Σήμερα, καθώς οι ηλεκτρονικές συσκευές συνεχίζουν να εξελίσσονται προς τη σμίκρυνση και την υψηλή απόδοση, η απόδοση των πλακών κυκλωμάτων, ως βασικού φορέα των ηλεκτρονικών συστημάτων, επηρεάζει άμεσα τη συνολική λειτουργική ποιότητα του εξοπλισμού. Η τεχνολογία επίστρωσης των πλακών κυκλωμάτων, ως σημαντικό μέσο για τη βελτίωση της απόδοσης των πλακών κυκλωμάτων, τυγχάνει αυξανόμενης προσοχής. Διαδραματίζει βασικό ρόλο στη διασφάλιση σταθερής λειτουργίας και στην παράταση της διάρκειας ζωής των ηλεκτρονικών συσκευών καλύπτοντας την επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος με μία ή περισσότερες λεπτές μεμβράνες συγκεκριμένων υλικών, προικίζοντας την πλακέτα κυκλώματος με νέα λειτουργικά χαρακτηριστικά όπως ενισχυμένη αγωγιμότητα, βελτιωμένη αντίσταση στην οξείδωση και βελτιωμένη συγκόλληση.
1, Ο σκοπός και η σημασία της επίστρωσης πλακέτας κυκλώματος
(1) Προστατέψτε τις πλακέτες κυκλωμάτων από την περιβαλλοντική διάβρωση
Κατά τη χρήση των πλακών κυκλωμάτων, θα αντιμετωπίσουν διάφορους περίπλοκους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως υγρό αέρα, διαβρωτικά αέρια, σκόνη κ.λπ. Αυτοί οι παράγοντες θα διαβρώσουν σταδιακά τις μεταλλικές γραμμές στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος, προκαλώντας οξείδωση του φύλλου χαλκού, διάβρωση γραμμής και τελικά οδηγώντας σε αστοχίες κυκλώματος. Η επίστρωση μπορεί να σχηματίσει ένα πυκνό προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος, απομονώνοντας αποτελεσματικά την άμεση επαφή μεταξύ του εξωτερικού περιβάλλοντος και της πλακέτας κυκλώματος και επιβραδύνοντας τον ρυθμό οξείδωσης και διάβρωσης μετάλλων. Για παράδειγμα, σε σκληρά περιβάλλοντα όπως παράκτιες περιοχές ή γύρω από εταιρείες χημικών, οι επικαλυμμένες πλακέτες κυκλωμάτων μπορεί να έχουν διάρκεια ζωής αρκετές φορές μεγαλύτερη από τις πλακέτες κυκλωμάτων χωρίς επίστρωση.
(2) Βελτιώστε την ηλεκτρική απόδοση των πλακών κυκλωμάτων
Ορισμένα υλικά επίστρωσης έχουν καλή αγωγιμότητα. Με την επίστρωση της επιφάνειας της πλακέτας κυκλώματος με αυτά τα υλικά, η αντίσταση του κυκλώματος μπορεί να μειωθεί και να βελτιωθεί η απόδοση και η σταθερότητα της μετάδοσης σήματος. Σε κυκλώματα υψηλής-συχνότητας, η ταχύτητα μετάδοσης του σήματος είναι γρήγορη και η συχνότητα είναι υψηλή, απαιτώντας εξαιρετικά υψηλή αντιστοίχιση σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος. Η κατάλληλη επίστρωση μπορεί να βελτιστοποιήσει τα χαρακτηριστικά σύνθετης αντίστασης του κυκλώματος, να μειώσει την ανάκλαση και τις απώλειες σήματος και να εξασφαλίσει-μετάδοση υψηλής ποιότητας σημάτων υψηλής-συχνότητας. Επιπλέον, ορισμένες επιστρώσεις έχουν επίσης μονωτικές ιδιότητες, οι οποίες μπορούν να σχηματίσουν ένα στρώμα μόνωσης στην πλακέτα κυκλώματος, να απομονώσουν γραμμές με διαφορετικά δυναμικά, να αποτρέψουν βραχυκυκλώματα και να βελτιώσουν περαιτέρω την ηλεκτρική αξιοπιστία της πλακέτας κυκλώματος.
