Astăzi, pe măsură ce dispozitivele electronice continuă să se dezvolte către miniaturizare și performanță înaltă, performanța plăcilor de circuite, ca suport principal al sistemelor electronice, afectează în mod direct calitatea operațională generală a echipamentului. Tehnologia de acoperire a plăcilor de circuite, ca mijloc important de îmbunătățire a performanței plăcilor de circuite, primește o atenție din ce în ce mai mare. Joacă un rol esențial în asigurarea funcționării stabile și extinderea duratei de viață a dispozitivelor electronice prin acoperirea suprafeței plăcii de circuit cu una sau mai multe filme subțiri de materiale specifice, dotând placa de circuite cu noi caracteristici funcționale, cum ar fi conductivitate îmbunătățită, rezistență la oxidare îmbunătățită și lipibilitate îmbunătățită.
1, Scopul și semnificația acoperirii plăcii de circuite
(1) Protejați plăcile de circuite împotriva eroziunii mediului
În timpul utilizării plăcilor de circuite, acestea se vor confrunta cu diverși factori de mediu complexi, cum ar fi aerul umed, gazele corozive, praful etc. Acești factori vor eroda treptat liniile metalice de pe suprafața plăcii de circuit, provocând oxidarea foliei de cupru, coroziunea liniei și, în cele din urmă, ducând la defecțiuni ale circuitului. Acoperirea poate forma o peliculă densă de protecție pe suprafața plăcii de circuit, izolând efectiv contactul direct dintre mediul extern și placa de circuit și încetinind rata de oxidare și coroziune a metalului. De exemplu, în medii dure, cum ar fi zonele de coastă sau în jurul companiilor chimice, plăcile de circuite acoperite pot avea o durată de viață de câteva ori mai mare decât plăcile de circuite neacoperite.
(2) Îmbunătățiți performanța electrică a plăcilor de circuite
Unele materiale de acoperire au o conductivitate bună. Prin acoperirea suprafeței plăcii de circuit cu aceste materiale, rezistența circuitului poate fi redusă, iar eficiența și stabilitatea transmisiei semnalului pot fi îmbunătățite. În circuitele cu frecvență înaltă-, viteza de transmisie a semnalului este rapidă și frecvența este mare, necesitând potrivirea impedanței extrem de ridicate a circuitului. Acoperirea adecvată poate optimiza caracteristicile de impedanță ale circuitului, poate reduce reflexia și pierderea semnalului și poate asigura transmisia de înaltă-calitate a semnalelor de-frecvență înaltă. În plus, unele acoperiri au, de asemenea, proprietăți de izolare, care pot forma un strat de izolație pe placa de circuite, pot izola liniile cu potențiale diferite, pot preveni scurtcircuitele și pot îmbunătăți în continuare fiabilitatea electrică a plăcii de circuite.
(3) Îmbunătățiți capacitatea de lipire a plăcilor de circuite
O bună lipire este cheia pentru asigurarea unei conexiuni fiabile între componentele electronice și plăcile de circuite în timpul procesului de asamblare a plăcilor de circuite. Cu toate acestea, oxidarea, contaminarea și alte probleme de pe suprafața plăcii de circuite pot reduce capacitatea de lipire a acesteia, ducând la defecte precum lipirea slabă și lipirea virtuală. Acoperirea poate elimina oxizii de pe suprafața plăcilor de circuite, formând un strat de suprafață ușor de lipit, îmbunătățind umezirea și lipirea dintre lipire și plăcile de circuite, făcând procesul de lipire mai fin și îmbunătățind eficiența asamblarii și calitatea produsului.
2, Tipuri comune de acoperire a plăcii de circuite
(1) Placare cu aur cu nichel chimic
Placarea cu aur cu nichel chimic este unul dintre procesele de acoperire utilizate pe scară largă în industria actuală a plăcilor de circuite. Acest proces depune mai întâi un strat de nichel pe suprafața plăcii de circuit prin placare chimică, cu o grosime în general între 3-5 μm. Stratul de nichel are o bună rezistență la uzură și rezistență la coroziune, ceea ce poate oferi protecție preliminară pentru placa de circuit. Între timp, prezența unui strat de nichel poate împiedica difuzarea cuprului în stratul de aur, evitând decolorarea și degradarea performanței stratului de aur. Pe partea superioară a stratului de nichel, se depune un strat de aur prin reacția de deplasare, cu o grosime de obicei cuprinsă între 0,05 și 0,1 μm. Stratul de aur are o rezistență excelentă la oxidare, conductivitate și sudabilitate, ceea ce poate proteja eficient stratul de nichel. În timpul procesului de lipire a componentelor electronice, stratul de aur se poate dizolva rapid în lipire, obținând rezultate bune de lipire. Procesul de placare cu aur cu nichel electroless este potrivit pentru plăcile de circuite care necesită planeitate ridicată a suprafeței, lipire și fiabilitate, cum ar fi plăcile de bază pentru computere, plăcile de circuite pentru telefoane mobile etc.
(2) Placare chimică cu nichel paladiu
Procesul de placare chimică cu nichel paladiu este dezvoltat pe baza procesului de placare cu aur cu nichel chimic. În comparație cu procesul ENIG, se adaugă un strat de paladiu între stratul de nichel și stratul de aur, cu o grosime cuprinsă în general între 0,05-0,1 μm. Adăugarea unui strat de paladiu poate suprima în mod eficient apariția fenomenului „disc negru”. Fenomenul „disc negru” se referă la conținutul neuniform de fosfor de pe suprafața stratului de nichel sau la reacția chimică dintre stratul de nichel și stratul de aur în medii cu temperatură ridicată și umiditate ridicată în tehnologia ENIG, ceea ce face ca suprafața stratului de nichel să devină neagră, afectând astfel performanța de lipit și fiabilitatea plăcii de circuit. Stratul de paladiu din procesul ENEPIG poate preveni reacțiile adverse între nichel și aur, îmbunătățind stabilitatea și fiabilitatea acoperirii. Acest proces este potrivit pentru domeniile care necesită o fiabilitate extrem de ridicată, cum ar fi aerospațial, echipamente medicale etc.
