Stabilita výkonu desky plošných spojů jako klíčový nosič pro přenos signálu a připojení komponent přímo ovlivňuje kvalitu provozu zařízení. Kovové materiály v deskách plošných spojů, zejména měděné dráty, jsou však náchylné k chemickým reakcím s kyslíkem ve vzduchu, což vede k oxidaci. Oxidované desky s plošnými spoji mohou mít problémy, jako je zvýšený odpor obvodů a snížená pájitelnost, a ve vážných případech mohou dokonce způsobit přerušení obvodu. Proto se přijímání vědecky účinných opatření k zamezení oxidace desek plošných spojů stalo důležitým článkem při zajišťování spolehlivosti elektronických zařízení.
1, Rozbor principů a rizik oxidace desek plošných spojů
oxidace desky s plošnými spoji je v podstatě chemická reakce mezi kovovými materiály a látkami, jako je kyslík a vlhkost. Vezmeme-li jako příklad měď, ve vlhkém prostředí měď nejprve reaguje s kyslíkem za vzniku oxidu měďnatého, který se dále spojuje s oxidem uhličitým a vodou ve vzduchu za vzniku zásaditého uhličitanu měďnatého. Tento oxidační proces nejen mění fyzikální a chemické vlastnosti kovového povrchu, ale také poškozuje krystalovou strukturu kovu na mikroskopické úrovni, což vede ke snížení vodivosti. U přesných obvodů s plošnými spoji mohou malé změny odporu způsobené oxidací vést ke zkreslení signálu, zpoždění a dalším problémům při přenosu vysokofrekvenčního signálu; V procesu svařování bude vrstva oxidu bránit infiltraci pájky a kovu, což způsobí defekty svařování, jako je virtuální svařování a svařování za studena, a sníží míru kvalifikace produktu.
2, Optimalizace procesu povrchové úpravy
(1) Chemické pokovování niklem
Proces bezproudového pokovování niklovým zlatem je běžně používaná metoda k zabránění oxidace desek s plošnými spoji. Tento proces nejprve nanese na povrch desky s plošnými spoji stejnoměrnou vrstvu niklu, obvykle o tloušťce 3-5 mikronů. Vrstva niklu má dobrou chemickou stabilitu a může účinně izolovat kontakt mezi kyslíkem a pod ní ležící mědí; Následně se na povrch niklové vrstvy nanese vrstva zlata o tloušťce cca 0,05-0,1 mikronu. Chemické vlastnosti zlata jsou extrémně stabilní a téměř nereagují s kyslíkem, což dále zvyšuje ochranný účinek. Povrch desky plošných spojů ošetřený bezproudovým niklovým zlacením je rovný a hladký, s výbornou pájitelností, vhodný pro elektronické výrobky s vysokými požadavky na spolehlivost, jako jsou zařízení komunikačních základnových stanic, lékařské elektronické přístroje apod. Tento proces má však poměrně vysoké náklady a přísné požadavky na kontrolu složení pokovovacího roztoku a procesních parametrů. Nesprávný provoz může mít za následek abnormální obsah fosforu ve vrstvě niklu a nerovnoměrnou tloušťku zlaté vrstvy.
(2) Organický ochranný prostředek proti pájitelnosti
Organický ochranný prostředek proti pájitelnosti je tenká vrstva organického ochranného filmu vytvořená na měděném povrchu desky s plošnými spoji o tloušťce pouze 0,2-0,5 mikronu. Tento ochranný film může účinně potlačit oxidaci mědi bez ovlivnění spojení mezi pájkou a mědí během svařování. Technologie OSP je jednoduchá, nákladově-efektivní a vhodná pro zapojení desek plošných spojů s vysokou hustotou, které se široce používají při výrobě desek s plošnými spoji pro produkty spotřební elektroniky, jako jsou chytré telefony a tablety. Odolnost proti opotřebení a vysoká teplotní odolnost fólie OSP jsou však relativně slabé. Při skladování a přepravě je třeba věnovat pozornost odolnosti proti vlhkosti a poškrábání. Kromě toho je životnost fólie OSP omezená a obvykle se doporučuje dokončit svařování do 7-10 dnů po zpracování.
