Стабільність роботи друкованої плати як основного носія для передачі сигналу та підключення компонентів безпосередньо впливає на якість роботи обладнання. Однак металеві матеріали в друкованих платах, особливо мідні дроти, схильні до хімічних реакцій з киснем повітря, що призводить до окислення. З окисленими друкованими платами можуть виникнути такі проблеми, як збільшення опору ланцюга та зниження здатності до паяння, а в серйозних випадках це може навіть спричинити розрив ланцюга. Тому вжиття науково ефективних заходів щодо запобігання окисленню друкованих плат стало важливою ланкою в забезпеченні надійності електронних пристроїв.
1, Аналізуючи принципи та небезпеки окислення друкованої плати
Окислення друкованої плати — це, по суті, хімічна реакція між металевими матеріалами та такими речовинами, як кисень і волога. Беручи мідь як приклад, у вологому середовищі мідь спочатку реагує з киснем, утворюючи оксид міді, який далі поєднується з вуглекислим газом і водою в повітрі, утворюючи основний карбонат міді. Цей процес окислення не тільки змінює фізичні та хімічні властивості металевої поверхні, але й пошкоджує кристалічну структуру металу на мікроскопічному рівні, що призводить до зниження провідності. Для схем точних друкованих плат невеликі зміни опору, викликані окисленням, можуть призвести до спотворення сигналу, затримки та інших проблем у високо-передаванні сигналу; У процесі зварювання оксидний шар перешкоджатиме проникненню припою та металу, спричиняючи дефекти зварювання, такі як віртуальне зварювання та холодне зварювання, і знижуючи рівень кваліфікації продукту.
2, оптимізація процесу обробки поверхні
(1) Хімічне нікелювання
Процес безгальванічного нікелювання є широко використовуваним методом запобігання окисленню друкованої плати. Цей процес спочатку осаджує рівномірний шар нікелю на поверхні друкованої плати, зазвичай товщиною 3-5 мікрон. Нікелевий шар має хорошу хімічну стабільність і може ефективно ізолювати контакт між киснем і основною міддю; Згодом на поверхню шару нікелю наноситься шар золота товщиною близько 0,05-0,1 мкм. Хімічні властивості золота надзвичайно стабільні і майже не реагують з киснем, що ще більше посилює захисну дію. Поверхня друкованої плати, обробленої нікелевим золотим покриттям, є плоскою та гладкою, з чудовою здатністю до пайки, що підходить для електронних виробів з високими вимогами до надійності, таких як обладнання базових станцій зв’язку, медичні електронні інструменти тощо. Однак цей процес має відносно високу вартість і суворі вимоги до контролю складу розчину для покриття та параметрів процесу. Неправильна експлуатація може призвести до ненормального вмісту фосфору в шарі нікелю та нерівномірної товщини шару золота.
(2) Органічний засіб для захисту від спаювання
Органічний засіб для захисту від спаювання — це тонкий шар органічної захисної плівки, утвореної на мідній поверхні друкованої плати, товщиною лише 0,2-0,5 мікрона. Ця захисна плівка може ефективно пригнічувати окислення міді, не впливаючи на зв’язок між припоєм і міддю під час зварювання. Технологія OSP є простою, економічно-ефективною та підходить для з’єднання друкованих плат високої щільності, широко використовується у виробництві друкованих плат для побутової електроніки, як-от смартфонів і планшетів. Однак зносостійкість і стійкість до високих температур плівки OSP є відносно слабкими. Під час зберігання та транспортування слід звертати увагу на стійкість до вологи та подряпин. Крім того, термін служби плівки OSP обмежений, і зазвичай рекомендується завершувати зварювання протягом 7-10 днів після обробки.
