V dnešní době, kdy se elektronická zařízení stále vyvíjejí směrem k miniaturizaci a vysokému výkonu, výkon desek plošných spojů jako hlavního nosiče elektronických systémů přímo ovlivňuje celkovou provozní kvalitu zařízení. Technologie povrchové úpravy desek s plošnými spoji jako důležitý prostředek ke zlepšení výkonu desek s plošnými spoji získává stále větší pozornost. Hraje klíčovou roli při zajišťování stabilního provozu a prodlužování životnosti elektronických zařízení tím, že pokrývá povrch desky plošných spojů jedním nebo více tenkými filmy ze specifických materiálů, čímž poskytuje desce plošných spojů nové funkční vlastnosti, jako je zvýšená vodivost, zlepšená odolnost proti oxidaci a zlepšená pájitelnost.
1, Účel a význam povlakování desek plošných spojů
(1) Chraňte desky plošných spojů před erozí prostředí
Během používání desek plošných spojů budou čelit různým složitým faktorům prostředí, jako je vlhký vzduch, korozivní plyny, prach atd. Tyto faktory budou postupně erodovat kovové čáry na povrchu desky plošných spojů, což způsobí oxidaci měděné fólie, korozi vedení a nakonec povede k poruchám obvodu. Povlak může na povrchu desky s plošnými spoji vytvořit hustý ochranný film, který účinně izoluje přímý kontakt mezi vnějším prostředím a obvodovou deskou a zpomaluje rychlost oxidace kovu a korozi. Například v drsných prostředích, jako jsou pobřežní oblasti nebo kolem chemických společností, mohou mít potažené obvodové desky životnost několikanásobně delší než nepotažené obvodové desky.
(2) Zlepšit elektrický výkon desek plošných spojů
Některé povlakové materiály mají dobrou vodivost. Potažením povrchu desky plošných spojů těmito materiály lze snížit odpor obvodu a zlepšit účinnost a stabilitu přenosu signálu. Ve vysoko-frekvenčních obvodech je rychlost přenosu signálu vysoká a frekvence vysoká, což vyžaduje extrémně vysokou impedanční přizpůsobení obvodu. Vhodný povlak může optimalizovat impedanční charakteristiky obvodu, snížit odrazy a ztráty signálu a zajistit vysoce-kvalitní přenos vysokofrekvenčních-signálů. Kromě toho mají některé povlaky také izolační vlastnosti, které mohou vytvořit izolační vrstvu na desce plošných spojů, izolovat vedení s různým potenciálem, zabránit zkratům a dále zlepšit elektrickou spolehlivost desky plošných spojů.
(3) Zlepšit pájitelnost desek plošných spojů
Dobrá pájitelnost je klíčem k zajištění spolehlivého spojení mezi elektronickými součástkami a obvodovými deskami během procesu montáže obvodových desek. Oxidace, kontaminace a další problémy na povrchu desky plošných spojů však mohou snížit její pájitelnost, což vede k defektům, jako je špatné pájení a virtuální pájení. Povlak může odstranit oxidy z povrchu desek plošných spojů, vytvořit povrchovou vrstvu, kterou lze snadno pájet, zlepšit smáčení a spojení mezi pájkou a deskami plošných spojů, učinit proces pájení hladší a zlepšit efektivitu montáže a kvalitu produktu.
2, Běžné typy povlaků plošných spojů
(1) Chemické pokovování niklem
Chemické pokovování niklem je jedním z široce používaných procesů potahování v současném průmyslu desek plošných spojů. Tento proces nejprve nanese vrstvu niklu na povrch desky plošných spojů pomocí chemického pokovování, o tloušťce obecně mezi 3-5 μm. Vrstva niklu má dobrou odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi, což může poskytnout předběžnou ochranu desky plošných spojů. Mezitím může přítomnost niklové vrstvy zabránit difúzi mědi do zlaté vrstvy, čímž se zabrání změně barvy a zhoršení výkonu zlaté vrstvy. Na vršek niklové vrstvy je prostřednictvím přemístění nanesena vrstva zlata s tloušťkou typicky v rozmezí od 0,05 do 0,1 μm. Zlatá vrstva má vynikající odolnost proti oxidaci, vodivost a svařitelnost, což může účinně chránit vrstvu niklu. Během procesu pájení elektronických součástek se zlatá vrstva může rychle rozpustit v pájce a dosáhnout tak dobrých výsledků pájení. Proces bezproudového pokovování niklem je vhodný pro desky plošných spojů, které vyžadují vysokou rovinnost povrchu, pájitelnost a spolehlivost, jako jsou základní desky počítačů, desky plošných spojů mobilních telefonů atd.
(2) Chemické pokovování niklem a palladiem
Proces chemického pokovování niklem a palladiem je vyvinut na základě procesu chemického pokovování niklem. Ve srovnání s procesem ENIG přidává vrstvu palladia mezi vrstvu niklu a vrstvu zlata s tloušťkou obecně v rozmezí 0,05-0,1 μm. Přidáním vrstvy palladia lze účinně potlačit výskyt fenoménu "černého disku". Fenomén „černého disku“ označuje nerovnoměrný obsah fosforu na povrchu niklové vrstvy nebo chemickou reakci mezi niklovou vrstvou a zlatou vrstvou v prostředí s vysokou teplotou a vysokou vlhkostí v ENIG technologii, která způsobuje zčernání povrchu niklové vrstvy, což ovlivňuje pájecí výkon a spolehlivost obvodové desky. Vrstva palladia v procesu ENEPIG může zabránit nežádoucím reakcím mezi niklem a zlatem, zlepšit stabilitu a spolehlivost povlaku. Tento proces je vhodný pro obory, které vyžadují extrémně vysokou spolehlivost, jako je letecký průmysl, lékařské vybavení atd.
