Teknik PCB - Karakteristik proses rawatan permukaan PCB, penggunaan dan trends pembangunan

Karakteristik proses rawatan permukaan PCB, penggunaan dan trends pembangunan

Fabrik PCB perasan bahawa dengan peningkatan terus menerus sains dan teknologi, masalah persekitaran yang terlibat dalam proses produksi PCB semasa kelihatan sangat terkenal. Pada masa ini, topik memimpin dan bromin adalah yang paling populer; bebas lead dan bebas halogen akan mempengaruhi pembangunan PCB dalam banyak aspek.

Walaupun pada masa ini, perubahan dalam proses rawatan permukaan PCB tidak terlalu besar, ia seolah-olah perkara yang relatif jauh, tetapi perlu dikatakan bahawa perubahan perlahan jangka panjang akan menyebabkan perubahan besar. Dengan peningkatan permintaan untuk perlindungan persekitaran, proses rawatan permukaan PCB pasti akan mengalami perubahan besar di masa depan.

Tujuan rawatan permukaan

Tujuan paling asas perawatan permukaan adalah untuk memastikan penyelamatan yang baik atau ciri-ciri elektrik. Kerana tembaga alami cenderung wujud dalam bentuk oksid di udara, ia tidak mungkin akan kekal sebagai tembaga asal untuk masa yang lama, jadi rawatan lain diperlukan untuk tembaga. Walaupun dalam kumpulan berikutnya, aliran kuat boleh digunakan untuk membuang kebanyakan oksid tembaga, aliran kuat sendiri tidak mudah dibuang, jadi industri biasanya tidak menggunakan aliran kuat.

Terdapat banyak proses pengubahan permukaan PCB, yang biasa ialah penerbangan udara panas, penyamaran organik, nikel elektronik/emas penyemburan, perak penyemburan dan tin penyemburan, yang akan diperkenalkan satu per satu di bawah.

1. Aras udara panas

Aras udara panas juga dikenali sebagai aras tentera udara panas. Ia adalah proses untuk menutupi solder tin-lead cair di permukaan PCB dan menyerapkannya dengan udara termampat hangat untuk membentuk lapisan yang menentang oksidasi tembaga dan menyediakan kemudahan solderability yang baik. Penutup seksual. Semasa penerbangan udara panas, solder dan tembaga membentuk komponen tembaga-tin intermetal di kongsi. Ketebusan askar untuk melindungi permukaan tembaga sekitar 1-2 mils.

PCB patut ditenggelamkan dalam penyelamat cair semasa penerbangan udara panas; pisau udara meletupkan solder cair sebelum solder kuat; pisau udara boleh minimumkan meniskus askar di permukaan tembaga dan mencegah jembatan askar. Terdapat dua jenis aras udara panas: menegak dan mengufuk. Secara umum, jenis mengufuk dianggap lebih baik. Alasan utama ialah aras udara panas mengufuk lebih seragam dan boleh menyadari produksi automatik. Aliran umum proses penerbangan udara panas ialah: pembersihan tin penyembur-penyembur-micro-etching-preheating-coating flux-spraying.

2. Pelayan organik

Proses penutup organik berbeza dari proses perawatan permukaan lain dalam bahawa ia bertindak sebagai halangan antara tembaga dan udara; proses penutup organik mudah dan rendah, yang membuatnya digunakan secara luas dalam industri. Molekul-molekul terletak organik awal adalah imidazol dan benzotriazole, yang bermain peran dalam pencegahan rust, dan molekul-molekul terbaru adalah terutamanya benzimidazole, yang merupakan tembaga yang mengaitkan kumpulan fungsi nitrogen secara kimia kepada PCB.

Dalam proses tentera berikutnya, jika hanya ada satu lapisan penutup organik di permukaan tembaga, ia tidak akan berfungsi, mesti ada banyak lapisan. Itulah sebabnya cair tembaga biasanya ditambah ke tangki kimia. Selepas menutup lapisan pertama, lapisan menutup menyerbu tembaga; molekul penutup organik lapisan kedua bergabung dengan tembaga sehingga 20 atau ratusan molekul penutup organik berkumpul di permukaan tembaga, yang boleh memastikan bahawa berbilang siklus dilakukan. Penyelidikan aliran.

Ujian telah menunjukkan bahawa proses penutup organik terbaru boleh menyimpan prestasi yang baik semasa proses tentera bebas plum berbilang. Aliran umum proses penutup organik ialah: penurunan-mikro-etching-pickling-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih-bersih air organik. Kawalan proses lebih mudah daripada proses rawatan permukaan lain.