(3) Вирівнювання гарячим повітрям
Процес вирівнювання гарячим повітрям полягає у зануренні друкованої плати в розплавлений припій, а потім за допомогою гарячого повітря видувати надлишки припою, щоб припій рівномірно покривав поверхню міді. Шар припою, утворений цим методом, є відносно товстим, що може забезпечити хороший фізичний захист міді та блокувати проникнення кисню. Традиційний процес HASL використовує припій, що містить свинець, який поступово був замінений HASL, що не містить свинцю, через екологічні вимоги. Процес вирівнювання гарячим повітрям має низьку вартість і високу ефективність виробництва та підходить для звичайних друкованих плат, які не мають жорстких вимог до площинності поверхні. Однак цей процес має такі проблеми, як погана площинність поверхні та недостатнє заповнення отворів, а з розвитком електронних виробів у бік мініатюризації та точності застосування процесу HASL поступово обмежується.
3, Нанесення захисного покриття
(1) Тристійке лакофарбове покриття
Тристійка фарба (волого{0}}захищена, проти плісняви та сольового спрею) може утворювати щільну захисну плівку на поверхні друкованої плати, ізолюючи кисень, вологу та контакт із друкованою платою. Поширені типи тристійкої фарби включають поліуретан, акрил, силікон тощо. Поліуретанова тристійка фарба має гарну зносостійкість і гнучкість, підходить для електронних пристроїв, які вимагають частої вібрації, наприклад, друкованих плат автомобільних електронних блоків керування; Акрилова тристійка фарба має швидке висихання та низьку вартість, і зазвичай використовується у звичайних продуктах побутової електроніки; Тристійка фарба з органічного кремнію має чудову стійкість до високих температур і стійкість до хімічної корозії та підходить для друкованих плат, що працюють у високо-температурному середовищі, наприклад для друкованих плат у промисловому контрольному обладнанні. Застосування фарби з трипробою дозволяє значно подовжити термін служби друкованої плати, особливо в суворих умовах, де захисний ефект є більш вираженим.
(2) Технологія нанопокриття
Технологія нанопокриття – це новий тип захисного методу, який з’явився в останні роки. Він використовує особливі властивості нанорозмірних матеріалів для формування рівномірного, над-тонкого та високо-ефективного захисного шару на поверхні друкованих плат. Наприклад, графенове нанопокриття з його чудовою хімічною стабільністю та бар’єрними властивостями може ефективно блокувати проникнення молекул кисню та води, а також має хорошу провідність і розсіювання тепла, що може покращити загальну продуктивність друкованих плат, запобігаючи окисленню. Застосування нанопокриттів може не тільки підвищити антиоксидантну здатність друкованих плат, але й покращити їх зносостійкість, анти-статичні та інші властивості, що робить їх придатними для-електронних продуктів високого{6}}класу, таких як аерокосмічне обладнання та високо-продуктивні серверні плати.
4, Контроль навколишнього середовища та управління зберіганням
(1) Оптимізація виробничого середовища
Контроль температури навколишнього середовища, вологості та якості повітря має вирішальне значення в процесі виробництва друкованих плат. Контроль відносної вологості у виробничому цеху на рівні 40% -60% і підтримання температури на рівні 20-25 градусів може зменшити конденсацію водяної пари на поверхні друкованої плати та запобігти реакціям окислення. Одночасно встановіть обладнання для очищення повітря для фільтрації корозійних речовин, таких як пил, сульфіди, оксиди азоту тощо, у повітрі, щоб запобігти прискоренню окислення друкованої плати цими речовинами. Для виробництва високоточних друкованих плат можна використовувати безпиловий цех для подальшого підвищення екологічної чистоти.
(2) Захист при зберіганні та транспортуванні
Під час зберігання та транспортування друкованих плат слід вживати заходів із-захисту від вологи та анти{1}}окислення. Використовуйте вологонепроникні пакети для упаковки друкованих плат і помістіть осушувачі, наприклад силіконові осушувачі, всередину пакетів для поглинання вологи; Для друкованих плат, що зберігаються протягом тривалого часу, можна використовувати вакуумну упаковку для ізоляції їх від повітря. Під час транспортування уникайте сильних вібрацій і зіткнень з друкованою платою, запобігайте пошкодженню поверхневого захисного шару та зверніть увагу на контроль температури та вологості в транспортному середовищі, щоб гарантувати, що друкована плата завжди зберігається у відповідних умовах.