Com a component bàsic dels productes electrònics, el rendiment i la qualitat de la placa de circuit imprès afecten directament l'estabilitat i la fiabilitat de tot el dispositiu electrònic. Entre els molts factors que afecten el rendiment de la placa de circuit imprès, la capacitat antioxidant té un paper crucial.
Els perills de l'oxidació de la placa de circuit imprès
La placa de circuit imprès es compon principalment de línies conductores, substrats aïllants i diversos components electrònics. En l'ús diari, les plaques de circuits impresos es troben amb diversos reptes ambientals i l'oxidació és un problema que no es pot ignorar. L'oxigen, la humitat i diversos contaminants de l'aire poden reaccionar químicament amb els cables metàl·lics de la placa de circuit imprès, provocant corrosió, augment de la resistència, transmissió del senyal inestable i fins i tot fallades del circuit. Especialment les peces metàl·liques, com ara les línies de làmines de coure i les juntes de soldadura de les plaques de circuit imprès, són propenses a reaccionar amb l'oxigen de l'aire, generant òxids. Aquests òxids poden augmentar la resistència del circuit, interferir amb l'estabilitat de la transmissió del senyal i, en casos greus, provocar interrupcions del circuit, provocant que els dispositius electrònics no funcionin correctament.
Procés antioxidant
Màscara de soldadura orgànica
Aquest és un procés d'anti-oxidació de plaques de circuit imprès que s'utilitza habitualment, que genera una fina pel·lícula protectora orgànica a la superfície de la placa de circuit imprès per aïllar el metall de l'aire, exercint així efectes anti-oxidants. El principi es basa en l'enllaç químic. Prenent com a exemple l'OSP azol comú, l'anell d'imidazol dels compostos orgànics d'alquilbenzimidazol pot formar un enllaç de coordinació amb els electrons 3d10 dels àtoms de coure, formant així complexos de coure alquilbenzimidazol. Durant el procés de recobriment, primer es recobreix la primera capa, que adsorbeix coure. Aleshores, la segona capa de molècules de recobriment orgànic es combina amb el coure i aquest procés es repeteix fins que es forma una estructura composta per moltes molècules de recobriment orgànic. Finalment, a la superfície de coure es forma una capa protectora amb un gruix generalment entre 0,2-0,5 µm. A més, a causa de l'atracció de Van der Waals entre els grups alquils de cadena llarga-i la presència d'anells de benzè, aquesta pel·lícula protectora té una bona resistència a la calor i una alta temperatura de descomposició. En el posterior entorn de soldadura a alta temperatura, aquesta pel·lícula protectora es pot eliminar fàcilment i ràpidament pel flux, permetent que la superfície de coure neta exposada s'uneixi a la soldadura fosa en un període de temps molt curt, formant una junta de soldadura ferma.
El procés OSP té un cost relativament baix i no és complicat, el que el fa adequat per a la producció a gran-escala. I pot mantenir una bona soldabilitat de les pastilles de soldadura, assegurant la qualitat de la soldadura. Però també té alguns inconvenients, com ara la capa de pel·lícula fina que condueix a un temps d'emmagatzematge limitat, i el rendiment antioxidant és propens a disminuir amb el temps i els canvis ambientals; No resistent a altes temperatures, limitat en escenaris que requereixen diversos processos d'alta-temperatura; L'entorn de soldadura té requisits estrictes i factors com ara les impureses i la humitat de l'entorn poden afectar fàcilment el seu rendiment i la qualitat de la soldadura.
immersió d'or
Aquest procés consisteix a dipositar una capa de níquel a la superfície de la placa de circuit imprès, seguida d'una capa d'or. La capa de níquel pot bloquejar la difusió del coure, mentre que la capa d'or té una bona resistència a l'oxidació i conductivitat, cosa que pot millorar significativament el rendiment i la fiabilitat de la placa de circuit imprès. El procés de revestiment d'or de níquel químic és madur, amb un subministrament suficient, adequat per a la soldadura-sense plom. Tanmateix, el cost d'aquest procés és relativament elevat i la seva superfície no és prou llisa, cosa que dificulta la soldadura de components de pas fi.
