Технология покрытия печатных плат связана не только с внешним видом печатной платы, но и с основным фактором, определяющим ее электрические характеристики, надежность и срок службы. С развитием электронных устройств в сторону миниатюризации, высокой производительности и высокой надежности.
Химическое меднение: краеугольный камень для достижения-металлизации непроводящей поверхности
Химическое меднение, также известное как химическое меднение, — это ключевой процесс в производстве печатных плат, позволяющий добиться-проводимости через отверстия и металлизации поверхности. Принцип основан на реакции самокаталитического окисления-восстановления, при которой ионы меди восстанавливаются до металлической меди и осаждаются на поверхности подложки под действием специфического восстановителя. Этот процесс не требует внешнего источника питания и позволяет равномерно формировать медный слой на непроводящих поверхностях, таких как изолирующие материалы подложки. Для печатных плат с большим соотношением глубины и диаметра отверстий преимущества химического меднения особенно значительны. Это может гарантировать, что все части стенки отверстия получат однородное покрытие, обеспечивающее хороший проводящий нижний слой для последующего процесса меднения и надежное соединение схемы на всей печатной плате. При производстве межсетевых плат высокой-плотности межблочных плат химическое меднение используется для обработки глухих отверстий, чтобы обеспечить электрические соединения между тонкими цепями и удовлетворить более высокие требования к интеграции электронных устройств.
Гальваническое покрытие никель-золотом: создание высококачественных-электрических соединений и защитных слоев
Процесс гальваники никель-золотом широко используется в производстве печатных плат. Сначала на поверхность проводника печатной платы гальванически наносят слой никеля. Основная функция слоя никеля — блокировать диффузию между золотом и медью, предотвращать ухудшение характеристик, вызванное диффузией золота и меди, и обеспечивать хорошую подложку для улучшения адгезии последующих покрытий. Затем наносится гальванический слой золота, что значительно повышает производительность печатной платы благодаря ее превосходной проводимости, паяемости и стойкости к окислению. В высокочастотных-цепях золотой слой может эффективно снизить потери сигнала и обеспечить высокое-качество передачи сигнала. Для некоторых часто подключаемых и отключаемых интерфейсов печатных плат, таких как интерфейсы USB на материнских платах компьютеров, интерфейсы зарядки и передачи данных на мобильных телефонах, никелирование может противостоять износу во время процесса подключения и поддерживать стабильные электрические соединения. печатные платы, работающие в суровых условиях, например, платы в промышленном контрольно-измерительном оборудовании и автомобильных электронных устройствах, имеют коррозионно--стойкое никель-золотое покрытие, которое может противостоять проникновению агрессивных сред в окружающую среду, защищая стабильную работу печатной платы. В соответствии с различными сценариями применения гальваническое покрытие никелевым золотом можно разделить на покрытие мягким золотом и покрытие твердым золотом. Мягкое золото (чистое золото с более темным цветом поверхности) в основном используется для соединения золотой проволоки при упаковке чипов, тогда как твердое золото (содержащее такие элементы, как кобальт, с блестящей и износостойкой- поверхностью) обычно используется для электрических межсоединений в непаянных соединениях, например в области золотых пальцев.
Химическое никелирование/погружение в золото: обеспечение долгосрочных-стабильных электрических характеристик
Процесс химического никелирования/погружения в золото позволяет сформировать на поверхности меди толстый и электрически прочный слой сплава никеля и золота, обеспечивая долгосрочную-эффективную защиту печатной платы. В отличие от других процессов, которые служат только защитой от ржавчины, этот процесс может поддерживать хорошие электрические характеристики на протяжении всего-долгосрочного использования печатных плат. Основная функция никелирования — предотвращение взаимной диффузии золота и меди. Без барьерного слоя никеля золото диффундирует в медь за короткий период времени, серьезно влияя на производительность печатной платы. В то же время слой никеля обладает определенной прочностью, даже при толщине всего 5 мкм он может эффективно контролировать расширение печатной платы в направлении z-в условиях высоких температур и предотвращать растворение меди, что очень полезно для пайки-без свинца. При производстве печатных плат электронных устройств с чрезвычайно высокими требованиями к надежности, таких как аэрокосмические электронные системы и серверы высокого класса, процесс химического никелирования/иммерсионного золота широко используется благодаря своим превосходным эксплуатационным преимуществам. Технологический процесс относительно сложен и включает в себя несколько этапов, таких как кислотное травление и очистка, микротравление, предварительное погружение, активация, химическое никелирование, химическое погружение в золото и т. д. Он должен работать в шести химических резервуарах с использованием почти сотни химикатов, а требования к контролю процесса чрезвычайно строгие.
