Ο βασικότερος σκοπός της επιφανειακής επεξεργασίας PCB είναι η διασφάλιση καλής συγκολλησιμότητας ή ηλεκτρικών ιδιοτήτων. Επειδή ο χαλκός στη φύση τείνει να υπάρχει με τη μορφή οξειδίων στον αέρα, είναι απίθανο να διατηρηθεί ως ο αρχικός χαλκός για μεγάλο χρονικό διάστημα, επομένως πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία με χαλκό.
Υπάρχουν πολλές διαδικασίες επεξεργασίας επιφανειών PCB. Τα συνηθισμένα είδη είναι οι επίπεδοι, οι οργανικοί συγκολλημένοι προστατευτικοί παράγοντες (OSP), ο επινικελωμένος χρυσός πλήρους επικάλυψης, οι Shen Jin, Shenxi, Shenyin, το χημικό νικέλιο, ο χρυσός και η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση σκληρού χρυσού. Σύμπτωμα.
1. Ο ζεστός αέρας είναι επίπεδος (δοχείο ψεκασμού)
Η γενική διαδικασία της ισοπέδωσης με ζεστό αέρα είναι: μικροδιάβρωση → προθέρμανση → συγκόλληση επικάλυψης → δοχείο ψεκασμού → καθαρισμός.
Ο θερμός αέρας είναι επίπεδος, γνωστός και ως συγκολλημένος με θερμό αέρα (κοινώς γνωστός ως ψεκασμός κασσιτέρου), η οποία είναι η διαδικασία επικάλυψης του λειωμένου κασσιτέρου (μολύβδου) που συγκολλάται στην επιφάνεια του PCB και η χρήση θέρμανσης για τη συμπίεση του αέρα, σχηματίζοντας ένα στρώμα αντιοξειδωτικής οξείδωσης χαλκού. Μπορεί επίσης να παρέχει καλή συγκολλησιμότητα σε στρώματα επικάλυψης. Ολόκληρη η συγκόλληση και ο χαλκός του θερμού αέρα σχηματίζουν μια μεταλλική ένωση χαλκού-κασσιτέρου στον συνδυασμό. Το PCB συνήθως βυθίζεται στο νερό συγκόλλησης που λιώνει. Το μαχαίρι ανέμου φυσάει το συγκολλημένο υγρό επίπεδο πριν από τη συγκόλληση.
Το επίπεδο του θερμικού ανέμου χωρίζεται σε δύο τύπους: κάθετο και οριζόντιο. Πιστεύεται γενικά ότι ο οριζόντιος τύπος είναι καλύτερος. Κυρίως το οριζόντιο στρώμα διόρθωσης θερμού αέρα είναι σχετικά ομοιόμορφο, γεγονός που επιτρέπει την αυτοματοποιημένη παραγωγή.
Πλεονεκτήματα: μεγαλύτερος χρόνος αποθήκευσης· μετά την ολοκλήρωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB), η επιφάνεια του χαλκού είναι εντελώς υγρή (ο κασσίτερος καλύπτεται πλήρως πριν από τη συγκόλληση)· κατάλληλο για συγκόλληση μολύβδου· ώριμη διαδικασία, χαμηλό κόστος, κατάλληλο για οπτική επιθεώρηση και ηλεκτρικές δοκιμές
Μειονεκτήματα: Δεν είναι κατάλληλο για δέσιμο γραμμών. Λόγω του προβλήματος της επιπεδότητας της επιφάνειας, υπάρχουν επίσης περιορισμοί στο SMT. Δεν είναι κατάλληλο για σχεδιασμό διακοπτών επαφής. Κατά τον ψεκασμό κασσιτέρου, ο χαλκός θα διαλυθεί και η σανίδα θα έχει υψηλή θερμοκρασία. Ειδικά σε παχιές ή λεπτές πλάκες, ο ψεκασμός κασσιτέρου είναι περιορισμένος και η λειτουργία παραγωγής είναι άβολη.