(3) Βελτιώστε τη δυνατότητα συγκόλλησης των πλακών κυκλωμάτων
Η καλή ικανότητα συγκόλλησης είναι το κλειδί για τη διασφάλιση αξιόπιστης σύνδεσης μεταξύ των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και των πλακών κυκλωμάτων κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης των πλακών κυκλωμάτων. Ωστόσο, η οξείδωση, η μόλυνση και άλλα ζητήματα στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος μπορεί να μειώσουν τη συγκόλλησή της, οδηγώντας σε ελαττώματα όπως κακή συγκόλληση και εικονική συγκόλληση. Η επίστρωση μπορεί να αφαιρέσει οξείδια από την επιφάνεια των πλακών κυκλωμάτων, σχηματίζοντας ένα επιφανειακό στρώμα που είναι εύκολο να συγκολληθεί, βελτιώνοντας τη διαβροχή και τη συγκόλληση μεταξύ της συγκόλλησης και των πλακών κυκλωμάτων, καθιστώντας τη διαδικασία συγκόλλησης πιο ομαλή και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της συναρμολόγησης και την ποιότητα του προϊόντος.
2, Κοινοί τύποι επίστρωσης πλακέτας κυκλωμάτων
(1) Επιχρυσωμένο χημικό νικέλιο
Η χημική επιχρύσωση με νικέλιο είναι μια από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες διαδικασίες επίστρωσης στην τρέχουσα βιομηχανία πλακέτας κυκλωμάτων. Αυτή η διαδικασία εναποθέτει πρώτα ένα στρώμα νικελίου στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος μέσω χημικής επιμετάλλωσης, με πάχος γενικά μεταξύ 3-5 μ m. Το στρώμα νικελίου έχει καλή αντοχή στη φθορά και αντοχή στη διάβρωση, που μπορεί να παρέχει προκαταρκτική προστασία για την πλακέτα κυκλώματος. Εν τω μεταξύ, η παρουσία ενός στρώματος νικελίου μπορεί να αποτρέψει τη διάχυση του χαλκού στο στρώμα χρυσού, αποφεύγοντας τον αποχρωματισμό και την υποβάθμιση της απόδοσης του στρώματος χρυσού. Πάνω από το στρώμα νικελίου, ένα στρώμα χρυσού εναποτίθεται μέσω αντίδρασης μετατόπισης, με πάχος που κυμαίνεται τυπικά από 0,05 έως 0,1 μ m. Το στρώμα χρυσού έχει εξαιρετική αντίσταση στην οξείδωση, αγωγιμότητα και συγκολλησιμότητα, που μπορεί να προστατεύσει αποτελεσματικά το στρώμα νικελίου. Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, το στρώμα χρυσού μπορεί γρήγορα να διαλυθεί στη συγκόλληση, επιτυγχάνοντας καλά αποτελέσματα συγκόλλησης. Η διαδικασία επιχρύσωσης χωρίς ηλεκτρονικέλιο είναι κατάλληλη για πλακέτες κυκλωμάτων που απαιτούν υψηλή επιπεδότητα επιφάνειας, δυνατότητα συγκόλλησης και αξιοπιστία, όπως μητρικές πλακέτες υπολογιστών, πλακέτες κυκλωμάτων κινητών τηλεφώνων κ.λπ.
(2) Επιμετάλλωση με χημικό νικέλιο παλλάδιο
Η διαδικασία επιμετάλλωσης χημικού νικελίου με παλλάδιο αναπτύχθηκε με βάση τη διαδικασία χημικής επιχρύσωσης με νικέλιο. Σε σύγκριση με τη διαδικασία ENIG, προσθέτει ένα στρώμα παλλαδίου μεταξύ του στρώματος νικελίου και του στρώματος χρυσού, με πάχος που κυμαίνεται γενικά από 0,05-0,1 μ m. Η προσθήκη στρώματος παλλαδίου μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά την εμφάνιση του φαινομένου του "μαύρου δίσκου". Το φαινόμενο "μαύρος δίσκος" αναφέρεται στην ανομοιόμορφη περιεκτικότητα σε φώσφορο στην επιφάνεια του στρώματος νικελίου ή στη χημική αντίδραση μεταξύ του στρώματος νικελίου και του στρώματος χρυσού σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής υγρασίας στην τεχνολογία ENIG, γεγονός που κάνει την επιφάνεια του στρώματος νικελίου να μαυρίζει, επηρεάζοντας έτσι την απόδοση συγκόλλησης και την αξιοπιστία της πλακέτας κυκλώματος. Το στρώμα παλλαδίου στη διαδικασία ENEPIG μπορεί να αποτρέψει ανεπιθύμητες αντιδράσεις μεταξύ νικελίου και χρυσού, βελτιώνοντας τη σταθερότητα και την αξιοπιστία της επίστρωσης. Αυτή η διαδικασία είναι κατάλληλη για τομείς που απαιτούν εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία, όπως η αεροδιαστημική, ο ιατρικός εξοπλισμός κ.λπ.
