Piirilevyjen pintakäsittelyn perustavanlaatuisin tarkoitus on varmistaa hyvä hitsattavuus tai sähköiset ominaisuudet. Koska kupari esiintyy luonnossa yleensä oksidien muodossa ilmassa, se ei todennäköisesti säily alkuperäisenä kuparina pitkään, joten se on käsiteltävä kuparilla.
Piirilevyjen pintakäsittelyprosesseja on monia. Yleisimpiä ovat tasopäällysteiset, orgaaniset hitsaussuoja-aineet (OSP), kokonaan nikkelöidyt kullatut piirilevyt, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, kemiallinen nikkelipinnoitus, kulta ja galvanointikova kulta. Oireet.
1. Kuuma ilma on tasaista (suihkepurkki)
Kuumailmahitsauksen yleinen prosessi on: mikroeroosio → esilämmitys → pinnoitteen hitsaus → tinaruiskutus → puhdistus.
Kuuma ilma on tasainen, joka tunnetaan myös kuumailmahitsauksena (yleisesti tunnettu tinan ruiskutuksena), joka on prosessi, jossa sulava tina (lyijy) päällystetään piirilevyn pinnalle ja kuumentamalla ilmaa puristetaan tasasuuntaamaan (puhalletaan) muodostaen kuparin hapettumista estävän kerroksen. Se voi myös tarjota hyvän hitsattavuuden pinnoitekerroksille. Koko hitsausliitos ja kupari muodostavat kuumailman ja tinan metallin välisen yhdisteen. Piirilevy yleensä uppoaa sulavaan hitsausveteen; tuuliveitsi puhaltaa hitsausnesteen tasaiseksi hitsattavaksi ennen hitsausta;
Lämpötuulen taso jaetaan kahteen tyyppiin: pystysuoraan ja vaakasuoraan. Yleisesti uskotaan, että vaakasuora tyyppi on parempi. Pääasiassa vaakasuora kuumailmaoikaisukerros on suhteellisen tasainen, mikä mahdollistaa automatisoidun tuotannon.
Edut: pidempi varastointiaika; piirilevyn valmistuttua kuparin pinta on täysin märkä (tina peittyy kokonaan ennen hitsausta); soveltuu lyijyhitsausprosessiin; kypsä prosessi, edullinen, soveltuu visuaaliseen tarkastukseen ja sähkötestaukseen
Haitat: Ei sovellu viivojen sitomiseen; pinnan tasaisuuden ongelman vuoksi SMT:llä on rajoituksia; ei sovellu kosketuskytkimien suunnitteluun. Tinaa ruiskutettaessa kupari liukenee ja levy kuumenee korkeaan lämpötilaan. Erityisesti paksujen tai ohuiden levyjen tinan ruiskutus on rajoitettua ja tuotantoprosessi on hankala.
2, orgaaninen hitsattavuussuoja-aine (OSP)
Yleinen prosessi on: rasvanpoisto –> mikroetsaus –> peittaus –> puhdasvesipesu –> orgaaninen pinnoite –> puhdistus, ja prosessinohjaus on suhteellisen helppo osoittaa käsittelyprosessin suhteen.
OSP on prosessi, jolla painettuja piirilevyjä (PCB) käsitellään kuparifoliolla RoHS-direktiivin vaatimusten mukaisesti. OSP on lyhenne sanoista Organic Solderability Preservatives, joka tunnetaan myös nimellä orgaaninen juotettavuussäilöntäaine, joka tunnetaan myös nimellä Preflux. Yksinkertaisesti sanottuna OSP on kemiallisesti kasvatettu orgaaninen pintakalvo puhtaalla, paljaalla kuparipinnalla. Tällä kalvolla on hapettumisenesto-, lämmönshok- ja kosteudenkestävyys, jotta se suojaa kuparipintaa normaalissa ympäristössä, ettei se enää ruostu (hapettuminen tai vulkanointi jne.). Seuraavassa korkeassa hitsauslämpötilassa tämä suojakalvo on kuitenkin poistettava helposti ja nopeasti juoksutteen avulla, jotta paljastunut puhdas kuparipinta voidaan yhdistää välittömästi sulaan juotteeseen hyvin lyhyessä ajassa kiinteäksi juotosliitokseksi.
