Ως βασικό συστατικό των ηλεκτρονικών προϊόντων, η απόδοση και η ποιότητα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος επηρεάζουν άμεσα τη σταθερότητα και την αξιοπιστία ολόκληρης της ηλεκτρονικής συσκευής. Μεταξύ των πολλών παραγόντων που επηρεάζουν την απόδοση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η αντιοξειδωτική ικανότητα παίζει καθοριστικό ρόλο.
Οι κίνδυνοι από την οξείδωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος
Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος αποτελείται κυρίως από αγώγιμες γραμμές, μονωτικά υποστρώματα και διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Στην καθημερινή χρήση, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων αντιμετωπίζουν διάφορες περιβαλλοντικές προκλήσεις και η οξείδωση είναι ένα ζήτημα που δεν μπορεί να αγνοηθεί. Το οξυγόνο, η υγρασία και διάφοροι ρύποι στον αέρα μπορούν να αντιδράσουν χημικά με τα μεταλλικά καλώδια στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, προκαλώντας διάβρωση, αυξημένη αντίσταση, ασταθή μετάδοση σήματος, ακόμη και αστοχίες του κυκλώματος. Ειδικά τα μεταλλικά μέρη, όπως οι γραμμές από χάλκινο φύλλο και οι σύνδεσμοι συγκόλλησης στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι επιρρεπείς να αντιδρούν με το οξυγόνο του αέρα, δημιουργώντας οξείδια. Αυτά τα οξείδια μπορούν να αυξήσουν την αντίσταση του κυκλώματος, να παρεμποδίσουν τη σταθερότητα της μετάδοσης του σήματος και σε σοβαρές περιπτώσεις, να προκαλέσουν διακοπές κυκλώματος, με αποτέλεσμα οι ηλεκτρονικές συσκευές να μην λειτουργούν σωστά.
Αντιοξειδωτική διαδικασία
Βιολογική μάσκα συγκόλλησης
Πρόκειται για μια ευρέως χρησιμοποιούμενη διαδικασία κατά της-οξείδωσης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η οποία δημιουργεί ένα λεπτό οργανικό προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος για να απομονώσει το μέταλλο από τον αέρα, ασκώντας έτσι αντιοξειδωτικά αποτελέσματα. Η αρχή βασίζεται στη χημική σύνδεση. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το κοινό OSP αζόλης, ο δακτύλιος ιμιδαζόλης στις οργανικές ενώσεις αλκυλοβενζιμιδαζόλης μπορεί να σχηματίσει έναν δεσμό συντονισμού με τα 3d10 ηλεκτρόνια των ατόμων χαλκού, σχηματίζοντας έτσι σύμπλοκα χαλκού αλκυλοβενζιμιδαζολίου. Κατά τη διαδικασία της επίστρωσης, πρώτα επικαλύπτεται το πρώτο στρώμα, το οποίο προσροφά τον χαλκό. Στη συνέχεια, το δεύτερο στρώμα μορίων οργανικής επικάλυψης συνδυάζεται με χαλκό και αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να σχηματιστεί μια δομή που αποτελείται από πολλά μόρια οργανικής επικάλυψης. Τέλος, ένα προστατευτικό στρώμα με πάχος γενικά μεταξύ 0,2-0,5 μm σχηματίζεται στην επιφάνεια του χαλκού. Επιπλέον, λόγω της έλξης van der Waals μεταξύ αλκυλικών ομάδων μακράς Στο επόμενο περιβάλλον συγκόλλησης σε υψηλή θερμοκρασία, αυτή η προστατευτική μεμβράνη μπορεί να αφαιρεθεί εύκολα και γρήγορα από τη ροή, επιτρέποντας στην εκτεθειμένη καθαρή επιφάνεια χαλκού να συνδεθεί με τη λιωμένη κόλληση σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, σχηματίζοντας μια σταθερή ένωση συγκόλλησης.
Η διαδικασία OSP έχει σχετικά χαμηλό κόστος και δεν είναι περίπλοκη, καθιστώντας την κατάλληλη για-παραγωγή μεγάλης κλίμακας. Και μπορεί να διατηρήσει καλή ικανότητα συγκόλλησης των μαξιλαριών συγκόλλησης, εξασφαλίζοντας ποιότητα συγκόλλησης. Αλλά έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα, όπως το στρώμα λεπτής μεμβράνης που οδηγεί σε περιορισμένο χρόνο αποθήκευσης και η αντιοξειδωτική απόδοση είναι επιρρεπής σε μείωση με το χρόνο και τις περιβαλλοντικές αλλαγές. Δεν είναι ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες, περιορισμένο σε σενάρια που απαιτούν πολλαπλές διεργασίες υψηλών-θερμοκρασιών. Το περιβάλλον συγκόλλησης έχει αυστηρές απαιτήσεις και παράγοντες όπως οι ακαθαρσίες και η υγρασία στο περιβάλλον μπορούν εύκολα να επηρεάσουν την απόδοσή του και την ποιότητα συγκόλλησης.
