Ca componentă de bază a produselor electronice, performanța și calitatea plăcii de circuit imprimat afectează în mod direct stabilitatea și fiabilitatea întregului dispozitiv electronic. Printre mulți factori care afectează performanța plăcii de circuit imprimat, capacitatea antioxidantă joacă un rol crucial.
Pericolele oxidării plăcilor de circuite imprimate
Placa de circuit imprimat este compusă în principal din linii conductoare, substraturi izolatoare și diverse componente electronice. În utilizarea zilnică, plăcile de circuite imprimate se confruntă cu diverse provocări de mediu, iar oxidarea este o problemă care nu poate fi ignorată. Oxigenul, umiditatea și diverși poluanți din aer pot reacționa chimic cu firele metalice de pe placa de circuit imprimat, provocând coroziune, rezistență crescută, transmisie instabilă a semnalului și chiar defecțiuni ale circuitului. În special piesele metalice, cum ar fi liniile de folie de cupru și îmbinările de lipit de pe plăcile de circuite imprimate, sunt predispuse să reacționeze cu oxigenul din aer, generând oxizi. Acești oxizi pot crește rezistența circuitului, pot interfera cu stabilitatea transmisiei semnalului și, în cazuri grave, pot provoca întreruperi ale circuitului, ceea ce duce la nefuncționarea corectă a dispozitivelor electronice.
Procesul antioxidant
Mască de lipit organică
Acesta este un proces de anti-oxidare a plăcii de circuit imprimat utilizat în mod obișnuit, care generează o peliculă organică subțire de protecție pe suprafața plăcii de circuit imprimat pentru a izola metalul de aer, exercitând astfel efecte anti-oxidare. Principiul se bazează pe legături chimice. Luând ca exemplu OSP azol comun, inelul imidazol din compușii organici alchilbenzimidazol poate forma o legătură de coordonare cu electronii 3d10 ai atomilor de cupru, formând astfel complecși de cupru alchilbenzimidazol. În timpul procesului de acoperire, primul strat este mai întâi acoperit, care absoarbe cuprul. Apoi, al doilea strat de molecule de acoperire organică se combină cu cuprul, iar acest proces se repetă până când se formează o structură compusă din multe molecule de acoperire organică. În cele din urmă, pe suprafața de cupru se formează un strat protector cu o grosime în general între 0,2-0,5 µm. În plus, datorită atracției van der Waals dintre grupările alchil cu lanț lung-și prezența inelelor benzenice, această peliculă protectoare are o bună rezistență la căldură și o temperatură ridicată de descompunere. În mediul de sudură la temperatură înaltă ulterioară, această peliculă de protecție poate fi îndepărtată ușor și rapid de flux, permițând suprafeței de cupru curate expuse să se lipească de lipitul topit într-o perioadă foarte scurtă de timp, formând o îmbinare de lipire fermă.
Procesul OSP are un cost relativ scăzut și nu este complicat, ceea ce îl face potrivit pentru producția la scară mare-. Și poate menține o bună lipire a plăcuțelor de lipit, asigurând calitatea sudurii. Dar are și unele dezavantaje, cum ar fi stratul de peliculă subțire care duce la un timp limitat de depozitare, iar performanța antioxidantă este predispusă să scadă odată cu trecerea timpului și a schimbărilor de mediu; Nu este rezistent la temperaturi ridicate, limitat în scenariile care necesită procese multiple-la temperatură ridicată; Mediul de sudare are cerințe stricte, iar factori precum impuritățile și umiditatea din mediu îi pot afecta cu ușurință performanța și calitatea sudurii.
aur de imersie
Acest proces presupune depunerea unui strat de nichel pe suprafața plăcii de circuit imprimat, urmat de un strat de aur. Stratul de nichel poate bloca difuzia cuprului, în timp ce stratul de aur are o bună rezistență la oxidare și conductivitate, ceea ce poate îmbunătăți semnificativ performanța și fiabilitatea plăcii de circuit imprimat. Procesul de placare cu aur cu nichel chimic este matur, cu aprovizionare suficientă, potrivit pentru lipirea-fără plumb. Cu toate acestea, costul acestui proces este relativ mare, iar suprafața sa nu este suficient de netedă, ceea ce face dificilă sudarea componentelor cu pas fin.
