У виробництві друкованих плат процеси обробки поверхні безпосередньо впливають на надійність провідності, стійкість до корозії та термін служби друкованих плат, серед яких осадження золота та напилення олова є двома широко використовуваними процесами. З огляду на питання «який процес є більш довговічним», необхідно виходити з принципу процесу та структурних характеристик у поєднанні з основними параметрами, такими як стійкість до ерозії в навколишньому середовищі, механічне зношування та стабільність електропровідності, щоб зробити об’єктивний висновок - загалом довговічність процесу одержання золота зануренням є кращою, особливо при тривалому-використанні та складних середовищах, із значними перевагами, тоді як процес напилення олова має певні переваги. практичність у конкретних сценаріях.
Що є більш міцним, процес занурення в золото або розпилення олова
1, Принцип процесу та структурні характеристики: «вроджена основа» довговічності
Щоб порівняти довговічність, необхідно спочатку з’ясувати основні відмінності між цими двома процесами: осадження золота – це метод хімічного осадження, який утворює рівномірний і щільний шар золота на поверхні мідної фольги друкованої плати, і зазвичай під шаром золота є шар нікелю як «бар’єр» (композитний шар нікель-золота); Напилення олова – це процес нанесення розплавленого олов’яно-свинцевого сплаву (або олов’яного сплаву без свинцю) на поверхню мідної фольги за допомогою технології вирівнювання гарячим повітрям, утворюючи шар олов’яного сплаву. Структура цього шару полягає в тому, що шар олова безпосередньо прикріплений до мідної фольги без проміжного бар’єрного шару.
З точки зору структурних характеристик, «композитний шар нікелю і золота» процесу осадження золота має невід’ємні переваги: хімічні властивості золота стабільні та не легко реагують з повітрям і вологою, тоді як шар нікелю може ефективно ізолювати мідну фольгу від шару золота, уникаючи дифузії атомів міді в шар золота та впливаючи на провідність, одночасно підвищуючи міцність зв’язку між шаром золота та міддю. фольга; Хоча шар олова в процесі розпилення олова може захистити мідну фольгу, хімічна активність олова вища, ніж у золота, і немає проміжного бар’єрного шару. Тривале використання може легко призвести до взаємної розчинності міді та олова, що призведе до зниження структурної стабільності поверхні. Ця «вроджена структурна відмінність» закладає основу для різниці в довговічності між ними.
2, Стійкість до екологічної ерозії: золото, що тоне, більш стійке до "суворих випробувань"
Під час використання друкованої плати неминуче зіткнутися з ерозією від повітря, вологості та хімічних речовин (таких як піт і промисловий пил). Стійкість до корозії є ключовим показником для вимірювання довговічності - це основна перевага процесу занурення в золото.
Процес тонучого золота: анти-корозійний "відмінник"
Золото в шарі занурення має надзвичайно сильну хімічну інертність, і навіть у середовищі з високою вологістю та високим вмістом соляних бризок (наприклад, промислове контрольне обладнання, зовнішні базові станції зв’язку) воно нелегко окислюється, іржавіє або корозує; Шар нікелю додатково підвищує стійкість до корозії, що може запобігти проникненню шкідливих речовин у мідну фольгу та запобігти корозії мідної фольги та спричиненню розриву ланцюга. У практичному застосуванні друкована плата, яка використовує технологію занурення в золото, може підтримувати плоску поверхню без слідів окислення та майже без погіршення провідності навіть після тривалого-перебування у вологому середовищі.
Процес напилення олова: стійкість до корозії на «рівні прохідної лінії»
Хоча шар олова в процесі напилення олова може тимчасово захистити мідну фольгу, олово схильне до утворення оксидної плівки (тобто «олов’яної іржі») у повітрі, особливо в середовищах з високою вологістю, де швидкість окислення прискорюється; Під впливом кислотних або лужних речовин, таких як піт або промислові відпрацьовані гази, шар олова може зазнати хімічних реакцій, що призведе до корозії та відшарування. Що ще важливіше, немає проміжного бар’єрного шару в шарі напилення олова. Коли в шарі олова з’являться невеликі тріщини, шкідливі речовини ззовні контактуватимуть безпосередньо з мідною фольгою, викликаючи швидку корозію та впливаючи на провідність друкованої плати. Наприклад, друковані плати, які використовують технологію напилення олова в побутових електронних пристроях, можуть мати такі проблеми, як окислення паяних швів і поганий контакт, якщо вони піддаються дії вологого середовища протягом тривалого часу, що може скоротити термін служби обладнання.
3, механічна зносостійкість: тонуче золото більш стійке до "фізичного зносу"
Під час складання та транспортування друкованої плати поверхня стикається з механічними впливами, такими як вставлення та виймання, тертя (наприклад, контакт інструменту під час вставлення та складання з’єднувача), а механічна зносостійкість безпосередньо впливає на її «зносостійкість» - процес занурення в золото також є більш вигідним у цьому вимірі.