χρυσός εμβάπτισης
Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την εναπόθεση ενός στρώματος νικελίου στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, ακολουθούμενο από ένα στρώμα χρυσού. Το στρώμα νικελίου μπορεί να εμποδίσει τη διάχυση του χαλκού, ενώ το στρώμα χρυσού έχει καλή αντίσταση στην οξείδωση και αγωγιμότητα, που μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση και την αξιοπιστία της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Η διαδικασία χημικής επιχρύσωσης με νικέλιο είναι ώριμη, με επαρκή παροχή, κατάλληλη για συγκόλληση-χωρίς μόλυβδο. Ωστόσο, το κόστος αυτής της διαδικασίας είναι σχετικά υψηλό και η επιφάνειά της δεν είναι αρκετά λεία, καθιστώντας δύσκολη τη συγκόλληση εξαρτημάτων με λεπτό βήμα.
Βύθιση στο ασήμι
Η διαδικασία εμβάπτισης αργύρου μπορεί να σχηματίσει ένα ομοιόμορφο στρώμα αργύρου στην επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, με καλή αντίσταση στην οξείδωση και δυνατότητα συγκόλλησης. Δεν υπάρχει στρώμα νικελίου κάτω από το στρώμα ασημιού, επομένως το ασήμι εμβάπτισης δεν είναι τόσο ισχυρό από φυσική άποψη όσο η επινικελίωση/χρυσός εμβάπτισης χωρίς ηλεκτρική. Το στρώμα αργύρου θα υποστεί μια διπλή διαδρομή διάβρωσης όταν εκτεθεί στον αέρα. Υπό χημική οξείδωση, το 4Ag+O2 → 2Ag2O σχηματίζει ένα κίτρινο στρώμα οξειδίου. Στην ηλεκτροχημική διάβρωση, Ag+H2S → Ag2S+H2 παράγει μαύρα σουλφίδια. Όταν η σχετική υγρασία είναι μεγαλύτερη από 60%, ο ρυθμός διάβρωσης αυξάνεται κατά τρεις φορές. Σε περιβάλλοντα{10}}που περιέχουν θείο, όπως οι συσκευασίες από καουτσούκ, μπορεί να εμφανιστεί ορατός αποχρωματισμός εντός 24 ωρών.
εμβάπτιση κασσίτερου
Η διαδικασία εμβάπτισης κασσίτερου καλύπτει την επιφάνεια της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με ένα στρώμα κασσίτερου, το οποίο μπορεί να αποτρέψει αποτελεσματικά την οξείδωση. Δεδομένου ότι όλα τα υλικά συγκόλλησης βασίζονται σε κασσίτερο, το στρώμα κασσίτερου μπορεί να ταιριάζει με κάθε τύπο συγκόλλησης. Ωστόσο, οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων που είχαν υποστεί επεξεργασία με διεργασίες εμβάπτισης κασσίτερου στο παρελθόν ήταν επιρρεπείς σε προβλήματα με τα μουστάκια κασσίτερου και κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συγκόλλησης, τα φαινόμενα μετανάστευσης κασσίτερου μουστάκι και κασσίτερου έθεταν σοβαρές προκλήσεις στην αξιοπιστία. Αργότερα, με την προσθήκη οργανικών πρόσθετων στο διάλυμα εμβάπτισης κασσιτέρου, η δομή του στρώματος κασσιτέρου μετατράπηκε σε σωματίδια, ξεπερνώντας τις παραπάνω-προαναφερθείσες δυσκολίες και κατέχοντας καλή θερμική σταθερότητα και συγκολλησιμότητα. Ο χρόνος αποθήκευσης των πλακών από κασσίτερο εμβάπτισης είναι περιορισμένος και εάν αφεθούν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, θα σχηματιστεί οξείδιο του κασσιτέρου στην επιφάνειά τους, το οποίο θα επηρεάσει το αποτέλεσμα της συγκόλλησης. Επομένως, είναι απαραίτητο να ακολουθήσετε αυστηρά τη σειρά εμβάπτισης του κασσίτερου κατά τη συναρμολόγηση.
