Najzákladnejším účelom povrchovej úpravy dosiek plošných spojov je zabezpečiť dobrú zvariteľnosť alebo elektrické vlastnosti. Keďže meď sa v prírode vyskytuje vo forme oxidov vo vzduchu, je nepravdepodobné, že by dlho zostala v pôvodnom stave, a preto je potrebné ju ošetriť meďou.
Existuje mnoho procesov povrchovej úpravy dosiek plošných spojov. Bežnými položkami sú ploché, organické ochranné zvárané látky (OSP), celoplošné poniklované zlato, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, chemický nikel, zlato a galvanické tvrdé zlato. Príznaky.
1. Horúci vzduch je plochý (rozprašovač)
Všeobecný postup procesu vyrovnávania horúcim vzduchom je: mikroerózia → predhrievanie → zváranie povlakom → striekanie cínu → čistenie.
Horúci vzduch je plochý, tiež známy ako zváranie horúcim vzduchom (bežne známe ako cínové striekanie), čo je proces nanášania roztaveného cínu (olova) zvareného na povrch dosky plošných spojov a pomocou zahrievania na stlačenie vzduchu rektifikáciou (fúkaním) za vzniku vrstvy proti oxidácii medi. Môže tiež zabezpečiť dobrú zvárateľnosť povlakových vrstiev. Celý zvar a meď horúcim vzduchom tvoria v kombinácii interduktívnu zmes medi a cínu. Doska plošných spojov sa zvyčajne ponára do roztavenej zváranej vody; veterný nôž fúka kvapalinu plochú zvarenú kvapalinu pred zváraním;
Úroveň tepelného vetra sa delí na dva typy: vertikálny a horizontálny. Všeobecne sa predpokladá, že horizontálny typ je lepší. Ide najmä o relatívne rovnomernú horizontálnu rektifikačnú vrstvu horúceho vzduchu, ktorá umožňuje automatizovanú výrobu.
Výhody: dlhšia doba skladovania; po dokončení dosky plošných spojov je povrch medi úplne mokrý (cín je pred zváraním úplne pokrytý); vhodné na zváranie olovom; zrelý proces, nízke náklady, vhodné na vizuálnu kontrolu a elektrické testovanie.
Nevýhody: Nie je vhodné na viazanie čiar; kvôli problému s rovinnosťou povrchu existujú aj obmedzenia SMT; nie je vhodné na návrh kontaktných spínačov. Pri striekaní cínu sa meď rozpúšťa a doska má vysokú teplotu. Najmä pri hrubých alebo tenkých plechoch je striekanie cínu obmedzené a výrobná operácia je nepohodlná.
2, organická ochrana zvariteľnosti (OSP)
Všeobecný postup je: odmasťovanie –> mikroleptanie –> morenie –> čistenie čistou vodou –> organický náter –> čistenie a riadenie procesu je relatívne jednoduché na znázornenie procesu úpravy.
OSP je proces povrchovej úpravy medenej fólie dosiek plošných spojov (PCB) v súlade s požiadavkami smernice RoHS. OSP je skratka pre Organic Solderability Preservative (Organické konzervačné látky na spájkovanie), tiež známe ako organické konzervačné látky na spájkovanie, v angličtine tiež známe ako Preflux. Jednoducho povedané, OSP je chemicky vytvorený organický film na čistom, holom medenom povrchu. Tento film má antioxidačné vlastnosti, odolnosť voči tepelnému šoku a vlhkosti, aby chránil medený povrch v normálnom prostredí pred hrdzavením (oxidáciou alebo vulkanizáciou atď.); Avšak pri následnom zváraní pri vysokých teplotách musí byť tento ochranný film ľahko a rýchlo odstránený tavidlom, aby sa exponovaný čistý medený povrch mohol okamžite spojiť s roztavenou spájkou a vytvoriť pevný spájkovaný spoj.
