המטרה הבסיסית ביותר של טיפול פני השטח של PCB היא להבטיח יכולת ריתוך או תכונות חשמליות טובות. מכיוון שנחושת בטבע נוטה להתקיים בצורת תחמוצות באוויר, סביר להניח שלא תישמר כנחושת המקורית לאורך זמן, ולכן יש לטפל בה בנחושת.
ישנם תהליכים רבים לטיפול פני השטח של PCB. הפריטים הנפוצים הם חומרי הגנה שטוחים, מרותכים אורגניים (OSP), זהב מצופה ניקל מלא של לוחות מודפסים, זהב מצופה ניקל, זהב מצופה ניקל כימי, זהב וציפוי זהב קשה אלקטרוליטי. תסמינים.
1. האוויר החם שטוח (פחית ריסוס)
התהליך הכללי של תהליך יישור באוויר חם הוא: מיקרו-שחיקה → חימום מוקדם → ריתוך ציפוי → פח ריסוס → ניקוי.
אוויר חם הוא שטוח, המכונה גם ריתוך באוויר חם (הידוע בכינויו ריסוס פח), שהוא תהליך של ציפוי הבדיל (עופרת) המותך על פני המעגל המודפס (PCB) וחימום כדי לדחוס את האוויר ליישור (נשיפה) ליצירת שכבה נגד חמצון נחושת. זה יכול גם לספק שכבות ציפוי בעלות יכולת ריתוך טובה. כל הריתוך והנחושת באוויר החם יוצרים תרכובת אינטרדוקטיבית של מתכת נחושת-בדיל בשילוב. המעגל המודפס בדרך כלל שוקע במים המותכים של הריתוך; סכין הרוח נושבת את הנוזל המותך שטוח לפני הריתוך;
רמת הרוח התרמית מחולקת לשני סוגים: אנכית ואופקית. מקובל לחשוב שהסוג האופקי עדיף. בעיקר ששכבת יישור האוויר החם האופקית אחידה יחסית, מה שיכול להשיג ייצור אוטומטי.
יתרונות: זמן אחסון ארוך יותר; לאחר השלמת ה-PCB, פני הנחושת רטובים לחלוטין (הבדיל מכוסה לחלוטין לפני הריתוך); מתאים לריתוך עופרת; תהליך בוגר, עלות נמוכה, מתאים לבדיקה ויזואלית ובדיקות חשמליות
חסרונות: לא מתאים לקשירת קו; עקב בעיית שטוחות פני השטח, ישנן גם מגבלות ב-SMT; לא מתאים לתכנון מתגי מגע. בעת ריסוס בדיל, הנחושת תתמוסס, והלוח עומד בטמפרטורה גבוהה. במיוחד בלוחות עבים או דקים, ריסוס הבדיל מוגבל, ותהליך הייצור אינו נוח.
2, חומר הגנה לריתוך אורגני (OSP)
התהליך הכללי הוא: הסרת שומנים –> מיקרו-איכול –> כבישה –> ניקוי במים טהורים –> ציפוי אורגני –> ניקוי, ובקרת התהליך קלה יחסית להצגת תהליך הטיפול.
OSP הוא תהליך לטיפול בפני השטח של נייר נחושת של מעגלים מודפסים (PCB) בהתאם לדרישות הנחיית RoHS. OSP הוא קיצור של חומרים משמרים אורגניים להלחמה, הידועים גם בשם Preflux באנגלית. במילים פשוטות, OSP הוא שכבת מגן אורגנית שגדלה כימית על משטח נחושת נקי וחשוף. לשכבה זו יש עמידות בפני חמצון, הלם חום ולחות, כדי להגן על משטח הנחושת בסביבה רגילה מפני חלודה (חמצון או גיפור וכו'); עם זאת, בריתוך בטמפרטורות גבוהות לאחר מכן, יש להסיר את שכבת המגן הזו בקלות ובמהירות באמצעות השטף, כך שניתן יהיה לשלב את משטח הנחושת הנקי שנחשף באופן מיידי עם הלחמה מותכת תוך זמן קצר מאוד וליצור חיבור הלחמה מוצק.