Ισοπέδωση ζεστού αέρα
Εξομάλυνση θερμού αέρα, επίσης γνωστή ως εξομάλυνση θερμού αέρα, κοινώς γνωστή ως ψεκασμός κασσίτερου. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει την επίστρωση της επιφάνειας μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με συγκόλληση μολύβδου από λιωμένο κασσίτερο. Σήμερα, χρησιμοποιείται πιο συχνά η συγκόλληση-χωρίς μόλυβδο και στη συνέχεια χρησιμοποιείται πεπιεσμένος αέρας με θέρμανση για την ισοπέδωση της συγκόλλησης, σχηματίζοντας ένα στρώμα επίστρωσης που μπορεί να αντισταθεί αποτελεσματικά στην οξείδωση του χαλκού και να παρέχει εξαιρετική ικανότητα συγκόλλησης. Κατά τη διάρκεια του θερμού κλιματισμού, η συγκόλληση αλληλεπιδρά με τον χαλκό για να σχηματίσει μεταλλικές ενώσεις από κασσίτερο χαλκού στη διασταύρωση. Αυτή η διαδικασία χωρίζεται σε κάθετους και οριζόντιους τύπους, με τον οριζόντιο τύπο να θεωρείται γενικά πιο πλεονεκτικός λόγω της πιο ομοιόμορφης επίστρωσής του και της ικανότητας επίτευξης αυτοματοποιημένης παραγωγής. Η γενική διαδικασία περιλαμβάνει βήματα όπως μικροεγχάραξη, προθέρμανση, επίστρωση ροής, ψεκασμό κασσίτερου και καθαρισμό. Η διαδικασία εξομάλυνσης θερμού αέρα είναι ώριμη, με σχετικά χαμηλό κόστος και καλή ικανότητα συγκόλλησης, κατάλληλη για συγκόλληση-χωρίς μόλυβδο. Αλλά η επιφάνειά του δεν είναι αρκετά λεία, καθιστώντας δύσκολη τη συγκόλληση εξαρτημάτων με λεπτό βήμα, και το μόλυβδο που περιέχει HASL αντιμετωπίζει επίσης περιβαλλοντικά ζητήματα.
μαύρισμα
Στη διαδικασία κατασκευής πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων πολλαπλών-στρώσεων, η επεξεργασία της εσωτερικής επιφάνειας του φύλλου χαλκού είναι ζωτικής σημασίας για την ποιότητα της πλαστικοποίησης και η διαδικασία μαύρισμα χρησιμοποιείται ευρέως σε αυτήν. Ο πυρήνας του είναι να σχηματίσει ένα πορώδες οξείδιο του χαλκού ή φιλμ οξειδίου του χαλκού στην επιφάνεια του χαλκού μέσω χημικής αντίδρασης οξείδωσης. Υπό τη δράση αλκαλικών οξειδωτικών, ο χαλκός υφίσταται αντιδράσεις οξείδωσης, με 2Cu+4OH-+O 2 → 2CuO+2H 2 O, Cu+2OH- → Cu 2 O+H 2 O{10}}e. Το καφέ χρώμα όχι μόνο παρέχει καλή πρόσφυση μεταξύ των στρωμάτων, αλλά βελτιώνει επίσης τη διαβρεξιμότητα της ρητίνης κατά τη διαδικασία ελασματοποίησης. Η πορώδης δομή του στρώματος καφέ αυξάνει την επιφάνεια του φύλλου χαλκού, διευκολύνοντας τη διείσδυση της ρητίνης και το γέμισμα των μικροπόρων, μειώνοντας τις φυσαλίδες και τα κενά κατά την πλαστικοποίηση, ενισχύοντας τη μηχανική δύναμη δαγκώματος και μειώνοντας τον κίνδυνο αποκόλλησης. Στη θερμική ανακύκλωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, η καταπόνηση μπορεί να κατανεμηθεί πιο ομοιόμορφα, μειώνοντας τον κίνδυνο αποκόλλησης των ενδιάμεσων στρωμάτων και βελτιώνοντας τη θερμική αξιοπιστία. Ωστόσο, εάν δεν ελέγχεται σωστά, η υπερβολική οξείδωση μπορεί να κάνει το στρώμα οξειδίου πολύ παχύ και εύθραυστο, μειώνοντας την αντοχή συγκόλλησης. Η ανομοιόμορφη οξείδωση μπορεί να οδηγήσει σε ασυνεπείς δυνάμεις δέσμευσης και να αυξήσει τον κίνδυνο αποκόλλησης. Εάν το μαύρισμα μολυνθεί πριν από την επακόλουθη πλαστικοποίηση, όπως απορρόφηση υγρασίας ή ζημιά στο φιλμ οξειδίου, μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μείωση της αντοχής συγκόλλησης. Το πάχος του στρώματος οξειδίου συνήθως ελέγχεται μεταξύ 0,5-1,5 μ m. Πριν από το μαύρισμα, χρησιμοποιείται μια διαδικασία μικροεγχάραξης για την απομάκρυνση οξειδίων και οργανικών ρύπων από την επιφάνεια του χαλκού. Οι συνήθεις παράγοντες μικροεγχάραξης περιλαμβάνουν συστήματα υπερθειικού αμμωνίου ή υπεροξειδίου του υδρογόνου θειικού οξέος. Τα διαλύματα καστανώματος συνήθως αποτελούνται από αλκαλικά οξειδωτικά, παράγοντες συμπλοκοποίησης και σταθεροποιητές. Ρυθμίζοντας τις συνθήκες οξείδωσης, μπορεί να επιτευχθεί η βέλτιστη αναλογία CuO/CuO 2 O για να εξισορροπηθεί η ισχύς δέσμευσης και η αντίσταση στη θερμότητα. Η επιφάνεια του χαλκού μετά το μαύρισμα είναι επιρρεπής σε υγρασία ή ατμοσφαιρική ρύπανση και συνήθως απαιτεί αντιοξειδωτική επεξεργασία πριν από την πλαστικοποίηση, όπως χρήση οργανικών προστατευτικών στρωμάτων όπως βενζοτριαζόλη ή άλλα αντιοξειδωτικά, καθώς και ξηρή αποθήκευση για αποφυγή απορρόφησης υγρασίας και μείωση του κινδύνου φθοράς.
