Solderability Preservatives, также известное как органические консерванты паяемости, также известное как Preflux на английском языке. Проще говоря, OSP — это химически выращенная органическая пленка на чистой, голой медной поверхности. Эта пленка обладает антиокислительными свойствами, устойчивостью к тепловому удару, влаге, защищает медную поверхность в нормальных условиях от ржавчины (окисления или вулканизации и т. д.); Однако при последующей высокотемпературной сварке эта защитная пленка должна легко и быстро удаляться флюсом, чтобы открытая чистая медная поверхность могла быть немедленно соединена с расплавленным припоем за очень короткое время, превращаясь в прочное паяное соединение.
Преимущества: Простота процесса, очень ровная поверхность, подходит для бессвинцовой сварки и поверхностного монтажа (SMT). Легкость в доработке, удобство производства, подходит для горизонтальной линии. Плата подходит для многофакторной обработки (например, OSP+ENIG). Низкая стоимость, экологичность.
Недостатки: ограничение количества операций сварки оплавлением (при многократной сварке толстым слоем плёнка будет разрушена, в то время как при двух сварках проблем не возникает). Не подходит для технологии обжима и вязки проволокой. Визуальный и электрический контроль неудобны. Для поверхностного монтажа (SMT) требуется защита газом N2. Не подходит для повторной обработки SMT. Высокие требования к хранению.
3, вся пластина покрыта никелем и золотом
Никелирование пластинами – это покрытие поверхности проводника печатной платы слоем никеля, а затем слоем золота. Никелирование предназначено главным образом для предотвращения диффузии золота и меди. Существует два типа гальванического никелевого покрытия: мягкое золото (чистое золото, поверхность золота не выглядит блестящей) и твёрдое золото (гладкая и твёрдая поверхность, износостойкая, содержащая другие элементы, такие как кобальт, поверхность золота выглядит более яркой). Мягкое золото в основном используется для изготовления золотой проволоки для корпусирования микросхем; твёрдое золото используется в основном для несварных электрических соединений.
Преимущества: Длительный срок хранения (более 12 месяцев). Подходит для изготовления контактных переключателей и вязки золотой проволокой. Подходит для электрических испытаний.
Недостатки: более высокая стоимость, более толстый слой золота. Гальваническое покрытие пальцев требует дополнительной проволочной проводимости. Поскольку толщина слоя золота неравномерна, при сварке это может привести к охрупчиванию паяного соединения, что скажется на его прочности. Проблема однородности поверхности гальванического покрытия. Гальваническое покрытие из никеля и золота не покрывает края провода. Не подходит для сварки алюминиевых проводов.
4. Золото из раковины
Общий процесс выглядит следующим образом: травильная очистка -> микрокоррозия -> предварительное выщелачивание -> активация -> химическое никелирование -> химическое выщелачивание золота. В процессе задействовано 6 химических ванн, в которых используется около 100 видов химикатов, и сам процесс является более сложным.
Покрытие из золота методом точения на поверхности меди представляет собой толстый слой никелевого сплава золота с хорошими электротехническими свойствами, который обеспечивает длительную защиту печатной платы. Кроме того, оно устойчиво к воздействию окружающей среды, чего не могут предложить другие методы обработки поверхности. Кроме того, точение из золота предотвращает растворение меди, что способствует бессвинцовой сборке.
Преимущества: не окисляется, может храниться длительное время, имеет ровную поверхность, подходит для сварки мелкозазорных выводов и компонентов с небольшими паяными соединениями. Рекомендуется для печатных плат с кнопками (например, для мобильных телефонов). Сварку оплавлением можно повторять многократно без существенного снижения свариваемости. Может использоваться в качестве основного материала для монтажа микросхем на плате (COB).
Недостатки: высокая стоимость, низкая прочность сварки, а также использование процесса никелирования без гальванического покрытия, что приводит к проблемам с чёрным диском. Никелевый слой со временем окисляется, что ставит под сомнение его надёжность в долгосрочной перспективе.
5. Тонущее олово
Поскольку все современные припои основаны на олове, слой олова можно подобрать к любому типу припоя. Процесс погружения олова может образовывать плоские интерметаллические соединения медь-олово, что обеспечивает такую же хорошую паяемость, как и выравнивание горячим воздухом, без головной боли, связанной с плоскостью, характерной для выравнивания горячим воздухом. Жестяные пластины нельзя хранить слишком долго, а сборку следует производить в соответствии с порядком погружения олова.
Преимущества: Подходит для горизонтального линейного производства. Подходит для тонкой обработки, подходит для бессвинцовой сварки, особенно подходит для технологии опрессовки. Очень хорошая плоскостность, подходит для поверхностного монтажа (SMT).
Недостатки: Требуются хорошие условия хранения, предпочтительно не более 6 месяцев, для контроля роста оловянных «усов». Не подходит для контактных переключателей. В процессе производства сварочная плёнка имеет относительно высокое сопротивление, в противном случае она может отвалиться. Для многократных сварных соединений оптимальным вариантом является газовая защита N2. Электроизмерения также проблематичны.
6. Тонущее серебро
Процесс нанесения серебра занимает промежуточное положение между органическим покрытием и химическим никелированием/золочением. Он относительно прост и быстр. Даже при воздействии тепла, влажности и загрязнений серебро сохраняет хорошую свариваемость, но со временем теряет блеск. Серебрение не обладает такой же высокой физической прочностью, как химическое никелирование/золочение, поскольку под слоем серебра нет никеля.
Преимущества: Простой процесс, подходит для бессвинцовой сварки, поверхностного монтажа (SMT). Очень ровная поверхность, низкая стоимость, подходит для очень тонких линий.
Недостатки: высокие требования к хранению, легкое загрязнение. Возможны проблемы с прочностью сварного шва (проблема с микрополостями). Под сварочной плёнкой с высоким сопротивлением легко возникают явления электромиграции и укуса Джавани. Электроизмерения также представляют собой проблему.
7, химический никель палладий
По сравнению с осаждением золота, между никелем и золотом находится дополнительный слой палладия, который предотвращает коррозию, вызванную реакцией замещения, и обеспечивает полную подготовку к осаждению золота. Золото плотно покрыто палладием, что обеспечивает хорошую контактную поверхность.
Преимущества: Подходит для бессвинцовой сварки. Очень ровная поверхность, подходит для поверхностного монтажа (SMT). Сквозные отверстия также могут быть покрыты никелем и золотом. Длительный срок хранения, условия хранения не суровые. Подходит для электрических испытаний. Подходит для изготовления контактов переключателей. Подходит для вязки алюминиевой проволокой, подходит для толстых листов, высокая устойчивость к воздействию окружающей среды.
8. Гальваническое покрытие твердым золотом
Для повышения износостойкости изделия следует увеличить количество вставок и съемов, а также нанести гальваническое твердое золото.
Изменения в процессах обработки поверхности печатных плат не слишком велики и кажутся относительно отдалённым событием, но следует отметить, что долгосрочные медленные изменения приведут к значительным изменениям. В условиях растущих требований к защите окружающей среды, процесс обработки поверхности печатных плат, безусловно, кардинально изменится в будущем.
Время публикации: 05 июля 2023 г.