Edut: Prosessi on yksinkertainen, pinta on erittäin tasainen, soveltuu lyijyttömään hitsaukseen ja SMT:hen. Helppo työstää uudelleen, kätevä tuotantotoiminta, sopii vaakasuoraan linjatyöstöön. Levy soveltuu useisiin prosesseihin (esim. OSP+ENIG). Edullinen, ympäristöystävällinen.
Haittoja: uudelleenhitsauskertojen määrän rajoitus (useiden hitsauskertojen paksuus voi rikkoa kalvon, käytännössä kaksi kertaa ei ole ongelmaa). Ei sovellu puristustekniikkaan, langan sitomiseen. Visuaalinen ja sähköinen tunnistus eivät ole käteviä. SMT:ssä vaaditaan N2-kaasusuojausta. SMT:n uudelleentyöstö ei sovellu. Korkeat varastointivaatimukset.
3, koko levy päällystetty nikkelikullalla
Nikkelipinnoitus tarkoittaa, että piirilevyn pintajohdin päällystetään ensin nikkelikerroksella ja sitten kultakerroksella. Nikkelipinnoituksen tarkoituksena on pääasiassa estää kullan ja kuparin välinen diffuusio. Galvanoitua nikkelikultausta on kahdenlaisia: pehmeä kultaus (puhdas kulta, kullan pinta ei näytä kirkkaalta) ja kova kultaus (sileä ja kova pinta, kulutusta kestävä, sisältää muita alkuaineita, kuten kobolttia, kullan pinta näyttää kirkkaammalta). Pehmeää kultaa käytetään pääasiassa sirujen pakkaamiseen kultalangassa; kovaa kultaa käytetään pääasiassa hitsaamattomissa sähköliitoksissa.
Edut: Pitkä varastointiaika >12 kuukautta. Sopii kosketuskytkimille ja kultajohtosidontaan. Sopii sähkötestaukseen
Heikkous: Korkeammat kustannukset, paksumpi kulta. Galvanoidut sormet vaativat enemmän suunnittelujohtavuutta langan suunnittelussa. Koska kullan paksuus ei ole tasainen, hitsattaessa se voi aiheuttaa juotosliitoksen haurastumista liian paksun kullan vuoksi, mikä vaikuttaa lujuuteen. Galvanointipinnan tasaisuusongelma. Galvanoitu nikkelikulta ei peitä langan reunaa. Ei sovellu alumiinilangan liittämiseen.
4. Kultainen pesuallas
Yleinen prosessi on: peittauspuhdistus –> mikrokorroosio –> esiliuotus –> aktivointi –> kemiallinen nikkelipinnoitus –> kemiallinen kullan liuotus; Prosessissa on 6 kemikaalisäiliötä, joissa käsitellään lähes 100 erilaista kemikaalia, ja prosessi on monimutkaisempi.
Uppoava kulta on kääritty paksuun, sähköä hyvin suojaavaan nikkelikultaseokseen kuparipinnalla, mikä suojaa piirilevyä pitkään. Lisäksi sillä on ympäristönsietokykyä, jota muilla pintakäsittelyprosesseilla ei ole. Uppoava kulta voi myös estää kuparin liukenemisen, mikä hyödyttää lyijytöntä kokoonpanoa.
Edut: Ei hapetu helposti, kestää pitkää varastointia, pinta on tasainen, sopii hienorakoisten nastojen ja pienillä juotosliitoksilla varustettujen komponenttien hitsaukseen. Suositellaan painikkeilla varustettuja piirilevyjä (kuten matkapuhelinlevyjä). Reflow-hitsaus voidaan toistaa useita kertoja ilman merkittävää hitsattavuuden heikkenemistä. Voidaan käyttää COB (Chip On Board) -johdotuksen perusmateriaalina.
Haittoja: korkea hinta, heikko hitsauslujuus, koska nikkelin pinnoitusprosessissa ei käytetä galvanointia, helposti syntyy mustan kiekon ongelmia. Nikkelikerros hapettuu ajan myötä, mikä heikentää pitkän aikavälin luotettavuutta.
