Як основний компонент електронних продуктів продуктивність і якість друкованої плати безпосередньо впливають на стабільність і надійність усього електронного пристрою. Серед багатьох факторів, які впливають на продуктивність друкованої плати, антиоксидантна здатність відіграє вирішальну роль.
Небезпека окислення друкованої плати
друкована плата в основному складається з провідних ліній, ізоляційних підкладок і різних електронних компонентів. Під час щоденного використання друковані плати стикаються з різними екологічними проблемами, і окислення є проблемою, яку не можна ігнорувати. Кисень, волога та різні забруднюючі речовини в повітрі можуть вступати в хімічну реакцію з металевими проводами на друкованій платі, спричиняючи корозію, підвищений опір, нестабільну передачу сигналу та навіть збої в ланцюзі. Особливо металеві частини, такі як лінії з мідної фольги та паяні з’єднання на друкованих платах, схильні до реакції з киснем у повітрі, утворюючи оксиди. Ці оксиди можуть підвищувати опір ланцюга, перешкоджати стабільності передачі сигналу, а в серйозних випадках спричиняти розриви ланцюга, внаслідок чого електронні пристрої не функціонують належним чином.
Антиоксидантний процес
Органічна паяльна маска
Це широко використовуваний процес проти-окиснення друкованої плати, який створює тонку органічну захисну плівку на поверхні друкованої плати для ізоляції металу від повітря, таким чином надаючи анти{1}}ефекти окиснення. Принцип заснований на хімічному зв'язку. Беручи за приклад звичайний азол OSP, імідазольне кільце в алкілбензімідазольних органічних сполуках може утворювати координаційний зв’язок з 3d10 електронами атомів міді, таким чином утворюючи алкілбензімідазольні мідні комплекси. У процесі нанесення покриття спочатку наноситься перший шар, який адсорбує мідь. Потім другий шар молекул органічного покриття поєднується з міддю, і цей процес повторюється, поки не утвориться структура, що складається з багатьох молекул органічного покриття. Нарешті, на поверхні міді утворюється захисний шар товщиною, як правило, від 0,2-0,5 мкм. Більше того, завдяки ван-дер-ваальсовому притяганню між алкільними групами з довгим -ланцюгом і наявності бензольних кілець ця захисна плівка має гарну термостійкість і високу температуру розкладання. У подальшому високотемпературному зварювальному середовищі цю захисну плівку можна легко та швидко видалити за допомогою флюсу, дозволяючи відкритій чистій мідній поверхні з’єднатися з розплавленим припоєм за дуже короткий період часу, утворюючи міцне паяне з’єднання.
Процес OSP має відносно низьку вартість і не є складним, що робить його придатним для-великого виробництва. І він може підтримувати хорошу паяність контактних площадок, забезпечуючи якість зварювання. Але він також має деякі недоліки, такі як шар тонкої плівки, що призводить до обмеженого часу зберігання, і антиоксидантна ефективність схильна до зниження з часом і змінами навколишнього середовища; Нестійкий до високих температур, обмежений у сценаріях, які вимагають кількох високо{3}}температурних процесів; Зварювальне середовище має суворі вимоги, і такі фактори, як забруднення та вологість у навколишньому середовищі, можуть легко вплинути на продуктивність і якість зварювання.
іммерсійне золото
Цей процес передбачає нанесення шару нікелю на поверхню друкованої плати, а потім шару золота. Шар нікелю може блокувати дифузію міді, тоді як шар золота має хорошу стійкість до окислення та провідність, що може значно покращити продуктивність та надійність друкованої плати. Процес хімічного нікелювання є зрілим, з достатнім запасом, придатним для-безсвинцевого паяння. Однак вартість цього процесу відносно висока, а його поверхня недостатньо гладка, що ускладнює зварювання компонентів з дрібним кроком.
Занурення в срібло
Процес занурення в срібло може утворити рівномірний шар срібла на поверхні друкованої плати з хорошою стійкістю до окислення та здатністю до спаювання. Під шаром срібла немає шару нікелю, тому іммерсійне срібло не таке фізично міцне, як нікелеве чи іммерсійне золото. Срібний шар піддається подвійному шляху корозії під впливом повітря. Під час хімічного окислення 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O утворює жовтий оксидний шар; При електрохімічній корозії Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ утворює чорні сульфіди. При відносній вологості більше 60% швидкість корозії зростає втричі; У середовищах,-які містять сірку, як-от гумова упаковка, видима зміна кольору може відбутися протягом 24 годин.
занурення жерсті
Процес занурення олова покриває поверхню друкованої плати шаром олова, який може ефективно запобігати окисленню. Оскільки в основі всіх припоїв є олово, шар олова може відповідати будь-якому типу припою. Однак друковані плати, оброблені за допомогою процесів занурення олова в минулому, були схильні до проблем з олов’яними нитками, а під час процесу пайки олов’яні нитки та міграція олова створювали серйозні проблеми для надійності. Пізніше, шляхом додавання органічних добавок до розчину для занурення олова, структура шару олова була перетворена на частинки, подолавши вище-згадані труднощі та маючи гарну термічну стабільність і зварюваність. Час зберігання занурених олов'яних пластин обмежений, і якщо залишити їх занадто довго, на їх поверхні утворюється оксид олова, що вплине на ефект зварювання. Тому необхідно суворо дотримуватися порядку занурення жерсті при складанні.