2, οργανικό προστατευτικό συγκολλησιμότητας (OSP)
Η γενική διαδικασία είναι: απολίπανση –> μικρο-χάραξη –> αποξείδωση –> καθαρισμός με καθαρό νερό –> οργανική επίστρωση –> καθαρισμός, και ο έλεγχος της διαδικασίας είναι σχετικά εύκολος στην απεικόνιση της διαδικασίας επεξεργασίας.
Το OSP είναι μια διαδικασία για την επεξεργασία της επιφάνειας του φύλλου χαλκού σε πλακέτα τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) σύμφωνα με τις απαιτήσεις της οδηγίας RoHS. Το OSP είναι η συντομογραφία του Organic Solderability Preservatives, επίσης γνωστού ως organic solderability preservatives, γνωστού και ως Preflux στα αγγλικά. Με απλά λόγια, το OSP είναι μια χημικά καλλιεργημένη οργανική μεμβράνη σε μια καθαρή, γυμνή επιφάνεια χαλκού. Αυτή η μεμβράνη έχει αντιοξειδωτική δράση, θερμικό σοκ, αντοχή στην υγρασία, για να προστατεύει την επιφάνεια του χαλκού σε κανονικό περιβάλλον από το να σκουριάζει πλέον (οξείδωση ή βουλκανισμός κ.λπ.). Ωστόσο, στην επακόλουθη υψηλή θερμοκρασία συγκόλλησης, αυτή η προστατευτική μεμβράνη πρέπει να αφαιρεθεί εύκολα από τη ροή γρήγορα, έτσι ώστε η εκτεθειμένη καθαρή επιφάνεια χαλκού να μπορεί να συνδυαστεί αμέσως με το τηγμένο συγκολλητικό υλικό σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα για να γίνει μια συμπαγής ένωση συγκόλλησης.
Πλεονεκτήματα: Η διαδικασία είναι απλή, η επιφάνεια είναι πολύ επίπεδη, κατάλληλη για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο και SMT. Εύκολη επανακατεργασία, βολική λειτουργία παραγωγής, κατάλληλη για οριζόντια λειτουργία γραμμής. Η πλακέτα είναι κατάλληλη για πολλαπλή επεξεργασία (π.χ. OSP+ENIG). Χαμηλό κόστος, φιλικό προς το περιβάλλον.
Μειονεκτήματα: ο περιορισμός του αριθμού των επανασυγκολλήσεων (πολλαπλό πάχος συγκόλλησης, η μεμβράνη θα καταστραφεί, ουσιαστικά 2 φορές κανένα πρόβλημα). Δεν είναι κατάλληλο για τεχνολογία πτύχωσης, σύνδεση καλωδίων. Η οπτική ανίχνευση και η ηλεκτρική ανίχνευση δεν είναι βολικές. Απαιτείται προστασία από αέριο N2 για SMT. Η επανακατεργασία SMT δεν είναι κατάλληλη. Υψηλές απαιτήσεις αποθήκευσης.
3, ολόκληρη η πλάκα επιχρυσωμένη με νικέλιο
Η επινικέλωση πλάκας είναι η επιφάνεια του αγωγού PCB που αρχικά επικαλύπτεται με ένα στρώμα νικελίου και στη συνέχεια με ένα στρώμα χρυσού. Η επινικέλωση χρησιμοποιείται κυρίως για την αποφυγή της διάχυσης μεταξύ χρυσού και χαλκού. Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρολυτικής επιχρυσωμένης ...
Πλεονεκτήματα: Μεγάλος χρόνος αποθήκευσης >12 μήνες. Κατάλληλο για σχεδιασμό διακόπτη επαφής και σύνδεση χρυσού σύρματος. Κατάλληλο για ηλεκτρικές δοκιμές.
Μειονέκτημα: Υψηλότερο κόστος, παχύτερος χρυσός. Τα ηλεκτρολυτικά επιμεταλλωμένα δάχτυλα απαιτούν πρόσθετη αγωγιμότητα σύρματος σχεδιασμού. Επειδή το πάχος του χρυσού δεν είναι σταθερό, όταν εφαρμόζεται σε συγκόλληση, μπορεί να προκαλέσει ευθραυστότητα της συγκολλητικής σύνδεσης λόγω πολύ παχύ χρυσού, επηρεάζοντας την αντοχή. Πρόβλημα ομοιομορφίας επιφάνειας ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης. Ο ηλεκτρολυτικά επιμεταλλωμένος χρυσός από νικέλιο δεν καλύπτει την άκρη του σύρματος. Δεν είναι κατάλληλο για συγκόλληση συρμάτων αλουμινίου.