(3) Ochranný film pro organickou pájitelnost
Ochranný film proti organické pájitelnosti je proces potahování, který nanáší organické tenké filmy na povrch desek plošných spojů. Tloušťka OSP filmu je extrémně tenká, obvykle mezi 0,2-0,5 μm. Chemickými metodami vytváří na povrchu mědi průhledný organický film, který dokáže měď po určitou dobu chránit před oxidací a může se během svařování rychle rozložit, aniž by to ovlivnilo účinek svařování. Technologie OSP má výhody nízké ceny, jednoduchého procesu a ochrany životního prostředí a je vhodná pro desky plošných spojů, které jsou citlivé na náklady a mají určité požadavky na pájitelnost, jako jsou desky plošných spojů ve spotřební elektronice, běžné domácí spotřebiče a další obory. Antioxidační kapacita filmu OSP je však relativně slabá a doba jeho skladování je omezená. Obecně platí, že svařování a montáž musí být dokončeny během krátké doby po nátěru.
(4) Chemické srážení stříbra
Proces nanášení stříbra nanáší tenkou vrstvu stříbra na povrch desky plošných spojů prostřednictvím reakce přemístění. Stříbrná vrstva má vynikající vodivost (druhá po zlatě) a pájitelnost, což může účinně snížit odpor vedení a zlepšit výkon přenosu signálu. Chemická stabilita stříbrné vrstvy je však špatná a náchylná k oxidaci nebo síření, proto je často nutné aplikovat organické ochranné prostředky nebo provést ošetření ponorem do zlata, aby se prodloužila její životnost. Tento proces je vhodný pro vysokofrekvenční obvody (jako je 5G a satelitní komunikační zařízení), ale v prostředí s vysokou vlhkostí/vysokým obsahem síry je vyžadován pečlivý návrh, aby se zabránilo migraci stříbra nebo korozi.
3, Proces povlakování desek plošných spojů
(1) Předzpracování
Předběžná úprava je základním krokem povlakování desky s plošnými spoji, jehož cílem je odstranit nečistoty, jako je olej, oxidy, prach atd. na povrchu desky s plošnými spoji, aby se dosáhlo čistého a aktivovaného stavu a poskytl dobrý základ pro následné procesy povlakování. Předúprava obvykle zahrnuje procesy, jako je odstranění oleje, mikroleptání, mytí kyselinou a mytí vodou. Proces odmašťování používá alkalická nebo organická rozpouštědla k odstranění olejových skvrn z povrchu desky plošných spojů; Proces mikroleptání odstraňuje oxidovou vrstvu a mírné otřepy na povrchu obvodové desky prostřednictvím chemické koroze, zvyšuje drsnost povrchu a zlepšuje přilnavost mezi povlakem a obvodovou deskou; Proces moření se používá k dalšímu odstranění oxidů z povrchu kovu a úpravě kyselosti nebo zásaditosti povrchu; Proces mytí vodou se používá k čištění a odstranění zbytkových chemických činidel z předchozích kroků.
(2) Povlak
Podle různých typů povlaků se pro povlakování používají odpovídající procesy povlakování. Vezměme si jako příklad bezproudové niklování, po dokončení předběžné{1}}úpravy je obvodová deska ponořena do roztoku pro bezproudové niklování obsahující soli niklu, redukční činidla, chelatační činidla a další součásti. Za vhodných teplotních podmínek (obvykle 80-90 stupňů) a pH (obvykle 4,5-5,5) jsou ionty niklu redukovány redukčním činidlem na povrchu desky s obvody, čímž se ukládá vrstva niklu. Po dokončení pokovování niklem přeneste obvodovou desku do roztoku pro pokovování zlatem a naneste vrstvu zlata na povrch vrstvy niklu pomocí vytěsňovací reakce. Během procesu potahování je nutné přísně kontrolovat parametry procesu, jako je složení roztoku, teplota, hodnota pH a čas, aby bylo zajištěno, že tloušťka, stejnoměrnost a kvalita nátěru splňují požadavky.
(3) Následné zpracování
Následná úprava zahrnuje především procesy, jako je mytí vodou, sušení a testování. Omývání vodou se používá k odstranění zbytkových nátěrových roztoků a chemických činidel na povrchu desek plošných spojů, aby se zabránilo jejich nepříznivým účinkům na výkon desek plošných spojů; Sušení je proces odstraňování vlhkosti z povrchu desky plošných spojů, aby se zabránilo zbytkové vlhkosti, aby způsobila rezivění nebo jiné problémy s kvalitou; Proces testování komplexně vyhodnocuje kvalitu povlaku pomocí různých testovacích metod, jako je vizuální kontrola, měření tloušťky filmu, testování pájitelnosti, testování vodivosti atd., aby bylo zajištěno, že deska s plošnými spoji splňuje požadavky na design a normy použití.