3. Plating nikel tanpa elektrik/emas tenggelam

Proses emas nikel/penyemburan tanpa elektro tidak sederhana seperti penutup organik. Emas nikel/penyemburan tanpa elektro nampaknya meletakkan perisai tebal pada PCB; Selain itu, proses emas nikel/penyemburan tanpa elektron tidak seperti pelukitan organik sebagai lapisan penghalang anti-rust, ia boleh berguna dalam penggunaan jangka panjang PCB dan mencapai prestasi elektrik yang baik.

Oleh itu, emas nikel/penyemburan tanpa elektron adalah untuk membungkus legasi nikel-emas elektrik yang tebal dan baik pada permukaan tembaga, yang boleh melindungi papan PCB untuk masa yang lama; selain itu, ia juga mempunyai perlindungan persekitaran yang proses rawatan permukaan lain tidak mempunyai. Sabar. Alasan untuk peletak nikel adalah bahawa emas dan tembaga akan menyebar satu sama lain, dan lapisan nikel boleh mencegah penyebaran antara emas dan tembaga; Jika tidak ada lapisan nikel, emas akan menyebar ke dalam tembaga dalam beberapa jam.

Satu lagi keuntungan dari nikel tanpa elektro/emas penyemburan adalah kekuatan nikel. Hanya 5 mikron nikel boleh hadapi pengembangan dalam arah Z pada suhu tinggi. Selain itu, emas nikil/penyemburan tanpa elektro juga boleh mencegah penyebaran tembaga, yang akan berguna untuk pengangkutan bebas lead. Proses umum pembersihan nikel tanpa elektronik/proses penyemburan emas adalah: pembersihan asid-mikro-etching-pre-dipping-activation-electroless nickel pembersihan kimia penyemburan emas. Kebanyakan ada 6 tangki kimia, yang melibatkan hampir 100 jenis kimia, jadi kawalan proses dibandingkan kesulitan.

4. Perak Immersion

Proses perak penyemburan adalah antara penutup organik dan nikel/emas penyemburan tanpa elektro. Proses ini relatif mudah dan cepat; ia tidak begitu rumit seperti nikil elektronik/emas penyemburan, dan tidak meletakkan lapisan tebal perisai pada PCB, tetapi ia masih boleh menyediakan prestasi elektrik yang baik. Perak adalah adik kecil emas. Walaupun terdedah kepada panas, kelembapan dan pencemaran, perak masih boleh menjaga kemudahan tentera yang baik, tetapi akan kehilangan keinginannya.

Perak Immersion tidak mempunyai kekuatan fizikal yang baik nikel elektronik/emas immersion kerana tiada nikel di bawah lapisan perak. Selain itu, perak tenggelam mempunyai ciri-ciri penyimpanan yang baik, dan tidak akan ada masalah besar dalam pengumpulan selepas beberapa tahun perak tenggelam. Perak Immersion adalah reaksi pemindahan, ia hampir submicron penutup perak murni. Kadang-kadang proses perak tenggelam juga mengandungi beberapa bahan organik, terutama untuk mencegah kerosakan perak dan menghapuskan masalah migrasi perak; umumnya sukar untuk mengukur lapisan tipis materi organik ini, dan analisis menunjukkan bahawa berat organisma adalah kurang dari 1%.

5. Tin Immersion

Oleh kerana semua askar semasa berdasarkan tin, lapisan tin boleh dipadamkan dengan mana-mana jenis askar. Dari sudut pandangan ini, proses dalam tin sangat berjanji. Namun, wisker tin muncul dalam PCB sebelumnya selepas proses tin penyemburan, dan migrasi wisker tin dan tin semasa proses tentera akan menyebabkan masalah kepercayaan, jadi penggunaan proses tin penyemburan adalah terbatas.

Kemudian, additif organik ditambah ke penyelesaian penyemburan tin untuk membuat struktur lapisan tin dalam struktur granular, yang mengatasi masalah sebelumnya, dan juga mempunyai kestabilan panas yang baik dan keterbatasan tentera. Proses tin tenggelam boleh membentuk komponen intermetal tembaga-tin rata. Ciri-ciri ini menjadikan tin penyergapan mempunyai keterbatasan yang sama dengan penerbangan udara panas tanpa masalah keseluruhan sakit kepala penerbangan udara panas; tiada plating nikel tanpa elektro untuk tin penyemburan/Difusi antara metala emas penyemburan-tembaga-tin komponen intermetal boleh terikat dengan kuat. Plat tin tenggelam tidak boleh disimpan terlalu lama, dan pengumpulan mesti dilakukan mengikut perintah tin tenggelam.