4. Χρυσός νεροχύτη
Η γενική διαδικασία είναι: καθαρισμός με οξύ –> μικροδιάβρωση –> προέκπλυση –> ενεργοποίηση –> ηλεκτρολυτική επινικέλωση –> χημική έκπλυση χρυσού. Υπάρχουν 6 χημικές δεξαμενές στη διαδικασία, που περιλαμβάνουν σχεδόν 100 είδη χημικών ουσιών, και η διαδικασία είναι πιο περίπλοκη.
Ο βυθιζόμενος χρυσός είναι τυλιγμένος σε ένα παχύ, ηλεκτρικά καλό κράμα νικελίου-χρυσού στην επιφάνεια του χαλκού, το οποίο μπορεί να προστατεύσει το PCB για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επιπλέον, έχει επίσης περιβαλλοντική ανοχή που δεν έχουν άλλες διαδικασίες επιφανειακής επεξεργασίας. Επιπλέον, ο βυθιζόμενος χρυσός μπορεί επίσης να αποτρέψει τη διάλυση του χαλκού, κάτι που θα ωφελήσει τη συναρμολόγηση χωρίς μόλυβδο.
Πλεονεκτήματα: δεν οξειδώνεται εύκολα, μπορεί να αποθηκευτεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, η επιφάνεια είναι επίπεδη, κατάλληλη για συγκόλληση λεπτών ακίδων και εξαρτημάτων με μικρές ενώσεις συγκόλλησης. Προτιμάται η πλακέτα PCB με κουμπιά (όπως πλακέτα κινητού τηλεφώνου). Η συγκόλληση με επαναφορά μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές χωρίς μεγάλη απώλεια συγκολλησιμότητας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βασικό υλικό για καλωδίωση COB (Chip On Board).
Μειονεκτήματα: υψηλό κόστος, κακή αντοχή συγκόλλησης, λόγω της χρήσης μη ηλεκτρολυτικής επινικελωμένης διεργασίας, είναι εύκολο να προκύψουν προβλήματα μαύρου δίσκου. Το στρώμα νικελίου οξειδώνεται με την πάροδο του χρόνου και η μακροπρόθεσμη αξιοπιστία αποτελεί πρόβλημα.
5. Βυθιζόμενο τενεκεδένιο δοχείο
Δεδομένου ότι όλα τα τρέχοντα συγκολλητικά υλικά βασίζονται σε κασσίτερο, το στρώμα κασσίτερου μπορεί να ταιριάξει με οποιοδήποτε τύπο συγκολλητικού υλικού. Η διαδικασία βύθισης του κασσίτερου μπορεί να σχηματίσει επίπεδες μεσομεταλλικές ενώσεις χαλκού-κασσιτέρου, γεγονός που καθιστά τον βυθιζόμενο κασσίτερο την ίδια καλή συγκολλησιμότητα με την ισοπέδωση με θερμό αέρα χωρίς το πρόβλημα της επίπεδης ισοπέδωσης με θερμό αέρα. Η πλάκα κασσίτερου δεν μπορεί να αποθηκευτεί για πολύ καιρό και η συναρμολόγηση πρέπει να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τη σειρά βύθισης του κασσίτερου.
Πλεονεκτήματα: Κατάλληλο για οριζόντια γραμμή παραγωγής. Κατάλληλο για λεπτή γραμμή επεξεργασίας, κατάλληλο για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο, ιδιαίτερα κατάλληλο για τεχνολογία πτύχωσης. Πολύ καλή επιπεδότητα, κατάλληλο για SMT.