Výhody: Proces je jednoduchý, povrch je veľmi plochý, vhodný na bezolovnaté zváranie a SMT. Ľahko sa prepracováva, pohodlná výrobná prevádzka, vhodná pre horizontálnu prevádzku na linke. Doska je vhodná na viacnásobné spracovanie (napr. OSP+ENIG). Nízke náklady, šetrná k životnému prostrediu.
Nevýhody: obmedzený počet zváraní reflow (pri viacerých hrúbkach zvárania sa film zničí, v podstate dvakrát nie je problém). Nevhodné pre krimpovaciu technológiu a viazanie drôtom. Vizuálna a elektrická detekcia nie sú pohodlné. Pre SMT je potrebná ochrana plynom N2. Prepracovanie SMT nie je vhodné. Vysoké požiadavky na skladovanie.
3, celá doska pokovovaná niklom a zlatom
Niklovanie dosiek je povrchový vodič na doske plošných spojov najprv pokrytý vrstvou niklu a potom vrstvou zlata. Niklovanie slúži hlavne na zabránenie difúzie medzi zlatom a meďou. Existujú dva typy galvanicky pokovovaného niklu a zlata: mäkké zlatenie (čisté zlato, zlatý povrch nevyzerá lesklo) a tvrdé zlatenie (hladký a tvrdý povrch, odolný voči opotrebovaniu, obsahuje ďalšie prvky, ako je kobalt, zlatý povrch vyzerá lesklo). Mäkké zlato sa používa hlavne na balenie čipov a zlaté drôty. Tvrdé zlato sa používa hlavne na nezvárané elektrické prepojenia.
Výhody: Dlhá skladovateľnosť > 12 mesiacov. Vhodné pre konštrukciu kontaktných spínačov a viazanie zlatým drôtom. Vhodné na elektrické testovanie.
Slabosť: Vyššia cena, hrubšie zlato. Galvanicky pokovované prsty vyžadujú dodatočnú vodivosť drôtu. Pretože hrúbka zlata nie je konzistentná, pri zváraní môže dôjsť k krehnutiu spájkovaného spoja v dôsledku príliš hrubého zlata, čo ovplyvňuje pevnosť. Problém s rovnomernosťou povrchu galvanického pokovovania. Galvanicky pokovované nikel-zlato nepokrýva okraj drôtu. Nie je vhodné na spájanie hliníkových drôtov.
4. Zlatý drez
Všeobecný proces je: morenie a čistenie –> mikrokorózia –> predlúhovanie –> aktivácia –> bezprúdové niklovanie –> chemické lúhovanie zlata; V procese je 6 chemických nádrží, ktoré zahŕňajú takmer 100 druhov chemikálií, a proces je zložitejší.
Potopené zlato je obalené hrubou, elektricky dobrou zliatinou niklu a zlata na medenom povrchu, ktorá dokáže dlhodobo chrániť dosku plošných spojov. Okrem toho má tiež odolnosť voči prostrediu, ktorú iné procesy povrchovej úpravy nemajú. Okrem toho, potopené zlato môže tiež zabrániť rozpúšťaniu medi, čo je prospešné pre bezolovnatú montáž.
Výhody: ľahko sa neoxiduje, dá sa dlho skladovať, povrch je plochý, vhodný na zváranie pinov s jemnými medzerami a súčiastok s malými spájkovanými spojmi. Preferovaná doska plošných spojov s tlačidlami (napríklad doska mobilného telefónu). Zváranie pretavením sa dá opakovať viackrát bez výraznej straty zvariteľnosti. Môže sa použiť ako základný materiál pre kabeláž COB (Chip On Board).
Nevýhody: vysoké náklady, nízka pevnosť zvaru, pretože použitie negalvanického niklovania môže ľahko spôsobiť problémy s čiernym diskom. Niklová vrstva časom oxiduje, čo je problémom s dlhodobou spoľahlivosťou.