יתרונות: התהליך פשוט, המשטח שטוח מאוד, מתאים לריתוך ללא עופרת ול-SMT. קל לעיבוד חוזר, פעולת ייצור נוחה, מתאים לפעולה בקו אופקי. הלוח מתאים לעיבודים מרובים (למשל OSP+ENIG). עלות נמוכה, ידידותי לסביבה.
חסרונות: הגבלת מספר ריתוכים חוזרים (עובי ריתוכים מרובים, הסרט ייהרס, בעצם פעמיים אין בעיה). לא מתאים לטכנולוגיית לחיצה, קשירת חוט. זיהוי ויזואלי וזיהוי חשמלי אינם נוחים. נדרשת הגנה מפני גז N2 עבור SMT. עיבוד חוזר של SMT אינו מתאים. דרישות אחסון גבוהות.
3, כל הצלחת מצופה זהב ניקל
ציפוי ניקל הוא ציפוי פני השטח של מוליך המעגל המודפס (PCB) תחילה בשכבת ניקל ולאחר מכן בשכבת זהב. ציפוי ניקל נועד בעיקר למנוע דיפוזיה בין זהב לנחושת. ישנם שני סוגים של ציפוי זהב ניקל אלקטרוליטי: ציפוי זהב רך (זהב טהור, פני הזהב לא נראים בהירים) וציפוי זהב קשה (פני שטח חלקים וקשים, עמידים בפני שחיקה, מכילים אלמנטים אחרים כמו קובלט, פני הזהב נראים בהירים יותר). זהב רך משמש בעיקר לאריזת חוטי זהב של שבבים; זהב קשה משמש בעיקר בחיבורים חשמליים שאינם מרותכים.
יתרונות: זמן אחסון ארוך >12 חודשים. מתאים לעיצוב מתגי מגע וכריכת חוט זהב. מתאים לבדיקות חשמליות
חולשה: עלות גבוהה יותר, זהב עבה יותר. אצבעות מצופות אלקטרוליטיות דורשות הולכת חוט עיצובית נוספת. מכיוון שעובי הזהב אינו עקבי, כאשר הוא מיועד לריתוך, הוא עלול לגרום לשבירות של מפרק ההלחמה עקב זהב עבה מדי, מה שמשפיע על החוזק. בעיית אחידות פני השטח של הציפוי האלקטרוליטי. ניקל זהב אלקטרוליטי אינו מכסה את קצה החוט. לא מתאים להדבקת חוטי אלומיניום.
4. זהב כיור
התהליך הכללי הוא: ניקוי כבישה –> מיקרוקורוזיה –> שטיפה מקדימה –> הפעלה –> ציפוי ניקל אלקטרולס –> שטיפה כימית של זהב; ישנם 6 מיכלי כימיקלים בתהליך, הכוללים כמעט 100 סוגים של כימיקלים, והתהליך מורכב יותר.
זהב שוקע עטוף בסגסוגת ניקל-זהב עבה ובעלת ערך חשמלי טוב על פני הנחושת, שיכולה להגן על המעגל המודפס (PCB) לאורך זמן; בנוסף, יש לו גם עמידות סביבתית שאין לתהליכי טיפול פני שטח אחרים. בנוסף, זהב שוקע יכול גם למנוע את המסת הנחושת, דבר שיועיל להרכבה נטולת עופרת.
יתרונות: לא קל לחמצון, ניתן לאחסן לאורך זמן, פני השטח שטוחים, מתאים לריתוך פינים בעלי מרווחים דקים ורכיבים עם חיבורי הלחמה קטנים. מועדף על לוח PCB עם כפתורים (כגון לוח טלפון נייד). ניתן לחזור על ריתוך Reflow מספר פעמים מבלי לאבד משמעותית את יכולת הריתוך. ניתן להשתמש בו כחומר בסיס לחיווט COB (Chip On Board).
חסרונות: עלות גבוהה, חוזק ריתוך נמוך, עקב שימוש בתהליך ניקל שאינו מצופה באלקטרוליטי, קל להיווצר בעיות עם דיסק שחור. שכבת הניקל מתחמצנת עם הזמן, ואמינות לטווח ארוך מהווה בעיה.
