Η τεχνολογία επίστρωσης pcb δεν σχετίζεται μόνο με την εμφάνιση της πλακέτας κυκλώματος, αλλά και με τον βασικό παράγοντα που καθορίζει την ηλεκτρική απόδοση, την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής της. Με την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών συσκευών προς τη σμίκρυνση, την υψηλή απόδοση και την υψηλή αξιοπιστία.
Χημική επιμετάλλωση χαλκού: ο ακρογωνιαίος λίθος για την επίτευξη μη-μη αγώγιμης επιμετάλλωσης
Η χημική επιμετάλλωση χαλκού, γνωστή και ως επιμετάλλωση με ηλεκτρολυτική χαλκό, είναι μια βασική διαδικασία στην κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος που επιτυγχάνεται μέσω-αγωγιμότητας οπών και επιμετάλλωσης της επιφάνειας. Η αρχή βασίζεται στην αντίδραση αναγωγής της αυτοκαταλυτικής οξείδωσης-, όπου τα ιόντα χαλκού ανάγονται σε μεταλλικό χαλκό και εναποτίθενται στην επιφάνεια του υποστρώματος υπό τη δράση ενός συγκεκριμένου αναγωγικού παράγοντα. Αυτή η διαδικασία δεν απαιτεί εξωτερική πηγή ενέργειας και μπορεί να σχηματίσει ομοιόμορφα ένα στρώμα χαλκού σε μη αγώγιμες επιφάνειες, όπως μονωτικά υλικά υποστρώματος. Για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων με μεγάλες αναλογίες βάθους προς διάμετρο οπών, τα πλεονεκτήματα της ηλεκτρολυτικής χαλκού είναι ιδιαίτερα σημαντικά. Μπορεί να εξασφαλίσει ότι όλα τα μέρη του τοιχώματος της οπής μπορούν να αποκτήσουν ομοιόμορφη επίστρωση, παρέχοντας ένα καλό αγώγιμο κάτω στρώμα για την επακόλουθη διαδικασία επιμετάλλωσης χαλκού και διασφαλίζοντας αξιόπιστη σύνδεση του κυκλώματος σε ολόκληρη την πλακέτα κυκλώματος. Στην κατασκευή πλακών διασύνδεσης υψηλής-πυκνότητας, η επιμετάλλωση χωρίς ηλεκτρικό χαλκό χρησιμοποιείται για την επεξεργασία τυφλών οπών για την επίτευξη ηλεκτρικών συνδέσεων μεταξύ λεπτών κυκλωμάτων και την κάλυψη των υψηλότερων απαιτήσεων ολοκλήρωσης των ηλεκτρονικών συσκευών.
Ηλεκτρική επίστρωση χρυσού από νικέλιο: δημιουργία-ηλεκτρικών συνδέσεων και προστατευτικών στρωμάτων υψηλής ποιότητας
Η διαδικασία ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης νικελίου χρυσού χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Αρχικά, ένα στρώμα νικελίου επικαλύπτεται στον επιφανειακό αγωγό της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Η κύρια λειτουργία του στρώματος νικελίου είναι να εμποδίζει τη διάχυση μεταξύ χρυσού και χαλκού, να αποτρέπει την υποβάθμιση της απόδοσης που προκαλείται από τη διάχυση χαλκού χρυσού και να παρέχει ένα καλό υπόστρωμα για την ενίσχυση της πρόσφυσης των επόμενων επικαλύψεων. Στη συνέχεια, ένα στρώμα χρυσού επιμεταλλώνεται, το οποίο βελτιώνει σημαντικά την απόδοση της πλακέτας κυκλώματος λόγω της εξαιρετικής αγωγιμότητας, της ικανότητας συγκόλλησης και της αντοχής στην οξείδωση. Σε κυκλώματα υψηλής-συχνότητας, το στρώμα χρυσού μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την απώλεια σήματος και να εξασφαλίσει μετάδοση σήματος υψηλής-ποιότητας. Για ορισμένες διεπαφές πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος που συνδέονται συχνά και αποσυνδέονται, όπως οι διεπαφές USB σε μητρικές πλακέτες υπολογιστών, οι διεπαφές φόρτισης και δεδομένων σε κινητά τηλέφωνα, η επινικελωμένη επένδυση μπορεί να αντισταθεί στη φθορά κατά τη διαδικασία βουλώματος και να διατηρήσει σταθερές ηλεκτρικές συνδέσεις. Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που λειτουργούν σε σκληρά περιβάλλοντα, όπως οι πλακέτες κυκλωμάτων σε εξοπλισμό βιομηχανικού ελέγχου και ηλεκτρονικές συσκευές αυτοκινήτου, διαθέτουν-ανθεκτικές στη διάβρωση επιστρώσεις χρυσού νικελίου που μπορούν να αντισταθούν στην εισβολή διαβρωτικών μέσων στο περιβάλλον, προστατεύοντας τη σταθερή λειτουργία της πλακέτας κυκλώματος. Σύμφωνα με διαφορετικά σενάρια εφαρμογής, η επιμετάλλωση με νικέλιο χρυσού μπορεί να χωριστεί σε επιμετάλλωση με μαλακό χρυσό και επιμετάλλωση σκληρού χρυσού. Ο μαλακός χρυσός (καθαρός χρυσός, με πιο σκούρο χρώμα επιφάνειας) χρησιμοποιείται κυρίως για τη συγκόλληση χρυσού σύρματος κατά τη συσκευασία των τσιπ, ενώ ο σκληρός χρυσός (που περιέχει στοιχεία όπως κοβάλτιο, με φωτεινή και ανθεκτική{11}επιφάνεια στη φθορά) χρησιμοποιείται συνήθως για ηλεκτρικές διασυνδέσεις σε μη συγκολλητικές ενώσεις, όπως η περιοχή του χρυσού δακτύλου.
Χημική επινικελίωση/χρυσός εμβάπτισης: παρέχει-μακροπρόθεσμη σταθερή ηλεκτρική απόδοση
Η διαδικασία επικάλυψης/εμβάπτισης χρυσού χωρίς ηλεκτρονικέλιο μπορεί να σχηματίσει ένα παχύ και ηλεκτρικά ισχυρό στρώμα κράματος χρυσού νικελίου στην επιφάνεια του χαλκού, παρέχοντας μακροπρόθεσμη αποτελεσματική προστασία για την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Σε αντίθεση με άλλες διεργασίες που χρησιμεύουν μόνο ως αντισκωριακά φράγματα, αυτή η διαδικασία μπορεί να διατηρήσει καλή ηλεκτρική απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια-μακροπρόθεσμης χρήσης των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων. Η βασική λειτουργία της επινικελίωσης είναι να αποτρέπει την αμοιβαία διάχυση μεταξύ χρυσού και χαλκού. Χωρίς φράγμα στρώματος νικελίου, ο χρυσός θα διαχέεται σε χαλκό σε σύντομο χρονικό διάστημα, επηρεάζοντας σοβαρά την απόδοση της πλακέτας κυκλώματος. Ταυτόχρονα, το στρώμα νικελίου έχει μια ορισμένη αντοχή, ακόμη και με πάχος μόνο 5um, μπορεί να ελέγξει αποτελεσματικά τη διαστολή της πλακέτας κυκλώματος στην κατεύθυνση z-σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας και να αποτρέψει τη διάλυση του χαλκού, κάτι που είναι πολύ ευεργετικό για συγκόλληση χωρίς μόλυβδο-. Στην κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ηλεκτρονικών συσκευών με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις αξιοπιστίας, όπως αεροδιαστημικά ηλεκτρονικά συστήματα και διακομιστές υψηλών προδιαγραφών, η διαδικασία επινικελίωσης/εμβάπτισης χρυσού χωρίς ηλεκτρική χρήση χρησιμοποιείται ευρέως λόγω των εξαιρετικών πλεονεκτημάτων απόδοσης. Η ροή της διαδικασίας είναι σχετικά περίπλοκη, περιλαμβάνει πολλαπλά στάδια, όπως αποξήρανση και καθαρισμό με οξύ, μικροεγχάραξη, προ-εμβύθιση, ενεργοποίηση, χημική επινικελίωση, χημική εμβάπτιση χρυσού κ.λπ. Πρέπει να λειτουργήσει σε έξι δεξαμενές χημικών, χρησιμοποιώντας σχεδόν εκατό χημικά και οι απαιτήσεις ελέγχου της διαδικασίας είναι εξαιρετικά αυστηρές.