(3) Οργανική προστατευτική μεμβράνη συγκολλητικότητας
Το προστατευτικό φιλμ οργανικής συγκόλλησης είναι μια διαδικασία επίστρωσης που επικαλύπτει οργανικές λεπτές μεμβράνες στην επιφάνεια των πλακών κυκλωμάτων. Το πάχος του φιλμ OSP είναι εξαιρετικά λεπτό, συνήθως μεταξύ 0,2-0,5 μ m. Σχηματίζει μια διαφανή οργανική μεμβράνη στην επιφάνεια του χαλκού μέσω χημικών μεθόδων, η οποία μπορεί να προστατεύσει τον χαλκό από την οξείδωση για ορισμένο χρονικό διάστημα και μπορεί να αποσυντεθεί γρήγορα κατά τη συγκόλληση χωρίς να επηρεάσει το αποτέλεσμα της συγκόλλησης. Η τεχνολογία OSP έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους, της απλής διαδικασίας και της προστασίας του περιβάλλοντος και είναι κατάλληλη για πλακέτες κυκλωμάτων που είναι ευαίσθητα στο κόστος και έχουν ορισμένες απαιτήσεις για συγκολλησιμότητα, όπως πλακέτες κυκλωμάτων σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, συνηθισμένες οικιακές συσκευές και άλλα πεδία. Ωστόσο, η αντιοξειδωτική ικανότητα του φιλμ OSP είναι σχετικά ασθενής και ο χρόνος αποθήκευσης είναι περιορισμένος. Γενικά, η συγκόλληση και η συναρμολόγηση πρέπει να ολοκληρωθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα μετά την επίστρωση.
(4) Χημική καθίζηση αργύρου
Η διαδικασία εναπόθεσης αργύρου εναποθέτει ένα λεπτό στρώμα αργύρου στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος μέσω της αντίδρασης μετατόπισης. Το ασημί στρώμα έχει εξαιρετική αγωγιμότητα (δεύτερο μόνο μετά τον χρυσό) και ικανότητα συγκόλλησης, γεγονός που μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την αντίσταση γραμμής και να βελτιώσει την απόδοση μετάδοσης σήματος. Ωστόσο, η χημική σταθερότητα του στρώματος αργύρου είναι κακή και επιρρεπής σε οξείδωση ή θείωση, επομένως είναι συχνά απαραίτητο να εφαρμοστούν οργανικοί προστατευτικοί παράγοντες ή να πραγματοποιηθεί επεξεργασία εμβάπτισης χρυσού για να παραταθεί η διάρκεια ζωής του. Αυτή η διαδικασία είναι κατάλληλη για κυκλώματα υψηλής{3}συχνότητας (όπως 5G και εξοπλισμός δορυφορικής επικοινωνίας), αλλά απαιτείται προσεκτικός σχεδιασμός σε περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας/υψηλού θείου για να αποφευχθεί η μετανάστευση ή η διάβρωση του αργύρου.