Sinking Silver: сочетание превосходной производительности и технологических преимуществ
Процесс осаждения серебра находится между органическим покрытием и химическим никелем/иммерсионным золотом и имеет уникальные преимущества. Этот процесс относительно прост и быстр, образуя слой покрытия из чистого серебра почти субмикронного уровня на поверхности печатной платы за счет реакции смещения. Слой серебра может обеспечить хорошие электрические характеристики и паяемость печатной платы в сложных условиях, таких как тепло, влага и загрязнение, но его поверхность со временем теряет блеск. Из-за отсутствия слоя никеля под слоем серебра физическая прочность осажденного серебра немного уступает прочности процесса химического никелирования/иммерсионного золота. В процессе частичного осаждения серебра добавляются некоторые органические соединения, главным образом, для предотвращения коррозии серебра и устранения проблем миграции серебра. Хотя содержание органических соединений в этом слое очень низкое, обычно менее 1% по массе, оно играет важную роль в повышении стабильности и надежности слоя осаждения серебра. При производстве печатных плат некоторых изделий бытовой электроники, стоимость которых зависит от стоимости и предъявляются определенные требования к электрическим характеристикам и паяемости, процесс осаждения серебра имеет высокую экономическую-эффективность.
Напыление олова: решение традиционных проблем
Процесс осаждения олова имеет потенциал для развития в производстве печатных плат, поскольку слой олова может хорошо сочетаться с различными припоями на основе олова. Ранний процесс осаждения олова имел серьезные проблемы с усами олова, а во время процесса сварки усы олова и миграция олова могли вызвать угрозу надежности, что значительно ограничивало его применение. Но с развитием технологий за счет добавления органических добавок в раствор для осаждения олова структура слоя олова трансформируется в частицы, успешно преодолевая проблему оловянных усов, а также обладая хорошей термической стабильностью и свариваемостью. В процессе осаждения олова могут образовываться плоские интерметаллиды меди и олова, что придает им свариваемость, сопоставимую с правкой горячим воздухом, без проблем с плоскостностью, которые возникают при выравнивании горячим воздухом, и без проблем диффузии металла при химическом никелировании / иммерсионном золоте. Однако жестяные тарелки не следует хранить долго. В некоторых электронных продуктах, требующих высокой способности к пайке и имеющих небольшие ограничения по времени хранения, например, при производстве тестовых плат для краткосрочного-использования, применяется процесс осаждения олова.
Органическое покрытие: экономичный и практичный выбор для защиты.
Органическое покрытие, также известное как органическая паяльная маска, представляет собой слой органической пленки, выращенной на чистой голой медной поверхности химическими методами. Этот слой пленки может эффективно предотвратить окисление, тепловой удар, влагу и защитить медную поверхность от ржавчины (окисления или вулканизации и т. д.) в обычных условиях. Во время последующей сварки при высоких температурах его можно быстро удалить флюсом, позволяя чистой медной поверхности быстро сцепиться с расплавленным припоем, образуя паяные соединения. Технология OSP проста, экономична-эффективна и широко используется в отрасли. Ранние молекулы OSP представляли собой в основном такие вещества, как имидазол и бензотриазол, которые действовали как ингибиторы ржавчины, тогда как новейшие молекулы в основном представляли собой бензимидазол. Чтобы добиться многократной пайки оплавлением, на поверхности меди необходимо сформировать несколько слоев органического покрытия, что требует добавления медной жидкости в химическую ванну. В процессе нанесения покрытия первый слой адсорбирует медь, а последующие молекулы органического покрытия последовательно соединяются с медью, в конечном итоге образуя слои органического покрытия, насчитывающие до двадцати или даже сотен слоев. Технологический процесс включает такие этапы, как обезжиривание, микротравление, промывка кислотой, очистка чистой водой, органическое покрытие и очистка, а контроль процесса относительно прост по сравнению с другими процессами обработки поверхности. Однако у OSP также есть определенные ограничения, такие как образующаяся чрезвычайно тонкая защитная пленка, склонная к царапинам или истиранию, а после многократной сварки при высоких-температурах пленка OSP на несваренной соединительной площадке может обесцвечиваться или трескаться, что влияет на свариваемость и надежность.