Sinking Silver: Συνδυάζει εξαιρετική απόδοση και τεχνολογικά πλεονεκτήματα
Η διαδικασία εναπόθεσης αργύρου είναι μεταξύ οργανικής επίστρωσης και ηλεκτρικού νικελίου/χρυσού εμβάπτισης και έχει μοναδικά πλεονεκτήματα. Αυτή η διαδικασία είναι σχετικά απλή και γρήγορη, σχηματίζοντας ένα στρώμα επικάλυψης καθαρού αργύρου σε επίπεδο σχεδόν υπομικρού στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μέσω αντίδρασης μετατόπισης. Το στρώμα αργύρου μπορεί να προσφέρει καλή ηλεκτρική απόδοση και δυνατότητα συγκόλλησης για την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος σε πολύπλοκα περιβάλλοντα όπως η θερμότητα, η υγρασία και η ρύπανση, αλλά η επιφάνειά του θα χάσει τη λάμψη με την πάροδο του χρόνου. Λόγω της απουσίας στρώματος νικελίου κάτω από το στρώμα αργύρου, η φυσική αντοχή του εναποτιθέμενου αργύρου είναι ελαφρώς κατώτερη από αυτή της διαδικασίας χρυσού επιμετάλλωσης/εμβάπτισης χωρίς ηλεκτρονικέλιο. Κατά τη διαδικασία μερικής εναπόθεσης αργύρου, ορισμένες οργανικές ενώσεις προστίθενται κυρίως για την πρόληψη της διάβρωσης του αργύρου και την εξάλειψη των προβλημάτων μετανάστευσης αργύρου. Αν και η περιεκτικότητα σε οργανική ένωση σε αυτό το στρώμα είναι πολύ χαμηλή, συνήθως λιγότερο από 1% κατά βάρος, παίζει σημαντικό ρόλο στη βελτίωση της σταθερότητας και της αξιοπιστίας του στρώματος εναπόθεσης αργύρου. Στην κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ορισμένων ηλεκτρονικών προϊόντων ευρείας κατανάλωσης που είναι ευαίσθητα στο κόστος και έχουν ορισμένες απαιτήσεις για ηλεκτρική απόδοση και δυνατότητα συγκόλλησης, η διαδικασία εναπόθεσης αργύρου έχει υψηλή-αποτελεσματικότητα κόστους.
Εναπόθεση κασσίτερου: επίλυση παραδοσιακών προβλημάτων
Η διαδικασία εναπόθεσης κασσίτερου έχει δυνατότητες ανάπτυξης στην κατασκευή πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, επειδή το στρώμα κασσίτερου μπορεί να ταιριάζει καλά με διάφορα υλικά συγκόλλησης με βάση τον κασσίτερο. Η πρώιμη διαδικασία εναπόθεσης κασσίτερου είχε σοβαρά προβλήματα με τα μουστάκια κασσίτερου και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, τα μουστάκια κασσίτερου και η μετανάστευση κασσίτερου θα μπορούσαν να προκαλέσουν κινδύνους αξιοπιστίας, περιορίζοντας σημαντικά την εφαρμογή του. Αλλά με την πρόοδο της τεχνολογίας, με την προσθήκη οργανικών πρόσθετων στο διάλυμα εναπόθεσης κασσιτέρου, η δομή του στρώματος κασσίτερου μετατρέπεται σε σωματίδια, ξεπερνώντας με επιτυχία το πρόβλημα του μουστάκι κασσίτερου, ενώ διαθέτει επίσης καλή θερμική σταθερότητα και συγκολλησιμότητα. Η διαδικασία εναπόθεσης κασσίτερου μπορεί να σχηματίσει επίπεδες διαμεταλλικές ενώσεις κασσίτερου χαλκού, προσδίδοντάς τους συγκολλησιμότητα συγκρίσιμης με την ισοπέδωση θερμού αέρα, χωρίς προβλήματα επιπεδότητας που είναι ενοχλητικά με την ισοπέδωση με θερμό αέρα και χωρίς πρόβλημα διάχυσης μετάλλου σε χημική επινικελίωση/χρυσό εμβάπτισης. Ωστόσο, οι πλάκες από κασσίτερο δεν πρέπει να φυλάσσονται για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σε ορισμένα ηλεκτρονικά προϊόντα που απαιτούν υψηλή ικανότητα συγκόλλησης και έχουν μικρούς περιορισμούς χρόνου αποθήκευσης, όπως η κατασκευή δοκιμαστικών πλακών κυκλωμάτων για βραχυπρόθεσμη-χρήση, έχει εφαρμοστεί η διαδικασία εναπόθεσης κασσίτερου.