Imersie în argint
Procesul de imersie cu argint poate forma un strat uniform de argint pe suprafața plăcii de circuit imprimat, cu o bună rezistență la oxidare și lipit. Nu există un strat de nichel sub stratul de argint, așa că argintul de imersie nu este la fel de puternic din punct de vedere fizic precum placarea cu nichel/imersiune cu aurul. Stratul de argint va suferi o cale dublă de coroziune atunci când este expus la aer. Sub oxidare chimică, 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O formează un strat de oxid galben; În coroziunea electrochimică, Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ produce sulfuri negre. Când umiditatea relativă este mai mare de 60%, viteza de coroziune crește de trei ori; În mediile cu-sulf, cum ar fi ambalajele din cauciuc, decolorarea vizibilă poate apărea în decurs de 24 de ore.
scufundare cu tablă
Procesul de imersie de tablă acoperă suprafața plăcii de circuit imprimat cu un strat de staniu, care poate preveni eficient oxidarea. Deoarece toate materialele de lipit se bazează pe cositor, stratul de staniu se poate potrivi cu orice tip de lipit. Cu toate acestea, plăcile cu circuite imprimate tratate cu procese de scufundare a staniului în trecut au fost predispuse la probleme cu mustața de staniu, iar în timpul procesului de lipire, fenomenele de migrare a mustaților de staniu și a staniului au reprezentat provocări serioase pentru fiabilitate. Ulterior, prin adăugarea de aditivi organici la soluția de imersie cu staniu, structura stratului de staniu a fost transformată în particule, depășind dificultățile menționate mai sus-și posedând o bună stabilitate termică și sudabilitate. Timpul de depozitare al plăcilor de tablă de imersie este limitat, iar dacă sunt lăsate prea mult timp, pe suprafața lor se va forma oxid de staniu, care va afecta efectul de sudare. Prin urmare, este necesar să se respecte cu strictețe ordinea de imersie a staniului în timpul asamblarii.
Nivelare cu aer cald
Nivelarea cu aer cald, cunoscută și sub denumirea de nivelare a lipirii cu aer cald, cunoscută în mod obișnuit ca pulverizare cu staniu. Acest proces implică acoperirea suprafeței unei plăci de circuit imprimat cu lipit de plumb de staniu topit. În zilele noastre, lipirea fără plumb este folosită mai frecvent, iar apoi încălzirea aerului comprimat este folosit pentru a nivela lipirea, formând un strat de acoperire care poate rezista în mod eficient la oxidarea cuprului și poate oferi o lipire excelentă. În timpul aerului condiționat fierbinte, lipirea interacționează cu cuprul pentru a forma compuși metalici de staniu la joncțiune. Acest proces este împărțit în tipuri verticale și orizontale, tipul orizontal fiind în general considerat mai avantajos datorită acoperirii sale mai uniforme și capacității de a realiza producția automată. Procesul general include pași precum microgravarea, preîncălzirea, acoperirea cu flux, pulverizarea cu staniu și curățarea. Procesul de nivelare cu aer cald este matur, cu costuri relativ scăzute și lipire bună, potrivit pentru lipirea-fără plumb. Dar suprafața sa nu este suficient de netedă, ceea ce face dificilă sudarea componentelor cu pas fin, iar plumbul care conține HASL se confruntă și cu probleme de mediu.