Immersió en plata
El procés d'immersió de plata pot formar una capa uniforme de plata a la superfície de la placa de circuit imprès, amb bona resistència a l'oxidació i soldabilitat. No hi ha cap capa de níquel a sota de la capa de plata, de manera que la plata d'immersió no és tan forta físicament com el niquelat/immersió d'or sense electros. La capa de plata experimentarà una doble via de corrosió quan s'exposa a l'aire. Sota oxidació química, 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O forma una capa d'òxid groc; En la corrosió electroquímica, Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ produeix sulfurs negres. Quan la humitat relativa és superior al 60%, la taxa de corrosió augmenta tres vegades; En entorns-que contenen sofre, com ara envasos de cautxú, es pot produir una decoloració visible en 24 hores.
immersió de llauna
El procés d'immersió d'estany cobreix la superfície de la placa de circuit imprès amb una capa d'estany, que pot prevenir eficaçment l'oxidació. Com que tots els materials de soldadura es basen en estany, la capa d'estany pot coincidir amb qualsevol tipus de soldadura. Tanmateix, les plaques de circuits impresos tractades amb processos d'immersió d'estany en el passat eren propenses a problemes de bigotis d'estany, i durant el procés de soldadura, els fenòmens de migració de bigotis i estany van plantejar seriosos reptes per a la fiabilitat. Més tard, afegint additius orgànics a la solució d'immersió d'estany, l'estructura de la capa d'estany es va transformar en partícules, superant les dificultats-esmentades anteriorment i posseint una bona estabilitat tèrmica i soldabilitat. El temps d'emmagatzematge de les plaques de llauna d'immersió és limitat i, si es deixa massa temps, es formarà òxid d'estany a la seva superfície, que afectarà l'efecte de la soldadura. Per tant, cal seguir estrictament l'ordre de la llauna d'immersió durant el muntatge.
Anivellació d'aire calent
Anivellació d'aire calent, també coneguda com a nivell de soldadura d'aire calent, comunament coneguda com a polvorització d'estany. Aquest procés consisteix a recobrir la superfície d'una placa de circuit imprès amb soldadura de plom d'estany fos. Avui en dia, la soldadura sense plom-s'utilitza més habitualment, i després s'utilitza aire comprimit per escalfar la soldadura per anivellar la soldadura, formant una capa de recobriment que pot resistir eficaçment l'oxidació del coure i proporcionar una excel·lent soldabilitat. Durant l'aire condicionat calent, la soldadura interacciona amb el coure per formar compostos metàl·lics de coure estany a la unió. Aquest procés es divideix en tipus vertical i horitzontal, i el tipus horitzontal es considera generalment més avantatjós pel seu recobriment més uniforme i la capacitat d'aconseguir una producció automatitzada. El procés general inclou passos com ara microgravat, preescalfament, recobriment de flux, polvorització d'estany i neteja. El procés d'anivellament d'aire calent és madur, amb un cost relativament baix i una bona soldabilitat, adequat per a la soldadura-sense plom. Però la seva superfície no és prou llisa, cosa que dificulta la soldadura de components de pas fi, i el plom que conté HASL també s'enfronta a problemes mediambientals.
