При производстве печатных плат процессы обработки поверхности напрямую влияют на надежность проводимости, коррозионную стойкость и срок службы печатных плат, среди которых два широко используемых процесса — напыление золота и напыление олова. Перед лицом вопроса о том, «какой процесс более долговечен», необходимо исходить из принципа процесса и структурных характеристик в сочетании с размерами сердцевины, такими как устойчивость к эрозии окружающей среды, механический износ и стабильность проводимости, чтобы сделать объективный вывод - в целом, долговечность процесса иммерсионного золота лучше, особенно при длительном-использовании и сложных средах, со значительными преимуществами, в то время как процесс напыления олова имеет определенную практичность в конкретных сценариях.
Что более долговечно: процесс иммерсионного золота или распыления олова?
1. Принцип процесса и структурные характеристики: «врожденная основа» долговечности.
Чтобы сравнить долговечность, необходимо сначала уточнить основные различия между этими двумя процессами: осаждение золота — это метод химического осаждения, который формирует однородный и плотный слой золота на поверхности медной фольги печатной платы, а под слоем золота обычно находится слой никеля в качестве «барьера» (композитный слой никеля и золота); Напыление олова — это процесс нанесения расплавленного олово-свинцового сплава (или оловянного сплава, не содержащего свинца) на поверхность медной фольги с использованием технологии выравнивания горячим воздухом, в результате чего образуется слой оловянного сплава. Структура этого слоя такова, что слой олова непосредственно прикрепляется к медной фольге без промежуточного барьерного слоя.
С точки зрения структурных характеристик, «композитный слой никеля и золота» процесса осаждения золота имеет свои преимущества: химические свойства золота стабильны и с трудом реагируют с воздухом и влагой, в то время как слой никеля может эффективно изолировать медную фольгу от слоя золота, избегая диффузии атомов меди в слой золота и влияя на проводимость, одновременно повышая прочность связи между слоем золота и медной фольгой; Хотя слой олова, полученный в процессе распыления олова, может защитить медную фольгу, химическая активность олова выше, чем у золота, и промежуточный барьерный слой отсутствует. Длительное использование может легко привести к взаимной растворимости меди и олова, что приведет к снижению структурной стабильности поверхности. Это «врожденное структурное различие» закладывает основу для разницы в долговечности между ними.
2. Устойчивость к экологической эрозии: тонущее золото более устойчиво к «жестким испытаниям».
Во время использования печатной платы неизбежно возникает эрозия из-за воздуха, влажности и химических веществ (таких как пот и промышленная пыль). Коррозионная стойкость является ключевым показателем для измерения долговечности - это основное преимущество процесса иммерсионного золота.
Процесс погружения золота: защита от-коррозии "отличник"
Золото в иммерсионном слое обладает чрезвычайно высокой химической инертностью, и даже в средах с высокой влажностью и высоким содержанием солей (например, в промышленном контрольном оборудовании, базовых станциях наружной связи) оно не легко окисляется, не ржавеет или не подвергается коррозии; Слой никеля дополнительно повышает коррозионную стойкость, что может предотвратить проникновение вредных веществ в медную фольгу и предотвратить коррозию медной фольги и повреждение цепи. В практическом применении печатная плата, изготовленная с использованием технологии иммерсионного золота, может сохранять плоскую поверхность без следов окисления и почти без ухудшения проводимости даже после длительного-воздействия во влажной среде.
Процесс оловянного напыления: устойчивость к коррозии на уровне «проходящей линии»
Хотя слой олова в процессе напыления олова может временно защитить медную фольгу, олово склонно образовывать оксидную пленку (т. е. «оловянную ржавчину») на воздухе, особенно в условиях высокой влажности, где скорость окисления увеличивается; При воздействии кислотных или щелочных веществ, таких как пот или промышленные отходы, слой олова может подвергаться химическим реакциям, приводящим к коррозии и отслаиванию. Что еще более важно, в слое оловянного напыления отсутствует промежуточный барьерный слой. Как только в слое олова появляются небольшие трещины, вредные вещества извне напрямую контактируют с медной фольгой, вызывая быструю коррозию и влияя на проводимость печатной платы. Например, печатные платы, в которых используется технология напыления олова в бытовых электронных устройствах, могут испытывать такие проблемы, как окисление паяных соединений и плохой контакт, если они подвергаются воздействию влажной среды в течение длительного времени, что может сократить срок службы оборудования.
3. Механическая износостойкость: тонущее золото более устойчиво к «физическому износу».
В процессе сборки и транспортировки печатной платы поверхность будет подвергаться механическим воздействиям, таким как вставка и извлечение, трение (например, контакт инструмента во время вставки и сборки разъема), а механическая износостойкость напрямую влияет на ее «износостойкость» - процесс иммерсионного золота также более выгоден в этом измерении.