(3) Vyrovnání horkým vzduchem
Proces vyrovnávání horkým vzduchem spočívá v ponoření desky s plošnými spoji do roztavené pájky a následném použití horkého vzduchu k odfouknutí přebytečné pájky, aby pájka rovnoměrně pokryla měděný povrch. Vrstva pájky vytvořená touto metodou je poměrně silná, což může poskytnout dobrou fyzickou ochranu mědi a blokovat invazi kyslíku. Tradiční proces HASL využívá pájku obsahující olovo, která byla postupně nahrazena bezolovnatým- HASL kvůli ekologickým požadavkům. Horkovzdušný nivelační proces má nízkou cenu a vysokou efektivitu výroby a je vhodný pro běžné obvodové desky, které nemají přísné požadavky na rovinnost povrchu. Tento proces má však problémy, jako je špatná rovinnost povrchu a nedostatečné vyplnění otvorů a s vývojem elektronických produktů směrem k miniaturizaci a přesnosti je aplikace procesu HASL postupně omezována.
3, Aplikace ochranného nátěru
(1) Tříbarevný nátěr
Tři odolné barvy (vlhkost{0}}odolné, proti plísním, protisolný sprej) mohou na povrchu desky s plošnými spoji vytvořit hustý ochranný film, který izoluje kyslík, vlhkost a kontakt s deskou plošných spojů. Mezi běžné typy třívrstvých barev patří polyuretanové, akrylové, silikonové atd. Polyuretanové třínátěrové barvy mají dobrou odolnost proti opotřebení a flexibilitu, vhodné pro elektronická zařízení, která vyžadují časté vibrace, jako jsou desky plošných spojů elektronických řídicích jednotek automobilů; Akrylová tříbarevná barva má rychlou rychlost schnutí a nízkou cenu a běžně se používá v běžných výrobcích spotřební elektroniky; Třínátěrová barva na bázi organického křemíku má vynikající odolnost vůči vysokým teplotám a chemickou korozi a je vhodná pro desky plošných spojů pracující ve vysokoteplotních-prostředích, jako jsou desky plošných spojů v průmyslových řídicích zařízeních. Nanesením tří zkušebních nátěrů lze výrazně prodloužit antioxidační životnost desky plošných spojů, zejména v drsném prostředí, kde je ochranný účinek výraznější.
(2) Technologie nanovrstvování
Technologie nanovrstvování je nový typ ochranné metody, která se objevila v posledních letech. Využívá speciální vlastnosti materiálů v nanoměřítku k vytvoření jednotné, ultra-tenké a vysoce{2}}výkonné ochranné vrstvy na povrchu desek s plošnými spoji. Například grafenový nanopovlak se svou vynikající chemickou stabilitou a bariérovými vlastnostmi může účinně blokovat pronikání molekul kyslíku a vody a zároveň má dobrou vodivost a odvod tepla, což může zlepšit celkový výkon desek s plošnými spoji a zároveň zabránit oxidaci. Aplikace nano povlaků může nejen zvýšit antioxidační kapacitu desek s plošnými spoji, ale také zlepšit jejich odolnost proti opotřebení, anti-statické a další vlastnosti, takže jsou vhodné pro špičkové-elektronické produkty, jako jsou letecká zařízení a vysoce-výkonné serverové desky s obvody.
4, Řízení životního prostředí a řízení skladování
(1) Optimalizace produkčního prostředí
Kontrola okolní teploty, vlhkosti a kvality vzduchu je zásadní v procesu výroby desek plošných spojů. Regulace relativní vlhkosti ve výrobní dílně na 40 % -60 % a udržování teploty na 20-25 stupních může snížit kondenzaci vodní páry na povrchu desky s plošnými spoji a inhibovat oxidační reakce. Současně nainstalujte zařízení na čištění vzduchu pro filtraci korozivních látek, jako je prach, sulfidy, oxidy dusíku atd. ve vzduchu, aby tyto látky neurychlovaly oxidaci desek plošných spojů. Pro výrobu vysoce přesných desek plošných spojů lze využít bezprašnou dílnu pro další zlepšení čistoty prostředí.
(2) Ochrana při skladování a přepravě
Během skladování a přepravy desek plošných spojů by měla být přijata opatření proti vlhkosti-a anti{1}}oxidaci. K zabalení desek plošných spojů používejte-sáčky odolné proti vlhkosti a do sáčků umístěte vysoušedla, jako jsou silikonová sušidla, aby absorbovala vlhkost; U desek plošných spojů dlouhodobě skladovaných lze k izolaci od vzduchu použít vakuové balení. Během přepravy se vyvarujte silným vibracím a kolizím na desce s plošnými spoji, zabraňte poškození povrchové ochranné vrstvy a dbejte na kontrolu teploty a vlhkosti v přepravním prostředí, abyste zajistili, že deska s plošnými spoji bude vždy ve vhodných skladovacích podmínkách.