5. Potápajúci sa cín
Keďže všetky súčasné spájky sú na báze cínu, vrstva cínu sa dá prispôsobiť akémukoľvek typu spájky. Proces ponorenia cínu môže viesť k vytvoreniu plochých intermetalických zlúčenín medi a cínu, vďaka čomu má ponorený cín rovnakú dobrú spájkovateľnosť ako vyrovnávanie horúcim vzduchom bez bolesti hlavy a problémov s plochým vyrovnávaním horúcim vzduchom. Cínový plech sa nesmie skladovať príliš dlho a montáž sa musí vykonávať v poradí, v akom sa vykonáva ponorenie cínu.
Výhody: Vhodné pre horizontálnu výrobu na linkách. Vhodné pre jemné spracovanie na linkách, vhodné pre bezolovnaté zváranie, obzvlášť vhodné pre krimpovaciu technológiu. Veľmi dobrá rovinnosť, vhodné pre SMT.
Nevýhody: Na kontrolu rastu cínových fúzov sú potrebné dobré skladovacie podmienky, najlepšie nie dlhšie ako 6 mesiacov. Nie je vhodné na konštrukciu kontaktných spínačov. Počas výrobného procesu je proces zvárania s odporovou vrstvou relatívne vysoký, inak by to spôsobilo odpadnutie zvárania s odporovou vrstvou. Pre viacnásobné zváranie je najlepšia ochrana plynom N2. Problémom je aj elektrické meranie.
6. Potápajúce sa striebro
Strieborné ponorenie je proces medzi organickým povlakom a bezprúdovým niklovaním/zlatením, proces je relatívne jednoduchý a rýchly; Aj keď je striebro vystavené teplu, vlhkosti a znečisteniu, stále si udržiava dobrú zvárateľnosť, ale stráca svoj lesk. Postriebrenie nemá takú dobrú fyzickú pevnosť ako bezprúdové niklovanie/zlatenie, pretože pod vrstvou striebra nie je nikel.
Výhody: Jednoduchý proces, vhodné pre bezolovnaté zváranie, SMT. Veľmi plochý povrch, nízke náklady, vhodné pre veľmi tenké línie.
Nevýhody: Vysoké požiadavky na skladovanie, ľahké znečistenie. Zváracia pevnosť je náchylná na problémy (problém s mikrodutinami). Ľahko sa vyskytuje jav elektromigracie a jav Javaniho zhryzu medi pod zváracím odporovým filmom. Problémom je aj elektrické meranie.
7, chemický nikel-paládium
V porovnaní so zrážaním zlata je medzi niklom a zlatom ďalšia vrstva paládia, ktorá dokáže zabrániť korózii spôsobenej substitučnou reakciou a plne pripraviť zlato na zrážanie zlata. Zlato je husto potiahnuté paládiom, čo poskytuje dobrý kontaktný povrch.
Výhody: Vhodné na bezolovnaté zváranie. Veľmi plochý povrch, vhodný na SMT. Priechodné otvory môžu byť aj nikel-zlaté. Dlhá doba skladovania, skladovacie podmienky nie sú drsné. Vhodné na elektrické testovanie. Vhodné na návrh spínacích kontaktov. Vhodné na viazanie hliníkových drôtov, vhodné pre hrubé plechy, silná odolnosť voči vplyvom prostredia.
8. Galvanické pokovovanie tvrdého zlata
Aby sa zlepšila odolnosť výrobku proti opotrebovaniu, zvýšte počet vkladaní a vyberaní a galvanicky pokovujte tvrdým zlatom.
Zmeny v procese povrchovej úpravy PCB nie sú veľmi veľké, zdá sa, že ide o relatívne vzdialenú záležitosť, ale treba poznamenať, že dlhodobé pomalé zmeny povedú k veľkým zmenám. V prípade rastúcich výziev na ochranu životného prostredia sa proces povrchovej úpravy PCB v budúcnosti určite dramaticky zmení.
Čas uverejnenia: 5. júla 2023