5. Uppoava pelti
Koska kaikki nykyiset juotokset ovat tinapohjaisia, tinakerros voidaan sovittaa mihin tahansa juotteeseen. Tinan upotusprosessi voi muodostaa litteitä kupari-tina-metallien välisiä yhdisteitä, mikä tekee uppoavasta tinasta yhtä hyvän juotettavuuden kuin kuumailmatasoitus ilman kuumailmatasoituksen aiheuttamaa päänsärkyä. Tinalevyä ei voida varastoida liian kauan, ja kokoonpano on suoritettava tinan upotusjärjestyksen mukaisesti.
Edut: Soveltuu vaakasuoraan tuotantoon. Soveltuu hienoviivatyöstöön, soveltuu lyijyttömään hitsaukseen, erityisesti puristustekniikkaan. Erittäin hyvä tasoisuus, sopii SMT:lle.
Haitat: Hyvät säilytysolosuhteet, mieluiten enintään 6 kuukautta, ovat välttämättömiä tinan viiksikarvojen kasvun hillitsemiseksi. Ei sovellu kosketuskytkimien suunnitteluun. Tuotantoprosessissa hitsausvastuskalvon käsittely on suhteellisen korkea, muuten se aiheuttaa hitsausvastuskalvon irtoamisen. Useiden hitsausten yhteydessä N2-kaasusuojaus on paras vaihtoehto. Sähköinen mittaus on myös ongelma.
6. Uppoava hopea
Hopeointiprosessi on orgaanisen pinnoituksen ja kemiallisen nikkeli-/kultauksen väliltä, ja se on suhteellisen yksinkertainen ja nopea. Vaikka hopea altistuu lämmölle, kosteudelle ja saasteille, se säilyttää hyvän hitsattavuuden, mutta menettää kiiltonsa. Hopeoinnilla ei ole yhtä hyvää fyysistä lujuutta kuin kemiallisella nikkeli-/kultauksella, koska hopeakerroksen alla ei ole nikkeliä.
Edut: Yksinkertainen prosessi, soveltuu lyijyttömään hitsaukseen, SMT. Erittäin tasainen pinta, edullinen, sopii erittäin ohuille viivoille.
Haitat: Korkeat varastointivaatimukset, helppo saastuttaa. Hitsauslujuus on altis ongelmille (mikroonteloiden muodostuminen). Kuparin sähkömigraatioilmiö ja Javani-pureuma voivat helposti esiintyä hitsausvastuskalvon alla. Myös sähköinen mittaus on ongelma.
7, kemiallinen nikkeli-palladium
Kullan saostumiseen verrattuna nikkelin ja kullan välissä on ylimääräinen palladiumkerros, joka voi estää korvaavan reaktion aiheuttaman korroosioilmiön ja valmistaa kullan saostumista täydellisesti. Kulta on tiiviisti päällystetty palladiumilla, mikä tarjoaa hyvän kosketuspinnan.
Edut: Soveltuu lyijyttömään hitsaukseen. Erittäin tasainen pinta, sopii SMT:lle. Läpivientireiät voivat olla myös uuskultaa. Pitkä varastointiaika, varastointiolosuhteet eivät ole ankarat. Sopii sähkötestaukseen. Sopii kytkinkontaktien suunnitteluun. Sopii alumiinilangan sitomiseen, sopii paksuille levyille, kestää hyvin ympäristörasitteita.
8. Kovakullapinnoitus
Tuotteen kulutuskestävyyden parantamiseksi lisätään kovan kullan lisäys- ja poistokertojen määrää sekä galvanointia.
Piirilevyjen pintakäsittelyprosessien muutokset eivät ole kovin suuria, ja ne vaikuttavat suhteellisen kaukaisilta mahdollisilta, mutta on huomattava, että pitkän aikavälin hitaat muutokset johtavat suuriin muutoksiin. Ympäristönsuojeluvaatimusten kasvaessa piirilevyjen pintakäsittelyprosessi tulee varmasti muuttumaan dramaattisesti tulevaisuudessa.
Julkaisun aika: 05.07.2023
