În lanțul de fabricație a PCB-ului, procesul de tratare a suprafeței este ca o „armatură de protecție” purtată pe plăcuțele de lipit, determinând direct fiabilitatea lipirii, stabilitatea semnalului și durata de viață a plăcii de circuit. Fiind două tehnologii de tratare a suprafețelor utilizate pe scară largă, aurul de imersie și staniul de pulverizare ocupă poziții importante în scenarii de precizie-de înaltă calitate și, respectiv, în domenii sensibile la costuri. Ambele par să ofere protecție pentru plăcuțele de lipit, dar, în realitate, există diferențe esențiale în ceea ce privește logica procesului, performanța și scenariile aplicabile. Înțelegerea acestor diferențe este o bază cheie-de luare a deciziilor pentru procesele electronice de proiectare și producție.
Principiul procesului:
Procesul de depunere a aurului urmează un traseu „fin lucrat”, folosind depunerea chimică pentru a forma un strat protector. Logica de bază este de a depune mai întâi uniform un strat de nichel pe suprafața plăcuței de cupru ca substrat și apoi acoperirea unui strat de peliculă de aur deasupra stratului de nichel prin reacție de deplasare, formând o structură de protecție cu dublu-strat de „bază de nichel și suprafață decorativă de aur”. Acest proces nu se bazează pe curent și, prin controlul precis al compoziției și temperaturii soluției chimice, stratul de metal poate crește în mod natural de-a lungul conturului suportului de lipit, la fel ca acoperirea tamponului de lipit cu o „copertă de aur” densă.
Procesul de pulverizare cu staniu adoptă ideea „nivelării cu aer cald” și aparține tehnologiei de depunere fizică. În timpul procesului, placa PCB va suferi mai întâi curățarea suprafeței, apoi va fi scufundată în aliaj de staniu topit, iar excesul de material de staniu va fi suflat plat cu un cuțit cu aer cald de presiune înaltă-, formând în cele din urmă un strat de staniu solidificat pe suprafața suportului de lipit. În primele zile, aliajele care conțineau plumb erau utilizate în mod obișnuit pentru pulverizarea cu staniu. În zilele noastre, pulverizarea cu staniu-fără plumb a devenit curent pentru a îndeplini cerințele de mediu. Prin ajustarea compoziției aliajelor de staniu, performanța de sudare și standardele de mediu pot fi echilibrate.
Diferența esențială dintre cele două procese este că aurul de imersie este o acoperire de precizie produsă prin „creștere chimică”, în timp ce pulverizarea cu staniu este o acoperire topită produsă prin „acoperire fizică”. Această diferență fundamentală creează diferențierea ulterioară de performanță între cele două.
Performanța de bază:
Planeitatea suprafeței și compatibilitatea pentru montare
Avantajul proeminent al procesului de imersie cu aur este planeitatea extrem de ridicată a suprafeței. Datorită formării stratului de aur prin depunere chimică, poate reproduce perfect microprofilul plăcii de lipit fără denivelări evidente. Această planeitate este crucială pentru montarea cu densitate mare-, în special în plăcile de circuite echipate cu cipuri ambalate BGA (Ball Grid Array). Îmbinările dense de lipit din partea inferioară nu pot fi inspectate vizual, iar plăcuțele de lipire plate pot asigura un contact uniform între fiecare îmbinare de lipit, reducând foarte mult riscul de lipire virtuală. Pentru produse precum telefoanele mobile și dispozitivele portabile care urmăresc miniaturizarea, procesul de placare cu aur se poate adapta cu ușurință la nevoile de montare ale componentelor ultra micro.
Planeitatea suprafeței procesului de pulverizare cu staniu este relativ insuficientă. În timpul procesului de răcire și solidificare, materialul de staniu topit poate forma ușoare ondulații din cauza modificărilor tensiunii și pot exista „bavuri” sau grosimi neuniforme la marginea suportului de lipit. Această caracteristică are un impact redus asupra gestionării spațiilor mari și a componentelor de dimensiuni mari-, dar în cazul PCB-urilor cu densitate mare-, poate interfera cu poziționarea precisă a mașinii de montare pe suprafață și poate avea un impact semnificativ asupra ratei de calificare a asamblarii componentelor de pachete foarte mici, cum ar fi 01005.
Rezistenta la coroziune si durata de depozitare
Stabilitatea chimică a aurului este printre cele mai bune dintre metale, ceea ce conferă plăcii de aur depuse o rezistență excelentă la coroziune. Chiar și în medii dure, cum ar fi umiditatea, temperaturile ridicate sau poluarea industrială, stratul de aur poate izola eficient aerul și umiditatea, protejând stratul de nichel subiacent și plăcuțele de lipit de cupru de oxidare. Această stabilitate aduce și o viață de depozitare extrem de lungă. Placa placată cu aur poate fi stocată într-un mediu convențional pentru mai mult de un an, iar lipirea sa poate rămâne în continuare stabilă, ceea ce o face foarte potrivită pentru nevoile de producție ale serverelor AI și proiectelor cu ciclu lung.