Процес опускання золота: зносостійкий-«жорсткий бар’єр»
Хоча твердість золота в шарі занурення не є надзвичайно високою, твердість шару нікелю набагато вища, ніж шару олова, і загальний «композитний шар нікелю з золотом» має хорошу механічну міцність. У таких сценаріях, як підключення та від’єднання роз’ємів і незначне тертя, позолочений шар менш схильний до подряпин і відшарування та може зберігати цілісність поверхні протягом тривалого часу; Навіть за певних зовнішніх впливів шар нікелю може зменшити тиск і запобігти прямому пошкодженню шару золота. Наприклад, для друкованих плат USB-інтерфейсу, які часто підключаються та від’єднуються, швидкість зношування поверхні є набагато повільнішою, ніж процес олов’яного напилення при використанні технології іммерсійного золота, а термін служби інтерфейсу можна подовжити в кілька разів.
Процес напилення олова: зносостійка-"м’яка коротка дошка"
Сплав олова, напилений оловом, має меншу твердість і більш м'яку текстуру, схильний до подряпин, вм'ятин і навіть відшарування під механічною дією. Наприклад, якщо інструмент випадково подряпає олов’яну поверхню під час процесу складання, це, ймовірно, спричинить відшаровування олов’яного шару, оголюючи мідну фольгу знизу; Часте підключення та від’єднання інтерфейсів роз’ємів може призвести до швидкого потоншення олов’яного покриття через знос, що призведе до оголення мідної фольги, окислення та, зрештою, поганого контакту. Ця характеристика «легкість носіння» значно знижує довговічність друкованих плат, виготовлених за технологією напилення олова в сценаріях, які потребують частих механічних операцій.
4, Стабільність провідності: золото, що тоне, забезпечує "довгострокову-надійність"
Довговічність відображається не лише у «відсутності пошкоджень», а й у «відсутності погіршення продуктивності» - стабільність провідності є основою довгострокової-надійної роботи друкованої плати, і в цьому відношенні процес золотого покриття все ще має перевагу.
Процес занурення золота: провідний «стабільний, як камінь»
Золото, нанесене на шар золота, має чудову провідність і стабільні хімічні властивості, і не підвищить стійкість через окислення чи корозію під час тривалого-користування; Шар нікелю може запобігти взаємному розчиненню міді та олова, уникаючи дифузії атомів міді на поверхню та впливаючи на провідність. Таким чином, друковані плати з використанням технології іммерсійного золота можуть підтримувати стабільний поверхневий опір протягом тривалого часу, і навіть після багатьох років використання їх показники провідності залишаються майже незмінними, що робить їх особливо придатними для сценаріїв, які потребують високої стабільності провідності, таких як точні інструменти та високо-частотне комунікаційне обладнання.
Процес напилення олова: провідний «легко коливатися»
Хоча олово, розпилене на шар олова, має певну провідність, воно схильне до утворення оксидних плівок під час тривалого -користування, що призводить до збільшення опору поверхні; Тим часом явище взаємної розчинності міді та олова поступово збільшує вміст міді в шарі олова, що ще більше впливає на провідність. Наприклад, друкована плата, яка використовує технологію напилення олова, може мати такі проблеми, як збільшення опору припою та ослаблення передачі сигналу після 1-2 років використання. Для високоточних схем, таких як схеми отримання сигналу датчика, це коливання продуктивності може призвести до збільшення похибок вимірювань і навіть несправності обладнання.
5, Виняток для особливих сценаріїв: практичність процесу розпилення олова
Хоча процес занурення в золото має кращу загальну довговічність, процес розпилення олова все ще має певну цінність у певних сценаріях і не є «повністю непридатним для використання» -, головним чином через «низьку вартість» і «особливі потреби зварювання».
У сценаріях, де довговічність не є високою вимогою, а середовище використання є м’яким (наприклад, звичайні побутові електронні пристрої та одноразові споживчі електронні вироби), вартість процесу напилення олова набагато нижча, ніж процес напилення зануреного золота, і воно може задовольнити основні потреби щодо провідності та захисту; Крім того, олов’яний сплав у розпиленому олов’яному шарі має нижчу температуру плавлення, а в традиційному процесі пайки хвилею ефективність зварювання краща, ніж у зануреного золота (занурення в золотий пайок вимагає контролю температури, щоб уникнути надмірної реакції між шаром золота та припоєм). Однак слід зазначити, що в таких сценаріях термін служби друкованої плати, виготовленої за допомогою процесу напилення олова, зазвичай менший, як правило, 1-3 роки, тоді як друкована плата, виготовлена методом золотого покриття, може мати термін служби до 5-10 років або навіть довше.