Οργανική επίστρωση: μια οικονομική και πρακτική επιλογή προστασίας
Η οργανική επίστρωση, γνωστή και ως οργανική μάσκα συγκόλλησης, είναι ένα στρώμα οργανικής μεμβράνης που αναπτύσσεται σε καθαρή επιφάνεια γυμνού χαλκού μέσω χημικών μεθόδων. Αυτό το στρώμα μεμβράνης μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την οξείδωση, το θερμικό σοκ, την υγρασία και να προστατεύσει την επιφάνεια του χαλκού από τη σκουριά (οξείδωση ή βουλκανισμό κ.λπ.) σε κανονικά περιβάλλοντα. Κατά τη διάρκεια της επακόλουθης συγκόλλησης σε υψηλές θερμοκρασίες, μπορεί να αφαιρεθεί γρήγορα από τη ροή, επιτρέποντας στην καθαρή επιφάνεια του χαλκού να συνδεθεί γρήγορα με τη λιωμένη κόλληση για να σχηματίσει αρμούς συγκόλλησης. Η τεχνολογία OSP είναι απλή,-οικονομική και χρησιμοποιείται ευρέως στον κλάδο. Τα πρώιμα μόρια OSP ήταν κυρίως ουσίες όπως η ιμιδαζόλη και η βενζοτριαζόλη που δρούσαν ως αναστολείς σκουριάς, ενώ τα τελευταία μόρια είναι κυρίως η βενζιμιδαζόλη. Για να επιτευχθεί συγκόλληση πολλαπλής επαναροής, πρέπει να σχηματιστούν πολλαπλά στρώματα οργανικής επικάλυψης στην επιφάνεια του χαλκού, κάτι που απαιτεί την προσθήκη υγρού χαλκού στο χημικό λουτρό. Κατά τη διαδικασία επικάλυψης, το πρώτο στρώμα απορροφά χαλκό και τα επόμενα μόρια οργανικής επικάλυψης συνδυάζονται με τον χαλκό με τη σειρά, σχηματίζοντας τελικά οργανικά στρώματα επικάλυψης έως και είκοσι ή και εκατοντάδων στρωμάτων. Η ροή της διαδικασίας περιλαμβάνει βήματα όπως απολίπανση, μικροχαρακτική, πλύση με οξύ, καθαρισμό με καθαρό νερό, οργανική επίστρωση και καθαρισμό και ο έλεγχος της διαδικασίας είναι σχετικά εύκολος σε σύγκριση με άλλες διεργασίες επιφανειακής επεξεργασίας. Ωστόσο, το OSP έχει επίσης ορισμένους περιορισμούς, όπως η εξαιρετικά λεπτή προστατευτική μεμβράνη που σχηματίζεται, η οποία είναι επιρρεπής σε γρατσουνιές ή γδαρσίματα, και μετά από πολλαπλές συγκολλήσεις σε υψηλές{10}θερμοκρασίες, η μεμβράνη OSP στο μη συγκολλημένο μαξιλαράκι σύνδεσης μπορεί να αποχρωματιστεί ή να ραγίσει, επηρεάζοντας τη συγκολλησιμότητα και την αξιοπιστία.