Μειονεκτήματα: Απαιτούνται καλές συνθήκες αποθήκευσης, κατά προτίμηση όχι περισσότερο από 6 μήνες, για τον έλεγχο της ανάπτυξης των τριχιδίων κασσίτερου. Δεν είναι κατάλληλο για σχεδιασμό διακόπτη επαφής. Κατά τη διαδικασία παραγωγής, η μεμβράνη αντίστασης συγκόλλησης είναι σχετικά υψηλή, διαφορετικά θα προκαλέσει την πτώση της μεμβράνης αντίστασης συγκόλλησης. Για πολλαπλές συγκολλήσεις, η προστασία από αέριο N2 είναι η καλύτερη επιλογή. Η ηλεκτρική μέτρηση αποτελεί επίσης πρόβλημα.
6. Βυθιζόμενο ασήμι
Η διαδικασία βύθισης του ασημιού γίνεται μεταξύ οργανικής επίστρωσης και ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης με νικέλιο/χρυσό, η οποία είναι σχετικά απλή και γρήγορη. Ακόμα και όταν εκτίθεται σε θερμότητα, υγρασία και ρύπανση, το ασήμι εξακολουθεί να διατηρεί καλή συγκολλησιμότητα, αλλά θα χάσει τη λάμψη του. Η επιμετάλλωση με νικέλιο δεν έχει την καλή φυσική αντοχή της ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης με νικέλιο/χρυσό, επειδή δεν υπάρχει νικέλιο κάτω από το στρώμα αργύρου.
Πλεονεκτήματα: Απλή διαδικασία, κατάλληλη για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο, SMT. Πολύ επίπεδη επιφάνεια, χαμηλό κόστος, κατάλληλη για πολύ λεπτές γραμμές.
Μειονεκτήματα: Υψηλές απαιτήσεις αποθήκευσης, εύκολη ρύπανση. Η αντοχή συγκόλλησης είναι επιρρεπής σε προβλήματα (πρόβλημα μικροκοιλοτήτων). Είναι εύκολο να εμφανιστεί το φαινόμενο ηλεκτρομετανάστευσης και το φαινόμενο δαγκώματος Javani του χαλκού κάτω από την μεμβράνη αντίστασης συγκόλλησης. Η ηλεκτρική μέτρηση είναι επίσης πρόβλημα.
7, χημικό νικέλιο παλλάδιο
Σε σύγκριση με την καθίζηση του χρυσού, υπάρχει ένα επιπλέον στρώμα παλλαδίου μεταξύ του νικελίου και του χρυσού, και το παλλάδιο μπορεί να αποτρέψει το φαινόμενο διάβρωσης που προκαλείται από την αντίδραση αντικατάστασης και να κάνει πλήρη προετοιμασία για την καθίζηση του χρυσού. Ο χρυσός είναι στενά επικαλυμμένος με παλλάδιο, παρέχοντας μια καλή επιφάνεια επαφής.
Πλεονεκτήματα: Κατάλληλο για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο. Πολύ επίπεδη επιφάνεια, κατάλληλο για SMT. Οι οπές διέλευσης μπορούν επίσης να είναι νικελίου-χρυσού. Μεγάλος χρόνος αποθήκευσης, οι συνθήκες αποθήκευσης δεν είναι σκληρές. Κατάλληλο για ηλεκτρικές δοκιμές. Κατάλληλο για σχεδιασμό επαφής διακόπτη. Κατάλληλο για σύνδεση καλωδίων αλουμινίου, κατάλληλο για χοντρή πλάκα, ισχυρή αντοχή σε περιβαλλοντικές επιθέσεις.
8. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση σκληρού χρυσού
Προκειμένου να βελτιωθεί η αντοχή του προϊόντος στη φθορά, αυξήστε τον αριθμό εισαγωγής και αφαίρεσης και ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης σκληρού χρυσού.
Οι αλλαγές στη διαδικασία επιφανειακής επεξεργασίας PCB δεν είναι πολύ μεγάλες, φαίνεται να είναι κάτι σχετικά μακρινό, αλλά πρέπει να σημειωθεί ότι οι μακροπρόθεσμες αργές αλλαγές θα οδηγήσουν σε μεγάλες αλλαγές. Στην περίπτωση των αυξανόμενων εκκλήσεων για προστασία του περιβάλλοντος, η διαδικασία επιφανειακής επεξεργασίας PCB σίγουρα θα αλλάξει δραματικά στο μέλλον.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Ιουλίου 2023