Rezistența la coroziune a plăcilor acoperite cu staniu depinde în principal de stratul de staniu în sine, iar staniul are o activitate chimică mult mai mare decât aurul, ceea ce face ușoară oxidarea lent și formarea unei pelicule de oxid în aer. Acest strat de film de oxid va reduce capacitatea de lipire a plăcii de lipit, rezultând o durată de depozitare relativ scurtă a plăcii de tablă. De obicei, sudarea trebuie finalizată în 3-6 luni, în caz contrar, ambalarea cu azot și alte metode trebuie utilizate pentru a prelungi durata de valabilitate. În mediile umede, rata de oxidare a plăcilor acoperite cu staniu se va accelera și mai mult, afectând fiabilitatea pe termen lung a plăcilor de circuite.
Performanța de sudare și compatibilitatea proceselor
Procesul de sudare a plăcii de aur scufundate are stabilitate ridicată. În timpul sudării, stratul de aur se va fuziona rapid cu lipirea, în timp ce stratul de nichel subiacent poate preveni eficient creșterea excesivă a aliajului de cupru staniu și poate evita fragilizarea îmbinării de lipit. Această caracteristică permite plăcii de aur de imersie să suporte lipirea prin reflow multiplă, chiar dacă sunt necesare reprelucrari și reparații, poate menține o calitate bună a lipirii și este deosebit de prietenoasă cu dispozitivele electronice complexe care necesită depanare frecventă.
Avantajul lipirii prin pulverizare este că are o lipire inițială bună, iar stratul de staniu se poate infiltra și fuziona rapid cu lipirea, făcându-l ușor de manevrat atât lipirea manuală, cât și lipirea automată SMT. Cu toate acestea, procesul de pulverizare cu staniu are unele limitări inerente: temperatura de topire a pulverizării cu staniu fără plumb-este mai mare decât cea a pulverizării tradiționale cu staniu care conține plumb, ceea ce are un impact mai mare asupra deformarii termice a plăcilor subțiri; Mediul de proces de temperatură ridicată și presiune înaltă poate duce, de asemenea, la riscul de „explozie” în găurile mici metalice, care trebuie evitat prin optimizarea specială a designului.
Costuri și caracteristici de mediu
Diferența de cost este una dintre diferențele intuitive dintre două procese. Costul agenților de placare cu aur și chimici utilizați în procesul de depunere a aurului este relativ mare, controlul procesului este complex, iar investiția în echipamente este mare, ceea ce face ca costul de producție al plăcii de depunere a aurului să fie mult mai mare decât cel al plăcii de pulverizare cu staniu. Această diferență de cost va fi amplificată și mai mult în producția la scară mare-, devenind un factor important care îi restrânge popularitatea.
Procesul de pulverizare cu staniu este cunoscut pentru eficiența sa din -cost, cu echipamentele și costurile materiilor prime fiind mai accesibile, făcându-l potrivit pentru produse-fabricate în masă, sensibile la costuri. În ceea ce privește protecția mediului, cutia de pulverizare tradițională cu plumb a fost strict restricționată de reglementările de mediu precum RoHS din cauza toxicității elementelor de plumb; Pulverizarea cu staniu fără plumb îndeplinește cerințele de mediu, dar necesită investiții suplimentare în optimizarea procesului și controlul costurilor. Procesul de depunere a aurului în sine nu conține substanțe nocive precum plumbul și îndeplinește în mod natural standardele de mediu fără costuri suplimentare de tratare a mediului.
Scenariu de aplicare:
Procesul de imersiune cu aur a devenit alegerea preferată în domeniul electronicii de precizie datorită performanței sale de vârf-. În scenariile de-transmisii de semnal de înaltă frecvență, cum ar fi stațiile de bază de comunicații 5G și echipamentele de comunicații prin satelit, plăcile placate cu aur- pot reduce pierderea semnalului și pot asigura integritatea semnalului; În smartphone-urile de ultimă generație, dispozitivele portabile și alte produse miniaturizate, avantajul său de planeitate poate satisface cererea de montaj de densitate mare-; În domenii precum aviația și aerospațiul care necesită o fiabilitate strictă, rezistența la coroziune și caracteristicile de lungă durată ale plăcilor placate cu aur- sunt indispensabile. Mulți producători autohtoni de PCB-uri au adoptat depunerea aurului ca proces standard în producția de plăci multistrat înalte pentru a se potrivi cerințelor de ambalare ale cipurilor-de ultimă generație.
Procesul de pulverizare cu staniu domină în produsele sensibile la costuri. În produse precum plăcile de control pentru electrocasnice și plăcile cu două-față pentru electronice de consum obișnuite, tehnologia de pulverizare cu staniu poate oferi performanțe de sudare care satisfac cererea la un cost mai mic; În dispozitivele precum plăcile de bază de control industrial care nu necesită precizie ridicată, dar care sunt sensibile la cost-eficiență, plăcile placate cu cositor sunt, de asemenea, o alegere comună. Prin modernizarea echipamentelor și optimizarea proceselor, tehnologia de pulverizare cu staniu a realizat, de asemenea, progrese în aplicații precum electronica auto. Prin îmbunătățirea formulei aliajului de staniu, performanța anti-vibrație a îmbinărilor de lipit a fost îmbunătățită.