Сьогодні, коли електронні пристрої продовжують розвиватися в напрямку мініатюризації та високої продуктивності, продуктивність друкованих плат, як основного носія електронних систем, безпосередньо впливає на загальну якість роботи обладнання. Технологія покриття друкованих плат, як важливий засіб для покращення характеристик друкованих плат, приділяє все більше уваги. Він відіграє ключову роль у забезпеченні стабільної роботи та подовженні терміну служби електронних пристроїв, покриваючи поверхню друкованої плати однією або декількома тонкими плівками з певних матеріалів, наділяючи друковану плату новими функціональними характеристиками, такими як підвищена провідність, покращена стійкість до окислення та покращена здатність до спаювання.
1, Мета та значення покриття друкованих плат
(1) Захистіть друковані плати від екологічної ерозії
Під час використання друкованих плат вони стикаються з різними складними факторами навколишнього середовища, такими як вологе повітря, корозійні гази, пил тощо. Ці фактори поступово руйнують металеві лінії на поверхні друкованої плати, спричиняючи окислення мідної фольги, корозію лінії та, зрештою, призводячи до збоїв у схемі. Покриття може утворювати щільну захисну плівку на поверхні друкованої плати, ефективно ізолюючи прямий контакт між зовнішнім середовищем і друкованою платою та сповільнюючи швидкість окислення та корозії металу. Наприклад, у суворих умовах, таких як прибережні райони або навколо хімічних компаній, друковані плати з покриттям можуть мати термін служби в кілька разів довший, ніж друковані плати без покриття.
(2) Поліпшення електричних характеристик друкованих плат
Деякі матеріали покриття мають хорошу електропровідність. Покриваючи поверхню друкованої плати цими матеріалами, можна зменшити опір схеми, а також підвищити ефективність і стабільність передачі сигналу. У -високочастотних ланцюгах швидкість передачі сигналу є високою, а частота — високою, що вимагає надзвичайно високого опору ланцюга. Відповідне покриття може оптимізувати характеристики опору ланцюга, зменшити відображення та втрати сигналу та забезпечити високу-якісну передачу високо-сигналів частоти. Крім того, деякі покриття також мають ізоляційні властивості, які можуть утворювати ізоляційний шар на друкованій платі, ізолювати лінії з різними потенціалами, запобігати коротким замиканням і додатково підвищувати електричну надійність друкованої плати.
(3) Поліпшення паяльності друкованих плат
Хороша здатність до пайки є ключем до забезпечення надійного з’єднання між електронними компонентами та друкованими платами під час процесу складання друкованих плат. Однак окислення, забруднення та інші проблеми на поверхні друкованої плати можуть зменшити її здатність до пайки, що призведе до таких дефектів, як погане паяння та віртуальне паяння. Покриття може видаляти оксиди з поверхні друкованих плат, утворюючи поверхневий шар, який легко паяти, покращуючи змочування та зв’язок між припоєм і друкованими платами, роблячи процес паяння плавнішим, а також покращуючи ефективність складання та якість продукції.
2, Загальні типи покриття друкованих плат
(1) Хімічне нікелювання
Хімічне нікелювання є одним із широко використовуваних процесів покриття в сучасній промисловості друкованих плат. У цьому процесі спочатку на поверхні друкованої плати за допомогою хімічного покриття утворюється шар нікелю товщиною, як правило, 3-5 мкм. Шар нікелю має хорошу зносостійкість і стійкість до корозії, що може забезпечити попередній захист друкованої плати. Між тим, наявність шару нікелю може запобігти дифузії міді в шар золота, уникаючи зміни кольору та погіршення продуктивності шару золота. Поверх шару нікелю за допомогою реакції витіснення наноситься шар золота, товщина якого зазвичай коливається від 0,05 до 0,1 мкм. Золотий шар має відмінну стійкість до окислення, провідність і зварюваність, що може ефективно захистити шар нікелю. У процесі паяння електронних компонентів шар золота може швидко розчинятися в припої, досягаючи гарних результатів пайки. Процес неелектричного нікелювання золотим покриттям підходить для друкованих плат, які вимагають високої площинності поверхні, здатності до пайки та надійності, наприклад материнських плат комп’ютерів, плат мобільних телефонів тощо.
(2) Хімічне нікельування паладієм
Процес хімічного нікелювання паладію розроблено на основі процесу хімічного нікелювання. У порівнянні з процесом ENIG, він додає шар паладію між шаром нікелю та шаром золота, товщина якого зазвичай становить 0,05-0,1 мкм. Додавання шару паладію може ефективно пригнічувати виникнення явища «чорного диска». Явище «чорного диска» стосується нерівномірного вмісту фосфору на поверхні шару нікелю або хімічної реакції між шаром нікелю та шаром золота в умовах високої температури та високої вологості в технології ENIG, що спричиняє почорніння поверхні шару нікелю, що впливає на ефективність паяння та надійність друкованої плати. Шар паладію в процесі ENEPIG може запобігти несприятливій реакції між нікелем і золотом, покращуючи стабільність і надійність покриття. Цей процес підходить для галузей, які вимагають надзвичайно високої надійності, таких як авіакосмічна промисловість, медичне обладнання тощо.