6. Proses rawatan permukaan lain

Terdapat lebih sedikit aplikasi proses rawatan permukaan lain. Mari kita lihat pada aplikasi yang relatif lebih banyak elektroplating nickel-emas dan proses plating palladium tanpa elektro. Elektroplasing nikel dan emas adalah penyebab teknologi pengubahan permukaan PCB. Ia telah muncul sejak PCB muncul, dan ia telah berkembang secara perlahan-lahan ke kaedah lain. Ia adalah untuk meletakkan lapisan nikel pada konduktor permukaan PCB dahulu dan kemudian lapisan emas. Plating nikel adalah terutama untuk mencegah penyebaran antara emas dan tembaga. Terdapat dua jenis emas nikel elektroplating: lapisan emas lembut (emas murni, permukaan emas tidak kelihatan cerah) dan lapisan emas keras (permukaan lembut dan keras, resisten kepada pakaian, mengandungi kobalt dan elemen lain, dan permukaan emas kelihatan lebih cerah).

Emas lembut terutama digunakan untuk wayar emas semasa pakej cip; emas keras terutama digunakan untuk sambungan elektrik di kawasan yang tidak diseweld. Mengingat biaya, industri sering menerima kaedah pemindahan imej untuk melakukan elektroplating selektif untuk mengurangi penggunaan emas. Pada masa ini, penggunaan emas elektroplating selektif dalam industri terus meningkat, yang terutama disebabkan kesulitan mengawal proses emas nikel/penyemburan tanpa elektro.

Dalam keadaan biasa, penywelding akan menyebabkan emas elektroplating menjadi lemah, yang akan memperpendek hidup perkhidmatan, jadi menghindari penywelding emas elektroplating; tapi emas nikel/penyemburan tanpa elektro sangat tipis dan konsisten, jadi kelemahan jarang berlaku. Proses peletakan palladium tanpa elektro sama dengan peletakan nikel tanpa elektro. Proses utama ialah mengurangkan ion palladium kepada palladium di permukaan katalitik melalui ejen mengurangi (seperti sodium dihydrogen hypophosphite). Palladium baru boleh menjadi katalis untuk mempromosikan reaksi, sehingga penutup palladium mana-mana tebal boleh diperoleh. Keuntungan peletakan palladium tanpa elektro adalah kepercayaan penywelding yang baik, kestabilan panas, dan kelajuan permukaan.

Pemilihan proses rawatan permukaan

Pilihan proses perawatan permukaan bergantung pada jenis komponen pemasangan akhir; proses perawatan permukaan akan mempengaruhi produksi, pemasangan dan penggunaan akhir PCB. Berikut akan memperkenalkan secara khusus penggunaan lima proses rawatan permukaan umum.

1. Aras udara panas

Pemarahan udara panas pernah berada di posisi dominan dalam proses pengubahan permukaan PCB. Pada tahun 1980-an, lebih dari 3/4 PCB menggunakan proses penerbangan udara panas, tetapi industri telah mengurangi penggunaan proses penerbangan udara panas dalam 10 tahun terakhir. Dikira-kira 25%-40% PCB kini menggunakan udara panas. Proses aras.

Proses penerbangan udara panas adalah kotor, tidak menyenangkan, dan berbahaya, jadi ia tidak pernah menjadi proses kegemaran, tetapi penerbangan udara panas adalah proses yang baik untuk komponen dan wayar yang lebih besar dengan ruang yang lebih besar. Dalam PCB padat tinggi, keseluruhan penerbangan udara panas akan mempengaruhi pemasangan berikutnya; oleh itu, papan HDI biasanya tidak menggunakan proses penerbangan udara panas. Dengan kemajuan teknologi, industri sekarang mempunyai proses penerbangan udara panas yang sesuai untuk mengumpulkan QFP dan BGA dengan tempat yang lebih kecil, tetapi terdapat aplikasi yang lebih sedikit praktik.

Pada masa ini, beberapa kilang PCB menggunakan lapisan organik dan proses emas nikil/penyemburan tanpa elektro untuk menggantikan proses penerbangan udara panas; perkembangan teknologi telah juga membawa beberapa kilang untuk menggunakan proses penyemburan tin dan perak. Berkumpul dengan kecenderungan bebas lead dalam tahun-tahun terakhir, penggunaan penerbangan udara panas telah ditahan lebih lanjut. Walaupun disebut penerbangan udara panas bebas lead telah muncul, ini mungkin melibatkan persamaan peralatan.