rumenirea
În procesul de fabricație a plăcilor cu circuite imprimate multi-strat, tratarea suprafeței interioare a foliei de cupru este crucială pentru calitatea laminării, iar procesul de rumenire este utilizat pe scară largă în acesta. Miezul său este de a forma o peliculă poroasă de oxid de cupru sau de oxid cupros pe suprafața cuprului prin reacție chimică de oxidare. Sub acțiunea oxidanților alcalini, cuprul suferă reacții de oxidare, cu 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O{+2e ⁻. Rumenirea nu numai că oferă o bună aderență interstrat, dar îmbunătățește și umectarea rășinii în timpul procesului de laminare. Structura poroasă a stratului de rumenire mărește suprafața foliei de cupru, facilitând penetrarea rășinii și umplerea microporilor, reducând bulele și golurile în timpul laminării, sporind forța mecanică de mușcare și reducând riscul de delaminare. În ciclul termic al plăcilor de circuit imprimat, stresul poate fi distribuit mai uniform, reducând riscul de delaminare interstrat și îmbunătățind fiabilitatea termică. Cu toate acestea, dacă nu este controlată corespunzător, oxidarea excesivă poate face stratul de oxid prea gros și fragil, reducând puterea de lipire; Oxidarea neuniformă poate duce la forțe de legare inconsistente și crește riscul de delaminare; Dacă rumenirea este contaminată înainte de laminarea ulterioară, cum ar fi absorbția de umiditate sau deteriorarea peliculei de oxid, aceasta poate duce, de asemenea, la o scădere a rezistenței de lipire. Grosimea stratului de oxid este de obicei controlată între 0,5-1,5 μm. Înainte de rumenire, se folosește un proces de microgravare pentru a îndepărta oxizii și poluanții organici de pe suprafața cuprului. Agenții de microgravare obișnuiți includ persulfatul de amoniu sau sistemele de peroxid de hidrogen cu acid sulfuric. Soluțiile de rumenire sunt de obicei compuse din oxidanți alcalini, agenți de complexare și stabilizatori. Prin ajustarea condițiilor de oxidare, se poate obține raportul optim CuO/CuO ₂ O pentru a echilibra rezistența de legare și rezistența la căldură. Suprafața de cupru după rumenire este predispusă la umiditate sau poluare a aerului și necesită, de obicei, un tratament antioxidant înainte de laminare, cum ar fi utilizarea de straturi organice protectoare, cum ar fi benzotriazol sau alți antioxidanți, precum și depozitare uscată pentru a evita absorbția umidității și pentru a reduce riscul de deteriorare.
Alte măsuri pentru rezistența la oxidare a plăcilor de circuit imprimat
Alegerea materialului
Alegerea substraturilor și a materialelor metalice de{0}}înaltă calitate este crucială în procesul de fabricație a plăcilor de circuit imprimat. Substraturile de înaltă calitate au proprietăți bune de izolare și stabilitate, care pot bloca eficient invazia oxigenului și umidității. Între timp, prin utilizarea acoperirilor metalice cu proprietăți antioxidante puternice, cum ar fi placarea cu aur, placarea cu argint, placarea cu cositor, etc., se poate forma o peliculă protectoare pe suprafața circuitului metalic pentru a preveni apariția reacțiilor de oxidare. De exemplu, în unele produse electronice de ultimă generație, folie de cupru fără oxigen, cu o rezistență excelentă la oxidare, este utilizată ca material placat cu cupru pentru a spori rezistența generală la oxidare a plăcii de circuit imprimat.
controlul mediului
Un mediu rezonabil de depozitare și utilizare sunt la fel de esențiale pentru rezistența la oxidare a plăcii de circuit imprimat. În timpul producției, depozitării și transportului plăcilor cu circuite imprimate, temperatura și umiditatea mediului ambiant trebuie controlate strict pentru a evita expunerea plăcilor cu circuite imprimate la temperaturi ridicate, umiditate ridicată sau medii care conțin poluanți. De exemplu, depozitarea plăcilor cu circuite imprimate într-un mediu cu umiditate relativă controlată între 40% -60% și temperatură controlată între 20 grade -25 grade poate încetini efectiv rata de oxidare. În același timp, selectați materiale de ambalare adecvate, cum ar fi pungi rezistente la umiditate, cutii de spumă etc., pentru a asigura integritatea și calitatea plăcii de circuit imprimat. Pentru plăcile goale care nu sunt încă asamblate, ambalarea în vid poate izola eficient aerul și poate întârzia procesul de oxidare.
Optimizarea procesului de productie
Optimizarea procesului de producție poate reduce timpul de expunere a plăcilor cu circuite imprimate la aer în timpul procesului de fabricație și, de asemenea, poate reduce riscul de oxidare. De exemplu, prin utilizarea echipamentelor automate pentru a finaliza rapid tranziția de la gravare la masca de lipit, poate fi evitat timpul de așteptare inutil. Utilizarea soluțiilor antioxidante pentru tratarea suprafețelor de cupru în timpul etapelor specifice de fabricație a plăcilor de circuit imprimat poate oferi protecție temporară pentru suprafața de cupru într-o perioadă scurtă de timp până la începerea următorului proces.