PCB pinnatöötluse kõige põhilisem eesmärk on tagada hea keevitatavus või elektrilised omadused. Kuna vask leidub looduses õhus oksiidide kujul, on ebatõenäoline, et see säilib pikka aega algse vasena, seega tuleb seda vasega töödelda.
PCB pinnatöötlusprotsesse on palju. Levinumad on tasapinnalised, orgaanilised keevituskaitsevahendid (OSP), täisnikkeldatud kuld, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, keemiline nikkel, kuld ja galvaaniline kõvakulla. Sümptomid.
1. Kuum õhk on tasane (pihustuspurk)
Kuuma õhu tasandamise protsessi üldine protsess on: mikroerosioon → eelsoojendus → katte keevitamine → pihustustina → puhastamine.
Kuuma õhuga keevitamine (tuntud ka kui tinapihustamine) on protsess, mille käigus kaetakse trükkplaadi pinnale keevitatud sulav tina (plii) ja kuumutatakse õhu kokkusurumist (puhumist), et moodustada vaseoksüdatsioonivastane kiht. See tagab ka hea keevitatavuse kattekihi. Kogu kuuma õhu keevitus moodustab vase ja tina metalli vahelise ühendühendi. Trükkplaat vajub tavaliselt sulavasse keevitusvette; tuulenuga puhub enne keevitamist keevitatud vedeliku tasapinnale.
Soojusliku tuule tase jaguneb kahte tüüpi: vertikaalne ja horisontaalne. Üldiselt arvatakse, et horisontaalne tüüp on parem. Peamiselt on horisontaalne kuuma õhu alaldikiht suhteliselt ühtlane, mis võimaldab automatiseeritud tootmist.
Eelised: pikem säilitusaeg; pärast trükkplaadi valmimist on vase pind täiesti märg (tina on enne keevitamist täielikult kaetud); sobib plii keevitamiseks; väljaarendatud protsess, madal hind, sobib visuaalseks kontrolliks ja elektriliseks testimiseks
Puudused: Ei sobi liinide sidumiseks; pinna tasasuse probleemi tõttu on ka SMT-l piirangud; ei sobi kontaktlülitite disainiks. Tina pihustamise ajal lahustub vask ja plaat on kõrge temperatuuriga. Eriti paksude või õhukeste plaatide puhul on tina pihustamine piiratud ja tootmisprotsess on ebamugav.
2, orgaanilise keevitatavuse kaitsevahend (OSP)
Üldine protsess on: rasvaärastus –> mikrosöövitus –> peitsimine –> puhta veega puhastamine –> orgaaniline kate –> puhastamine ning protsessi juhtimine on töötlemisprotsessi suhteliselt lihtne näidata.
OSP on trükkplaatide (PCB) vaskfooliumiga pinnatöötlusprotsess vastavalt RoHS-direktiivi nõuetele. OSP on lühend sõnadest Organic Solderability Preservatives, tuntud ka kui orgaanilised jootetavuse säilitusained, inglise keeles Preflux. Lihtsamalt öeldes on OSP keemiliselt kasvatatud orgaaniline kattekile puhtal ja paljal vaskpinnal. Sellel kilel on oksüdatsiooni-, kuumalöögi- ja niiskuskindlus, mis kaitseb vaskpinda tavalises keskkonnas roostetamise eest (oksüdeerumine või vulkaniseerimine jne). Järgneva kõrge temperatuuriga keevitamise korral tuleb see kaitsekile aga kiiresti ja kergesti eemaldada, et avatud puhas vaskpind saaks väga lühikese aja jooksul sulajoodisega ühendada, moodustades tahke jooteühenduse.
Eelised: Protsess on lihtne, pind on väga tasane, sobib pliivabaks keevitamiseks ja SMT-ks. Lihtne ümber töödelda, mugav tootmisoperatsioon, sobib horisontaalse liiniga töötamiseks. Plaat sobib mitmekordseks töötlemiseks (nt OSP+ENIG). Madal hind, keskkonnasõbralik.
Puudused: piiratav tagasivoolukeevituskordade arv (mitmekordsel keevitamisel paksus kile hävib, põhimõtteliselt kaks korda pole probleemi). Ei sobi krimpsutehnoloogia jaoks ega traadi sidumiseks. Visuaalne ja elektriline tuvastamine pole mugavad. SMT puhul on vaja N2-gaasi kaitset. SMT ümbertöötlemine ei sobi. Kõrged ladustamisnõuded.
3, kogu plaat on kaetud nikkelkullaga
Nikkelkatmine on trükkplaadi pinnajuhi katmine esmalt niklikihiga ja seejärel kullakihiga. Nikkelkatmine on peamiselt mõeldud kulla ja vase vahelise difusiooni vältimiseks. Nikkelkatmist on kahte tüüpi: pehme kullakatmine (puhas kuld, kulla pind ei paista läikiv) ja kõva kullakatmine (sile ja kõva pind, kulumiskindel, sisaldab ka muid elemente, näiteks koobaltit, kulla pind paistab heledam). Pehmet kulda kasutatakse peamiselt kullatraadi kiipide pakkimiseks; kõva kulda kasutatakse peamiselt keevitamata elektriühendustes.
Eelised: Pikk säilivusaeg >12 kuud. Sobib kontaktlülitite ja kullatud juhtmetega sidumise jaoks. Sobib elektrikatseteks.