2. Pelayan organik

Dikira-kira kira-kira 25%-30% PCB kini menggunakan teknologi penutup organik, dan proporsi ini telah meningkat (kemungkinan penutup organik kini telah melebihi aras udara panas di tempat pertama). Proses penutupan organik boleh digunakan pada PCB teknologi rendah atau PCB teknologi tinggi, seperti PCB untuk TV satu sisi dan papan untuk pakej cip densiti tinggi. Untuk BGA, terdapat juga lebih banyak aplikasi penutup organik. Jika PCB tidak mempunyai keperluan berfungsi untuk sambungan permukaan atau batasan masa penyimpanan, penutupan organik akan menjadi proses penyelesaian permukaan yang paling ideal.

3. Plating nikel tanpa elektrik/emas tenggelam

Proses emas nikel/penyemburan tanpa elektro berbeza dari penutup organik. Ia terutama digunakan pada papan yang mempunyai keperluan fungsional untuk sambungan dan jangka penyimpanan panjang, seperti keypad telefon bimbit, kawasan sambungan pinggir rumah penghala, dan fleksibiliti pemproses cip. Kawasan kenalan elektrik sambungan.

Kerana masalah keseluruhan penerbangan udara panas dan pembuangan aliran penyamaran organik, nikel elektronik/emas penyemburan telah digunakan secara luas pada tahun 1990-an; Kemudian, disebabkan penampilan cakera hitam dan ikatan nikel-fosforus ringan, plating nikel tanpa elektron /Aplikasi proses emas penyemburan telah berkurang, tetapi pada masa ini hampir setiap kilang PCB teknologi tinggi mempunyai kabel emas penyemburan nikel tanpa elektron. Mengingat bahawa kumpulan tentera akan menjadi lemah apabila membuang komponen tembaga-tin intermetal, akan ada banyak masalah dalam kumpulan nikel-tin intermetal relatif lemah.

Oleh itu, produk elektronik yang boleh dibawa (seperti telefon bimbit) hampir semua menggunakan lapisan organik, perak tenggelam atau tin tenggelam bentuk kongsi solder kongsi tembaga-tin intermetal, sementara nickel/emas tenggelam tanpa elektron digunakan untuk bentuk kawasan kunci, kawasan kenalan dan kawasan perlindungan EMI. Dikira-kira kira-kira 10%-20% PCB kini menggunakan proses emas nikel/penyemburan tanpa elektro.

4. Perak Immersion

Perak Immersion lebih murah daripada nikil elektronik/emas immersion. Jika PCB mempunyai keperluan berfungsi untuk sambungan dan perlu mengurangi kos, perak penyelamatan adalah pilihan yang baik; Bergabung dengan keselamatan yang baik dan kenalan perak tenggelam, lebih baik memilih perak tenggelam perak. Terdapat banyak aplikasi perak penyelamatan dalam produk komunikasi, kereta, dan periferi komputer, dan perak penyelamatan juga mempunyai aplikasi dalam desain isyarat kelajuan tinggi. Kerana perak tenggelam mempunyai sifat elektrik yang baik yang perawatan permukaan lain tidak boleh sepadan, ia juga boleh digunakan dalam isyarat frekuensi tinggi.

EMS mencadangkan proses perak tenggelam kerana ia mudah dikumpulkan dan mempunyai kemampuan pemeriksaan yang lebih baik. Namun, disebabkan kekurangan seperti kerosakan dan kekosongan kawasan tentera, pertumbuhan perak tenggelam telah lambat (tetapi tidak berkurang). Dikira-kira kira-kira 10%-15% PCB kini menggunakan proses perak penyemburan.

5. Tin Immersion

Tin telah diperkenalkan ke dalam proses rawatan permukaan dalam sepuluh tahun terakhir, dan kemunculan proses ini adalah hasil keperluan automatasi produksi. Tin Immersion tidak membawa mana-mana unsur baru ke dalam kumpulan tentera, yang khususnya sesuai untuk pesawat belakang untuk komunikasi. Tin akan kehilangan kemudahan tentera melebihi masa penyimpanan papan, jadi tin penyelamatan memerlukan keadaan penyimpanan yang lebih baik. Selain itu, proses tin penyemburan telah diharamkan dalam penggunaannya kerana bahan karcinogenik yang ada di dalamnya. Dikira-kira sekitar 5%-10% PCB kini menggunakan proses tin penyemburan.