Άλλα μέτρα για την αντίσταση στην οξείδωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος
Επιλογή υλικού
Η επιλογή-υψηλής ποιότητας υποστρωμάτων και μεταλλικών υλικών είναι ζωτικής σημασίας στη διαδικασία κατασκευής πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Τα υψηλής ποιότητας υποστρώματα έχουν καλές μονωτικές ιδιότητες και σταθερότητα, που μπορούν να εμποδίσουν αποτελεσματικά την εισβολή οξυγόνου και υγρασίας. Εν τω μεταξύ, με τη χρήση μεταλλικών επικαλύψεων με ισχυρές αντιοξειδωτικές ιδιότητες, όπως επιχρύσωση, επάργυρη, επικασσιτεροποίηση κ.λπ., μπορεί να σχηματιστεί μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια του μεταλλικού κυκλώματος για να αποτρέψει την εμφάνιση αντιδράσεων οξείδωσης. Για παράδειγμα, σε ορισμένα ηλεκτρονικά προϊόντα υψηλής ποιότητας,-χρησιμοποιείται φύλλο χαλκού χωρίς οξυγόνο με εξαιρετική αντίσταση στην οξείδωση ως υλικό επένδυσης από χαλκό-για την ενίσχυση της συνολικής αντίστασης στην οξείδωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
περιβαλλοντικός έλεγχος
Το λογικό περιβάλλον αποθήκευσης και χρήσης είναι εξίσου κρίσιμα για την αντίσταση στην οξείδωση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Κατά την παραγωγή, αποθήκευση και μεταφορά των πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων, η θερμοκρασία και η υγρασία του περιβάλλοντος θα πρέπει να ελέγχονται αυστηρά για να αποφευχθεί η έκθεση των τυπωμένων κυκλωμάτων σε υψηλή θερμοκρασία, υψηλή υγρασία ή περιβάλλοντα που περιέχουν ρύπους. Για παράδειγμα, η αποθήκευση πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων σε περιβάλλον με σχετική υγρασία ελεγχόμενη μεταξύ 40% -60% και ελεγχόμενη θερμοκρασία μεταξύ 20 βαθμών -25 βαθμών μπορεί να επιβραδύνει αποτελεσματικά τον ρυθμό οξείδωσης. Ταυτόχρονα, επιλέξτε κατάλληλα υλικά συσκευασίας, όπως αδιάβροχες σακούλες, κουτιά αφρού κ.λπ., για να διασφαλίσετε την ακεραιότητα και την ποιότητα της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος. Για γυμνές σανίδες που δεν έχουν ακόμη συναρμολογηθεί, η συσκευασία κενού μπορεί να απομονώσει αποτελεσματικά τον αέρα και να καθυστερήσει τη διαδικασία οξείδωσης.
Βελτιστοποίηση παραγωγικής διαδικασίας
Η βελτιστοποίηση της διαδικασίας παραγωγής μπορεί να μειώσει τον χρόνο έκθεσης των τυπωμένων κυκλωμάτων στον αέρα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατασκευής και επίσης να μειώσει τον κίνδυνο οξείδωσης. Για παράδειγμα, με τη χρήση αυτοματοποιημένου εξοπλισμού για γρήγορη ολοκλήρωση της μετάβασης από τη μάσκα χάραξης στη μάσκα συγκόλλησης, μπορεί να αποφευχθεί ο περιττός χρόνος αναμονής. Η χρήση αντιοξειδωτικών διαλυμάτων για την επεξεργασία χάλκινων επιφανειών κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων σταδίων της κατασκευής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να παρέχει προσωρινή προστασία για την επιφάνεια του χαλκού σε σύντομο χρονικό διάστημα μέχρι να ξεκινήσει η επόμενη διαδικασία.