Nõrkus: Kõrgem hind, paksem kuld. Galvaaniliselt kaetud sõrmed vajavad täiendavat juhtmejuhtivust. Kuna kulla paksus ei ole ühtlane, võib liiga paks kuld keevitamisel põhjustada jootekoha haprumist, mis mõjutab tugevust. Galvaanilise pinna ühtluse probleem. Galvaaniliselt kaetud uuskuld ei kata traadi serva. Ei sobi alumiiniumtraadi ühendamiseks.
4. Kuldne valamu
Üldine protsess on järgmine: marineerimine ja puhastamine –> mikrokorrosioon –> eelleostus –> aktiveerimine –> elektrolüüsita nikeldamine –> keemiline kullaleostus; Protsessis on 6 keemiapaaki, mis hõlmavad ligi 100 tüüpi kemikaale, ja protsess on keerulisem.
Vajuv kuld on mähitud vase pinnale paksu, elektriliselt hea nikkel-kulla sulamiga, mis kaitseb trükkplaati pikka aega; lisaks on sellel ka keskkonnataluvus, mida teistel pinnatöötlusprotsessidel pole. Lisaks võib vajuv kuld takistada ka vase lahustumist, mis on kasulik pliivabale montaažile.
Eelised: ei oksüdeeru kergesti, säilib kaua, pind on tasane, sobib peene vahega tihvtide ja väikeste jooteühendustega komponentide keevitamiseks. Eelistatud on nuppudega trükkplaat (näiteks mobiiltelefonide plaat). Tagasivoolukeevitust saab korrata mitu korda ilma keevitatavuse olulise kadumiseta. Seda saab kasutada COB (Chip On Board) juhtmestiku alusmaterjalina.
Puudused: kõrge hind, halb keevitustugevus, kuna kasutatakse mittegalvaanilist niklitöötlust, tekivad kergesti musta ketta probleemid. Niklikiht oksüdeerub aja jooksul ja pikaajaline töökindlus on probleemiks.
5. Uppuv tina
Kuna kõik praegused joodised on tina baasil, saab tinakihti sobitada mis tahes tüüpi joodisega. Tina uputamise protsess võib moodustada lamedaid vask-tina metallidevahelisi ühendeid, mis annab uppuvale tinale sama hea joodetavuse kui kuuma õhu tasandamisele, ilma kuuma õhu tasandamise peavalu tekitamata; Tinaplaati ei saa liiga kaua säilitada ja kokkupanek tuleb läbi viia tina uputamise järjekorras.
Eelised: Sobib horisontaaljoonte tootmiseks. Sobib peenjoonte töötlemiseks, sobib pliivabaks keevitamiseks, eriti sobiv pressimistehnoloogia jaoks. Väga hea tasasus, sobib SMT jaoks.
Puudused: Tinavurrude kasvu kontrollimiseks on vaja häid säilitustingimusi, eelistatavalt mitte kauem kui 6 kuud. Ei sobi kontaktlülitite disainimiseks. Tootmisprotsessis on keevituskindluse kile protsess suhteliselt kõrge, vastasel juhul kukub keevituskindluse kile maha. Mitmekordse keevitamise korral on parim kaitse N2 gaasiga. Elektriline mõõtmine on samuti probleem.
6. Vajuv hõbe
Hõbedastamise protsess on orgaanilise katmise ja elektrolüüsita nikli/kullamise vahepealne protsess ning see on suhteliselt lihtne ja kiire. Isegi kuumuse, niiskuse ja reostusega kokkupuutel säilitab hõbe hea keevitatavuse, kuid kaotab oma läike. Hõbetamisel ei ole elektrolüüsita nikli/kullamise head füüsikalist tugevust, kuna hõbedakihi all ei ole niklit.
Eelised: Lihtne protsess, sobib pliivabaks keevitamiseks, SMT. Väga tasane pind, madal hind, sobib väga peente joonte jaoks.
Puudused: Kõrged ladustamisnõuded, kergesti saastuv. Keevitustugevus on altid probleemidele (mikroõõnsuste probleem). Keevitustakistuse kile all oleva vase puhul on lihtne elektromigratsiooni ja Javani hammustamise fenomeni tekkimine. Elektriline mõõtmine on samuti probleem.
7, keemiline nikkel-pallaadium
Võrreldes kulla sadestamisega on nikli ja kulla vahel täiendav pallaadiumikiht, mis aitab vältida asendusreaktsioonist tingitud korrosiooni ja täielikult ette valmistada kulla sadestamist. Kuld on tihedalt pallaadiumiga kaetud, mis tagab hea kontaktpinna.
Eelised: Sobib pliivabaks keevitamiseks. Väga tasane pind, sobib SMT jaoks. Läbivad augud võivad olla ka uuskullatud. Pikk säilivusaeg, säilitustingimused ei ole karmid. Sobib elektrikatseteks. Sobib lülitikontaktide disainiks. Sobib alumiiniumtraadi sidumiseks, sobib paksude plaatide jaoks, tugev vastupidavus keskkonnamõjudele.
8. Kõva kulla galvaniseerimine
Toote kulumiskindluse parandamiseks suurendage sisestamise ja eemaldamise arvu ning kõva kulla galvaniseerimist.
PCB pinnatöötlusprotsessi muutused ei ole väga suured, see tundub suhteliselt kauge asi, kuid tuleb märkida, et pikaajalised aeglased muutused toovad kaasa suuri muutusi. Keskkonnakaitsele esitatavate üha suurenevate nõudmiste korral muutub PCB pinnatöötlusprotsess tulevikus kindlasti dramaatiliselt.
Postituse aeg: 05.07.2023