5. פח שוקע
מכיוון שכל חומרי ההלחמה הנוכחיים מבוססים על בדיל, ניתן להתאים את שכבת הבדיל לכל סוג של הלחמה. תהליך שקיעת הבדיל יכול ליצור תרכובות אינטר-מתכתיות שטוחות של נחושת-בדיל, מה שהופך את הבדיל השוקע לאותה יכולת הלחמה טובה כמו יישור באוויר חם ללא בעיית השיטוח הקשה של יישור באוויר חם; לא ניתן לאחסן את לוח הבדיל למשך זמן רב מדי, וההרכבה חייבת להתבצע בהתאם לסדר שקיעת הבדיל.
יתרונות: מתאים לייצור בקו אופקי. מתאים לעיבוד בקו דק, מתאים לריתוך ללא עופרת, מתאים במיוחד לטכנולוגיית לחיצה. שטוחות טובה מאוד, מתאים ל-SMT.
חסרונות: נדרשים תנאי אחסון טובים, רצוי לא יותר מ-6 חודשים, כדי לשלוט על צמיחת שפם הבדיל. לא מתאים לתכנון מתגי מגע. בתהליך הייצור, התנגדות הסרט לריתוך גבוהה יחסית, אחרת זה יגרום לנשירת הסרט לריתוך. עבור ריתוכים מרובים, הגנה מפני גז N2 היא הטובה ביותר. מדידה חשמלית היא גם בעיה.
6. כסף שוקע
תהליך שקיעת הכסף הוא בין ציפוי אורגני לציפוי ניקל/זהב ללא אלקטרוליטי, התהליך פשוט ומהיר יחסית; אפילו כאשר הוא נחשף לחום, לחות וזיהום, כסף עדיין מסוגל לשמור על יכולת ריתוך טובה, אך יאבד מברקו. לציפוי כסף אין את החוזק הפיזי הטוב של ציפוי ניקל/זהב ללא אלקטרוליטי מכיוון שאין ניקל מתחת לשכבת הכסף.
יתרונות: תהליך פשוט, מתאים לריתוך ללא עופרת, SMT. משטח שטוח מאוד, עלות נמוכה, מתאים לקווים דקים מאוד.
חסרונות: דרישות אחסון גבוהות, קל לזיהום. חוזק הריתוך נוטה לבעיות (בעיית חללים קטנים). קל להיווצר תופעת אלקטרומיגרציה ותופעת עקיצת ג'וואני של נחושת מתחת לשכבת ההתנגדות לריתוך. מדידה חשמלית היא גם בעיה.
7, ניקל פלדיום כימי
בהשוואה לשקיעת זהב, יש שכבה נוספת של פלדיום בין ניקל לזהב, ופלדיום יכול למנוע את תופעת הקורוזיה הנגרמת על ידי תגובת ההחלפה ולהכין את עצמו באופן מלא לשקיעת הזהב. הזהב מצופה היטב בפלדיום, מה שמספק משטח מגע טוב.
יתרונות: מתאים לריתוך ללא עופרת. משטח שטוח מאוד, מתאים לריתוך SMT. חורים עוברים יכולים להיות גם בזהב ניקל. זמן אחסון ארוך, תנאי אחסון אינם קשים. מתאים לבדיקות חשמליות. מתאים לתכנון מגעי מתג. מתאים לקשירת חוטי אלומיניום, מתאים לצלחות עבות, עמידות חזקה בפני התקפות סביבתיות.
8. ציפוי אלקטרוליטי של זהב קשה
על מנת לשפר את עמידות הבלאי של המוצר, יש להגדיל את מספר ההכנסות וההסרות וציפוי האלקטרוליטי של זהב קשה.
שינויים בתהליך טיפול פני השטח של PCB אינם גדולים במיוחד, נראה שמדובר בדבר רחוק יחסית, אך יש לציין ששינויים איטיים וארוכי טווח יובילו לשינויים גדולים. במקרה של קריאות גוברות להגנת הסביבה, תהליך טיפול פני השטח של PCB בהחלט ישתנה באופן דרמטי בעתיד.
זמן פרסום: 05 ביולי 2023