(3) Органічна захисна плівка для спаювання
Захисна плівка для органічного паювання — це процес нанесення тонких органічних плівок на поверхню друкованих плат. Товщина плівки OSP надзвичайно тонка, зазвичай між 0,2-0,5 мкм. Він утворює прозору органічну плівку на поверхні міді за допомогою хімічних методів, яка може захистити мідь від окислення протягом певного періоду часу та може швидко розкладатися під час зварювання, не впливаючи на ефект зварювання. Технологія OSP має такі переваги, як низька вартість, простий процес і захист навколишнього середовища, і підходить для друкованих плат, які є чутливими до вартості та мають певні вимоги до спаювання, наприклад, друковані плати споживчої електроніки, звичайних побутових приладів та інших галузей. Однак антиоксидантна здатність плівки OSP відносно слабка, а час її зберігання обмежений. Як правило, зварювання та складання потрібно завершити протягом короткого періоду часу після нанесення покриття.
(4) Хімічне осадження срібла
Процес осадження срібла осаджує тонкий шар срібла на поверхні друкованої плати через реакцію витіснення. Срібний шар має чудову провідність (поступається лише золоту) і здатність до пайки, що може ефективно зменшити опір лінії та покращити продуктивність передачі сигналу. Однак хімічна стабільність срібного шару є поганою та схильна до окислення або сіркоутворення, тому часто необхідно застосовувати органічні захисні засоби або проводити обробку зануренням у золото, щоб продовжити термін служби. Цей процес підходить для -високочастотних ланцюгів (таких як 5G і обладнання супутникового зв’язку), але в середовищах із високою вологістю/високим вмістом сірки потрібне ретельне проектування, щоб уникнути міграції срібла чи корозії.
3, Процес покриття друкованих плат
(1) Попередня обробка
Попередня обробка — це основний етап нанесення покриття на друковану плату, метою якого є видалення домішок, таких як масло, оксиди, пил тощо, з поверхні друкованої плати, щоб досягти чистого та активованого стану та забезпечити хорошу основу для подальших процесів нанесення покриття. Попередня обробка зазвичай включає такі процеси, як видалення масла, мікротравлення, промивання кислотою та промивання водою. У процесі знежирення використовуються лужні або органічні розчинники для видалення масляних плям з поверхні друкованої плати; Процес мікротравлення видаляє оксидний шар і незначні задирки на поверхні друкованої плати через хімічну корозію, збільшує шорсткість поверхні та покращує адгезію між покриттям і друкованою платою; Процес травлення використовується для подальшого видалення оксидів з металевої поверхні та регулювання кислотності або лужності поверхні; Процес промивання водою використовується для очищення та видалення залишків хімічних реагентів з попередніх етапів.
(2) Покриття
Відповідно до різних типів покриття, для покриття використовуються відповідні процеси покриття. Візьмемо, наприклад, безелектричне нікелювання, після завершення попередньої -обробки друковану плату занурюють у розчин для безелектричного нікелювання, який містить солі нікелю, відновники, хелатні агенти та інші компоненти. За відповідних умов температури (зазвичай 80-90 градусів) і pH (зазвичай 4,5-5,5) іони нікелю відновлюються відновником на поверхні друкованої плати, утворюючи шар нікелю. Після завершення нікелювання перемістіть друковану плату в розчин для позолоти та нанесіть шар золота на поверхню шару нікелю за допомогою реакції зміщення. Під час процесу нанесення покриття необхідно суворо контролювати такі параметри процесу, як склад розчину, температура, значення pH і час, щоб забезпечити відповідність товщини, однорідності та якості покриття вимогам.
(3) Постобробка
Додаткова обробка в основному включає такі процеси, як промивання водою, сушіння та тестування. Промивання водою використовується для видалення залишків розчинів покриття та хімічних реагентів на поверхні друкованих плат, щоб запобігти їхньому негативному впливу на роботу друкованих плат; Сушка – це процес видалення вологи з поверхні друкованої плати, щоб запобігти іржавінню або іншим проблемам із якістю залишкової вологи; Процес тестування всебічно оцінює якість покриття за допомогою різних методів тестування, таких як візуальний огляд, вимірювання товщини плівки, тестування на паяність, тестування провідності тощо, щоб переконатися, що друкована плата з покриттям відповідає вимогам конструкції та стандартам використання.