Вирівнювання гарячим повітрям
Вирівнювання гарячим повітрям, також відоме як вирівнювання припою гарячим повітрям, широко відоме як напилення олова. Цей процес передбачає покриття поверхні друкованої плати розплавленим олов’яно-свинцевим припоєм. Зараз частіше використовується безсвинцевий припій, а потім для вирівнювання припою використовується нагріте стиснене повітря, утворюючи шар покриття, який може ефективно протистояти окисленню міді та забезпечувати чудову паяність. Під час кондиціонування гарячим повітрям припій взаємодіє з міддю, утворюючи металеві сполуки міді та олова на стику. Цей процес поділяється на вертикальний і горизонтальний типи, причому горизонтальний тип, як правило, вважається більш вигідним через більш рівномірне покриття та можливість досягти автоматизованого виробництва. Загальний процес включає такі етапи, як мікротравлення, попередній нагрів, нанесення флюсу, напилення олова та очищення. Процес вирівнювання гарячим повітрям є зрілим, має відносно низьку вартість і гарну здатність до паяння, придатний для-безсвинцевого паяння. Але його поверхня недостатньо гладка, що ускладнює зварювання компонентів з дрібним кроком, а свинець, що містить HASL, також стикається з екологічними проблемами.
підрум'янювання
У процесі виробництва багато{0}}шарових друкованих плат обробка внутрішньої поверхні мідної фольги має вирішальне значення для якості ламінування, а процес коричневого кольору широко використовується в цьому процесі. Його серцевина полягає в утворенні пористої плівки оксиду міді або оксиду міді на поверхні міді за допомогою хімічної реакції окислення. Під дією лужних окислювачів мідь вступає в реакції окиснення: 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e ⁻. Потемніння не тільки забезпечує хорошу міжшарову адгезію, але й покращує змочуваність смоли під час процесу ламінування. Пориста структура шару підрум’янювання збільшує площу поверхні мідної фольги, сприяючи проникненню смоли та заповненню мікропор, зменшуючи бульбашки та порожнечі під час ламінування, посилюючи механічну силу відкушування та зменшуючи ризик розшарування. У термоциклі друкованої плати напруга може бути розподілена більш рівномірно, зменшуючи ризик розшарування між шарами та покращуючи теплову надійність. Однак, якщо не контролювати належним чином, надмірне окислення може зробити шар оксиду занадто товстим і крихким, зменшуючи міцність з’єднання; Нерівномірне окислення може призвести до непостійних зв'язувальних сил і збільшити ризик розшарування; Якщо перед наступним ламінуванням відбувається забруднення потемніння, наприклад вбирання вологи або пошкодження оксидної плівки, це також може призвести до зниження міцності з’єднання. Товщина оксидного шару зазвичай контролюється в межах 0,5-1,5 мкм. Перед коричневим кольором використовується процес мікротравлення для видалення оксидів і органічних забруднювачів з поверхні міді. Звичайні мікротравлювачі включають персульфат амонію або системи пероксиду водню сірчаної кислоти. Розчини для потемніння зазвичай складаються з лужних окислювачів, комплексоутворювачів і стабілізаторів. Регулюючи умови окислення, можна отримати оптимальне співвідношення CuO/CuO₂O, щоб збалансувати міцність зв’язування та термостійкість. Мідна поверхня після коричневого кольору схильна до впливу вологи або забруднення повітря, і зазвичай вимагає антиоксидантної обробки перед ламінуванням, наприклад, використанням органічних захисних шарів, таких як бензотріазол або інші антиоксиданти, а також сухого зберігання, щоб уникнути поглинання вологи та зменшити ризик погіршення.
Інші заходи щодо стійкості друкованих плат до окислення
Вибір матеріалу
Вибір високоякісних-підкладок і металевих матеріалів має вирішальне значення в процесі виробництва друкованих плат. Високоякісні субстрати мають хороші ізоляційні властивості та стабільність, які можуть ефективно блокувати проникнення кисню та вологи. Водночас за допомогою металевих покриттів із сильними антиоксидантними властивостями, таких як позолота, сріблення, лудіння тощо, на поверхні металевої схеми можна утворити захисну плівку для запобігання реакцій окислення. Наприклад, у деяких високоякісних електронних продуктах безкисневу мідну фольгу з чудовою стійкістю до окислення використовують як мідний -матеріал для підвищення загальної стійкості друкованої плати до окислення.
екологічний контроль
Розумне середовище зберігання та використання однаково важливо для стійкості друкованої плати до окислення. Під час виробництва, зберігання та транспортування друкованих плат слід суворо контролювати температуру та вологість навколишнього середовища, щоб уникнути впливу на друковані плати високої температури, високої вологості або середовищ, що містять забруднюючі речовини. Наприклад, зберігання друкованих плат у середовищі з контрольованою відносною вологістю від 40% -60% і температурою від 20 до 25 градусів може ефективно сповільнити швидкість окислення. У той же час виберіть відповідні пакувальні матеріали, такі як вологостійкі пакети, пінопластові коробки тощо, щоб забезпечити цілісність і якість друкованої плати. Для оголених плит, які ще не зібрані, вакуумна упаковка може ефективно ізолювати повітря та затримувати процес окислення.
Оптимізація виробничого процесу
Оптимізація виробничого процесу може зменшити час впливу повітря на друковані плати під час виробничого процесу, а також знизити ризик окислення. Наприклад, використовуючи автоматизоване обладнання для швидкого завершення переходу від травлення до паяльної маски, можна уникнути непотрібного часу очікування. Використання антиоксидантних розчинів для обробки мідних поверхонь на певних етапах виробництва друкованих плат може забезпечити тимчасовий захист мідної поверхні за короткий проміжок часу до початку наступного процесу.