enrossint
En el procés de fabricació de plaques de circuits impresos multi-capes, el tractament de la superfície interior de la làmina de coure és crucial per a la qualitat de la laminació, i el procés d'enrossament s'utilitza àmpliament. El seu nucli és formar una pel·lícula porosa d'òxid de coure o d'òxid cupros a la superfície del coure mitjançant una reacció d'oxidació química. Sota l'acció dels oxidants alcalins, el coure experimenta reaccions d'oxidació, amb 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O{+2e ⁻. Browning no només proporciona una bona adhesió entre capes, sinó que també millora la humectabilitat de la resina durant el procés de laminació. L'estructura porosa de la capa daurada augmenta la superfície de la làmina de coure, facilitant la penetració de la resina i l'ompliment de microporus, reduint les bombolles i els buits durant la laminació, millorant la força de mossegada mecànica i reduint el risc de delaminació. En el cicle tèrmic de la placa de circuit imprès, l'estrès es pot distribuir de manera més uniforme, reduint el risc de delaminació entre capes i millorant la fiabilitat tèrmica. Tanmateix, si no es controla adequadament, l'oxidació excessiva pot fer que la capa d'òxid sigui massa gruixuda i trencadissa, reduint la força d'unió; L'oxidació desigual pot provocar forces d'unió inconsistents i augmentar el risc de delaminació; Si el daurament es contamina abans de la laminació posterior, com ara l'absorció d'humitat o el dany a la pel·lícula d'òxid, també pot provocar una disminució de la força d'unió. El gruix de la capa d'òxid se sol controlar entre 0,5-1,5 μm. Abans del daurat, s'utilitza un procés de microgravat per eliminar els òxids i els contaminants orgànics de la superfície del coure. Els microagents de gravat comuns inclouen persulfat d'amoni o sistemes de peròxid d'hidrogen d'àcid sulfúric. Les solucions de marronatge solen estar compostes per oxidants alcalins, agents complexants i estabilitzadors. Ajustant les condicions d'oxidació, es pot obtenir la relació òptima CuO/CuO ₂ O per equilibrar la força d'unió i la resistència a la calor. La superfície de coure després del daurat és propensa a la humitat o la contaminació de l'aire, i normalment requereix un tractament antioxidant abans de la laminació, com ara l'ús de capes protectores orgàniques com el benzotriazol o altres antioxidants, així com l'emmagatzematge en sec per evitar l'absorció d'humitat i reduir el risc de deteriorament.
Altres mesures per a la resistència a l'oxidació de la placa de circuit imprès
Selecció de material
L'elecció de substrats i materials metàl·lics d'alta-qualitat és crucial en el procés de fabricació de plaques de circuit imprès. Els substrats d'alta qualitat tenen bones propietats d'aïllament i estabilitat, que poden bloquejar eficaçment la invasió d'oxigen i humitat. Mentrestant, mitjançant l'ús de recobriments metàl·lics amb fortes propietats antioxidants, com ara xapat daurat, platejat, estanyat, etc., es pot formar una pel·lícula protectora a la superfície del circuit metàl·lic per evitar que es produeixin reaccions d'oxidació. Per exemple, en alguns productes electrònics-de gamma alta, s'utilitza una làmina de coure lliure d'oxigen amb una excel·lent resistència a l'oxidació com a material recobert de coure- per millorar la resistència general a l'oxidació de la placa de circuit imprès.
control ambiental
Un entorn d'emmagatzematge i ús raonable és igualment crucial per a la resistència a l'oxidació de la placa de circuit imprès. Durant la producció, l'emmagatzematge i el transport de plaques de circuits impresos, la temperatura i la humitat de l'entorn s'han de controlar estrictament per evitar exposar les plaques de circuits impresos a altes temperatures, humitat elevada o ambients que contenen contaminants. Per exemple, emmagatzemar plaques de circuits impresos en un entorn amb una humitat relativa controlada entre un 40% -60% i una temperatura controlada entre 20 graus i 25 graus pot reduir efectivament la velocitat d'oxidació. Al mateix temps, seleccioneu els materials d'embalatge adequats, com ara bosses a prova d'humitat, caixes d'escuma, etc., per garantir la integritat i la qualitat de la placa de circuit imprès. Per als taulers nus que encara no s'han muntat, l'envasat al buit pot aïllar eficaçment l'aire i retardar el procés d'oxidació.
Optimització del procés de producció
L'optimització del procés de producció pot reduir el temps d'exposició de les plaques de circuits impresos a l'aire durant el procés de fabricació i també reduir el risc d'oxidació. Per exemple, mitjançant l'ús d'equips automatitzats per completar ràpidament la transició del gravat a la màscara de soldadura, es pot evitar temps d'espera innecessaris. L'ús de solucions antioxidants per tractar superfícies de coure durant etapes específiques de fabricació de plaques de circuit imprès pot proporcionar protecció temporal a la superfície de coure en un curt període de temps fins que comenci el següent procés.