Медь, основной материал печатной платы, склонна к окислению, что влияет на ее паяемость и электрические характеристики. Целью обработки поверхности является создание защитного слоя на поверхности меди, обеспечивающего ее стабильную работу. В настоящее время широко используются такие процессы, как выравнивание горячим воздухом, органическое покрытие и химическое никелирование/золото, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и применимые сценарии.
Медь, основной материал печатной платы, склонна к окислению, что влияет на ее паяемость и электрические характеристики. Целью обработки поверхности является создание защитного слоя на поверхности меди, обеспечивающего ее стабильную работу. В настоящее время широко используются такие процессы, как выравнивание горячим воздухом, органическое покрытие и химическое никелирование/золото, каждый из которых имеет свои преимущества, недостатки и применимые сценарии.
1. Процесс выравнивания горячим воздухом
Выравнивание горячим воздухом достигается путем покрытия поверхности печатной платы расплавленным оловянно-свинцовым припоем и использования нагретого сжатого воздуха для выравнивания, образуя анти-окислительный и паяемый слой покрытия. В ходе процесса образуется интерметаллическое соединение меди и олова толщиной 1-2 мила. Этот процесс делится на вертикальный и горизонтальный типы, причем последний является более предпочтительным из-за равномерного покрытия и простоты автоматизированного производства.
Процесс включает в себя микротравление, предварительный нагрев, покрытие флюсом, напыление олова и очистку. Этот процесс имеет низкую стоимость, хорошую свариваемость и отработанную технологию, но имеет такие проблемы, как плохая плоскостность поверхности, простота производства оловянных шариков и плохая экологичность. Он подходит для бытовой электроники и промышленных систем управления, которые чувствительны к затратам, имеют низкие требования к плоскостности и тонкой сварке, например, для бытовых панелей управления.
2, процесс органического покрытия
OSP химически образует на поверхности голой меди органическую пленку, которая обычно устойчива к окислению и может быть удалена паяльным флюсом во время сварки. В настоящее время широко используется бензимидазол, и для того, чтобы справиться с многократной пайкой оплавлением, необходимо создать несколько слоев органического покрытия. Технологическая схема включает обезжиривание, микротравление, кислотную промывку, очистку, нанесение органического покрытия и вторичную очистку, а контроль процесса относительно прост.
Технология OSP проста и-эффективна: ее используют примерно 25 % -30 % печатных плат, и все большее число печатных плат имеют преимущества пайки голой меди. Однако он чувствителен к кислоте и влажности, что приводит к ухудшению характеристик вторичной пайки оплавлением, ограниченному времени хранения и использования, а также к определенным трудностям при тестировании и сборке. Подходит для сценариев с низкими требованиями к функциональности поверхностного подключения и сроку хранения, например, печатные платы для телевизоров, платы для упаковки микросхем высокой плотности и т. д.
3, Chemical nickel plating/immersion gold process
ENIG образует на поверхности меди слой сплава никель-золото, который может защитить печатную плату в течение длительного времени. По сравнению с OSP его электрические характеристики и устойчивость к воздействию окружающей среды лучше. Никелирование может предотвратить диффузию золота и меди, а также контролировать расширение в направлении Z-при высоких температурах, что полезно для пайки-без свинца. Процесс включает в себя травление и очистку, микротравление, предварительное погружение, активацию, химическое никелирование и химическое иммерсионное золото, что является сложным и трудно контролируемым процессом.
Этот процесс нелегко окислить, он может храниться в течение длительного времени, имеет гладкую поверхность, подходит для пайки штифтов с малым зазором, выдерживает многократную пайку оплавлением и может использоваться в качестве подложки для соединения проводов COB. Однако высокая стоимость, слабая прочность сварки и подверженность проблемам с черным диском ставят долгосрочную-надежность под сомнение. В основном используется в областях, требующих высокой функциональности поверхностного соединения и длительного срока хранения, таких как области кнопок мобильных телефонов, области подключения маршрутизаторов и т. д. В настоящее время будет использоваться около 10% -20% печатных плат.
4. Процесс погружения серебра
Процесс осаждения серебра находится между OSP и ENIG, он прост и быстр. Хотя он не может образовывать толстый защитный слой, он может сохранять хорошие электрические характеристики и свариваемость. Однако поверхность потеряет блеск, а физическая прочность ухудшится. Он образует слой покрытия из чистого серебра субмикронного уровня посредством реакции замещения, иногда с добавлением органических соединений для предотвращения коррозии и миграции серебра.
Процесс осаждения серебра прост, имеет хорошие электрические характеристики и свариваемость, а также хорошую емкость хранения, но он не подходит для сценариев, требующих высокой механической прочности. Он обычно используется в областях, где требуются высокие электрические характеристики и свариваемость и чувствительны к стоимости, например, в печатных платах некоторых видов бытовой электроники и коммуникационного оборудования.
5, процесс осаждения олова
В связи с тем, что в основе припоя лежит преимущественно олово, теоретические перспективы технологии напыления олова широки. Из-за ограничений, связанных с усами олова и миграцией олова, позже эта проблема была решена путем добавления органических добавок для обеспечения хорошей термической стабильности и свариваемости, образования плоских интерметаллических соединений меди и олова, устранения проблемы плоскостности, возникающей при выравнивании горячим воздухом, и без проблем диффузии металла. Однако срок хранения алюминиевой фольги невелик, и сборку необходимо проводить последовательно. Подходит для сценариев, требующих высокой свариваемости, плоскостности и быстрой сборки, например, электронных продуктов среднего и низкого класса.