3, Η διαδικασία επίστρωσης πλακών κυκλωμάτων
(1) Προεπεξεργασία
Η προεπεξεργασία είναι το βασικό βήμα της επίστρωσης της πλακέτας κυκλώματος, το οποίο στοχεύει στην αφαίρεση ακαθαρσιών όπως λάδι, οξείδια, σκόνη κ.λπ. στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος, έτσι ώστε να επιτευχθεί μια καθαρή και ενεργοποιημένη κατάσταση και να παρέχει μια καλή βάση για τις επόμενες διαδικασίες επίστρωσης. Η προεπεξεργασία συνήθως περιλαμβάνει διαδικασίες όπως αφαίρεση λαδιού, μικροεγχάραξη, πλύση με οξύ και πλύση με νερό. Η διαδικασία απολίπανσης χρησιμοποιεί αλκαλικούς ή οργανικούς διαλύτες για την αφαίρεση λεκέδων λαδιού από την επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος. Η διαδικασία μικροεγχάραξης αφαιρεί το στρώμα οξειδίου και τα ελαφρά γρέζια στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος μέσω χημικής διάβρωσης, αυξάνει την τραχύτητα της επιφάνειας και βελτιώνει την πρόσφυση μεταξύ της επικάλυψης και της πλακέτας κυκλώματος. Η διαδικασία αποξήρωσης χρησιμοποιείται για την περαιτέρω απομάκρυνση των οξειδίων από την επιφάνεια του μετάλλου και τη ρύθμιση της οξύτητας ή της αλκαλικότητας της επιφάνειας. Η διαδικασία πλύσης με νερό χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό και την αφαίρεση υπολειμμάτων χημικών αντιδραστηρίων από τα προηγούμενα βήματα.
(2) Επικάλυψη
Σύμφωνα με διαφορετικούς τύπους επίστρωσης, χρησιμοποιούνται αντίστοιχες διαδικασίες επίστρωσης για την επίστρωση. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την ηλεκτρολυτική επινικελίωση, μετά την ολοκλήρωση της προ-επεξεργασίας, η πλακέτα κυκλώματος βυθίζεται σε ένα ηλεκτρικό διάλυμα επινικελίωσης που περιέχει άλατα νικελίου, αναγωγικούς παράγοντες, χηλικούς παράγοντες και άλλα συστατικά. Υπό κατάλληλες συνθήκες θερμοκρασίας (συνήθως 80-90 μοίρες) και pH (συνήθως 4,5-5,5), τα ιόντα νικελίου μειώνονται από τον αναγωγικό παράγοντα στην επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος, εναποθέτοντας ένα στρώμα νικελίου. Μετά την ολοκλήρωση της επινικελίωσης, μεταφέρετε την πλακέτα κυκλώματος σε ένα διάλυμα επίστρωσης χρυσού και εναποθέστε ένα στρώμα χρυσού στην επιφάνεια του στρώματος νικελίου μέσω αντίδρασης μετατόπισης. Κατά τη διαδικασία επίστρωσης, είναι απαραίτητο να ελέγχονται αυστηρά οι παράμετροι της διαδικασίας, όπως η σύνθεση του διαλύματος, η θερμοκρασία, η τιμή του pH και ο χρόνος για να διασφαλιστεί ότι το πάχος, η ομοιομορφία και η ποιότητα της επίστρωσης πληρούν τις απαιτήσεις.
(3) Μεταγενέστερη επεξεργασία
Η μεταγενέστερη επεξεργασία περιλαμβάνει κυρίως διαδικασίες όπως πλύσιμο με νερό, στέγνωμα και δοκιμή. Το πλύσιμο με νερό χρησιμοποιείται για την αφαίρεση υπολειμματικών διαλυμάτων επίστρωσης και χημικών αντιδραστηρίων στην επιφάνεια των πλακετών κυκλωμάτων, για να αποφευχθούν οι δυσμενείς επιπτώσεις τους στην απόδοση των πλακών κυκλωμάτων. Το στέγνωμα είναι η διαδικασία αφαίρεσης της υγρασίας από την επιφάνεια της πλακέτας κυκλώματος για να αποφευχθεί η πρόκληση σκουριάς ή άλλα ποιοτικά προβλήματα από την υπολειμματική υγρασία. Η διαδικασία δοκιμής αξιολογεί διεξοδικά την ποιότητα της επίστρωσης μέσω διαφόρων μεθόδων δοκιμής, όπως οπτική επιθεώρηση, μέτρηση πάχους φιλμ, δοκιμή συγκολλητικότητας, δοκιμή αγωγιμότητας κ.λπ., για να διασφαλιστεί ότι η επικαλυμμένη πλακέτα κυκλώματος πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού και τα πρότυπα χρήσης.