Процесс погружения золота: износостойкий-твердый барьер
Хотя твердость золота в иммерсионном слое не очень высока, твердость слоя никеля намного выше, чем твердость слоя олова, и в целом «композитный слой никеля и золота» имеет хорошую механическую прочность. В таких ситуациях, как подключение и отключение разъемов, а также небольшое трение, позолоченный-слой менее подвержен царапинам и отслаиванию и может сохранять целостность поверхности в течение длительного времени; Даже при определенных внешних воздействиях слой никеля может амортизировать давление и предотвратить прямое повреждение слоя золота. Например, для печатных плат с интерфейсом USB, которые часто подключаются и отключаются, скорость износа поверхности намного медленнее, чем в процессе напыления олова при использовании технологии иммерсионного золота, а срок службы интерфейса может быть продлен в несколько раз.
Процесс оловянного напыления: износостойкая-"мягкая короткая доска"
Оловянный сплав, напыленный оловом, имеет меньшую твердость и более мягкую текстуру, склонен к появлению царапин, вмятин и даже отслаиванию при механическом воздействии. Например, если инструмент случайно поцарапает поверхность, покрытую оловом, во время процесса сборки, это может привести к отслаиванию слоя олова, обнажая медную фольгу внизу; Частое подключение и отключение интерфейсов разъемов может привести к быстрому истончению оловянного покрытия из-за износа, что приведет к обнажению медной фольги, окислению и, в конечном итоге, к ухудшению контакта. Эта характеристика «легкости в ношении» значительно снижает долговечность печатных плат, изготовленных с помощью технологии напыления олова, в сценариях, требующих частых механических операций.
4. Стабильность проводимости. Тонущее золото обеспечивает «долгосрочную-надежность».
Долговечность отражается не только в отсутствии повреждений, но и в отсутствии ухудшения производительности. - Стабильность проводимости — это основа долгосрочной-надежной работы печатной платы, и в этом отношении процесс золотого покрытия по-прежнему имеет преимущество.
Процесс погружения золота: проводимость «стабильна, как камень»
Золото, нанесенное в золотой слой, обладает превосходной проводимостью и стабильными химическими свойствами и не увеличивает стойкость из-за окисления или коррозии при длительном-использовании; Слой никеля может предотвратить взаимное растворение меди и олова, предотвращая диффузию атомов меди к поверхности и влияя на проводимость. Таким образом, печатные платы, изготовленные с использованием технологии иммерсионного золота, могут сохранять стабильное поверхностное сопротивление в течение длительного времени, и даже после многих лет использования их характеристики проводимости остаются практически неизменными, что делает их особенно подходящими для сценариев, требующих высокой стабильности проводимости, таких как прецизионные инструменты и высокочастотное оборудование связи.
Процесс напыления олова: проводящий, «легко колеблется»
Хотя олово, напыленное на слой олова, обладает определенной проводимостью, оно склонно к образованию оксидных пленок при длительном-использовании, что приводит к увеличению поверхностного сопротивления; Между тем, явление взаимной растворимости меди и олова постепенно увеличивает содержание меди в слое олова, что еще больше влияет на проводимость. Например, печатная плата, в которой используется технология напыления олова, может столкнуться с такими проблемами, как повышенное сопротивление пайки и затухание передачи сигнала после 1-2 лет использования. Для высокоточных схем, таких как схемы сбора сигналов датчиков, эти колебания производительности могут привести к увеличению ошибок измерения и даже к неисправности оборудования.
5. Исключение из особых сценариев: практичность процесса напыления олова
Хотя процесс иммерсионного золота имеет более высокую общую долговечность, процесс распыления по-прежнему имеет определенную ценность в определенных сценариях и не является «полностью непригодным для использования» -, что в основном отражается в «низкой стоимости» и «особых требованиях к сварке».
В сценариях, где долговечность не является высоким требованием, а условия использования мягкие (например, обычные бытовые электронные устройства и одноразовые потребительские электронные продукты), стоимость процесса напыления олова намного ниже, чем стоимость иммерсионного золота, и он может удовлетворить базовые потребности в проводимости и защите; Кроме того, оловянный сплав в слое распыленного олова имеет более низкую температуру плавления, а при традиционном процессе пайки волной работоспособность сварки лучше, чем у иммерсионного золота (пайка иммерсионным золотом требует контроля температуры во избежание чрезмерной реакции между слоем золота и припоем). Однако следует отметить, что в таких сценариях срок службы печатной платы, изготовленной методом напыления олова, обычно короче, обычно 1-3 года, тогда как срок службы печатной платы, изготовленной методом позолоты, может достигать 5-10 лет или даже дольше.