(3) Film de protecție organic la lipit
Folia de protecție organică pentru lipire este un proces de acoperire care acoperă filme subțiri organice pe suprafața plăcilor de circuite. Grosimea filmului OSP este extrem de subțire, de obicei între 0,2-0,5 μm. Formează o peliculă organică transparentă pe suprafața cuprului prin metode chimice, care poate proteja cuprul de oxidare pentru o anumită perioadă de timp și se poate descompune rapid în timpul sudării fără a afecta efectul de sudare. Tehnologia OSP are avantajele unui cost redus, proces simplu și protecție a mediului și este potrivită pentru plăcile de circuite care sunt sensibile la costuri și au anumite cerințe pentru lipire, cum ar fi plăcile de circuite în electronice de larg consum, aparate de uz casnic obișnuit și alte domenii. Cu toate acestea, capacitatea antioxidantă a filmului OSP este relativ slabă, iar timpul de depozitare este limitat. În general, sudarea și asamblarea trebuie finalizate într-o perioadă scurtă de timp după acoperire.
(4) Precipitarea chimică a argintului
Procesul de depunere a argintului depune un strat subțire de argint pe suprafața plăcii de circuit prin reacția de deplasare. Stratul de argint are o conductivitate excelentă (al doilea numai după aur) și lipit, ceea ce poate reduce eficient rezistența liniei și poate îmbunătăți performanța transmisiei semnalului. Cu toate acestea, stabilitatea chimică a stratului de argint este slabă și predispusă la oxidare sau sulfurare, de aceea este adesea necesar să se aplice agenți de protecție organici sau să se efectueze un tratament cu imersie în aur pentru a prelungi durata de viață a acestuia. Acest proces este potrivit pentru circuite de înaltă-frecvență (cum ar fi 5G și echipamente de comunicație prin satelit), dar este necesară o proiectare atentă în medii cu umiditate ridicată/cu conținut ridicat de sulf pentru a evita migrarea argintului sau coroziunea.
3, Procesul de acoperire a plăcilor de circuite
(1) Preprocesare
Pretratarea este etapa de bază a acoperirii plăcii de circuit, care are ca scop îndepărtarea impurităților precum uleiul, oxizii, praful etc. de pe suprafața plăcii de circuit, astfel încât să se obțină o stare curată și activată și să ofere o bază bună pentru procesele ulterioare de acoperire. Pretratamentul include de obicei procese precum îndepărtarea uleiului, microgravarea, spălarea cu acid și spălarea cu apă. Procesul de degresare folosește solvenți alcalini sau organici pentru a îndepărta petele de ulei de pe suprafața plăcii de circuite; Procesul de microgravare îndepărtează stratul de oxid și bavurile ușoare de pe suprafața plăcii de circuit prin coroziune chimică, crește rugozitatea suprafeței și îmbunătățește aderența dintre acoperire și placa de circuite; Procesul de decapare este utilizat pentru a îndepărta în continuare oxizii de pe suprafața metalului și pentru a regla aciditatea sau alcalinitatea suprafeței; Procesul de spălare cu apă este utilizat pentru curățarea și îndepărtarea reactivilor chimici reziduali din etapele anterioare.
(2) Acoperire
În funcție de diferitele tipuri de acoperire, procesele de acoperire corespunzătoare sunt utilizate pentru acoperire. Luând ca exemplu placarea cu nichel fără electroși, după finalizarea pre-tratamentului, placa de circuit este scufundată într-o soluție de placare cu nichel fără electroși care conține săruri de nichel, agenți reducători, agenți de chelare și alte componente. În condiții adecvate de temperatură (de obicei 80-90 grade) și pH (de obicei 4,5-5,5), ionii de nichel sunt redusi de agentul reducător pe suprafața plăcii de circuit, depunând un strat de nichel. După ce placarea cu nichel este finalizată, transferați placa de circuit într-o soluție de placare cu aur și depuneți un strat de aur pe suprafața stratului de nichel prin reacție de deplasare. În timpul procesului de acoperire, este necesar să se controleze strict parametrii procesului, cum ar fi compoziția soluției, temperatura, valoarea pH-ului și timpul pentru a se asigura că grosimea, uniformitatea și calitatea acoperirii îndeplinesc cerințele.
(3) Postprocesare
Post-tratarea include în principal procese precum spălarea cu apă, uscarea și testarea. Spălarea cu apă este utilizată pentru a îndepărta soluțiile de acoperire reziduale și reactivii chimici de pe suprafața plăcilor de circuite, pentru a preveni efectele adverse ale acestora asupra performanței plăcilor de circuite; Uscarea este procesul de îndepărtare a umezelii de pe suprafața plăcii de circuit pentru a preveni umiditatea reziduală să provoace rugină sau alte probleme de calitate; Procesul de testare evaluează în mod cuprinzător calitatea acoperirii prin diferite metode de testare, cum ar fi inspecția vizuală, măsurarea grosimii filmului, testarea lipirii, testarea conductibilității etc., pentru a se asigura că placa de circuit acoperită îndeplinește cerințele de proiectare și standardele de utilizare.