Como portador chave para transmissão de sinal e conexão de componentes, a estabilidade do desempenho da placa de circuito impresso afeta diretamente a qualidade da operação do equipamento. No entanto, os materiais metálicos nas placas de circuito impresso, especialmente os fios de cobre, são propensos a reações químicas com o oxigênio do ar, levando à oxidação. Placas de circuito impresso oxidadas podem apresentar problemas como aumento da resistência do circuito e diminuição da soldabilidade e, em casos graves, podem até causar quebras de circuito. Portanto, tomar medidas cientificamente eficazes para prevenir a oxidação das placas de circuito impresso tornou-se um elo importante para garantir a confiabilidade dos dispositivos eletrônicos.
1, Analisando os princípios e perigos da oxidação da placa de circuito impresso
a oxidação da placa de circuito impresso é essencialmente uma reação química entre materiais metálicos e substâncias como oxigênio e umidade. Tomando o cobre como exemplo, em um ambiente úmido, o cobre reage primeiro com o oxigênio para formar óxido de cobre, que posteriormente se combina com o dióxido de carbono e a água do ar para formar carbonato de cobre básico. Este processo de oxidação não só altera as propriedades físicas e químicas da superfície metálica, mas também danifica a estrutura cristalina do metal a nível microscópico, levando a uma diminuição da condutividade. Para circuitos de placas de circuito impresso de precisão, as pequenas alterações de resistência causadas pela oxidação podem levar à distorção do sinal, atraso e outros problemas na transmissão de sinais de alta-frequência; No processo de soldagem, a camada de óxido dificultará a infiltração de solda e metal, causando defeitos de soldagem como soldagem virtual e soldagem a frio, além de reduzir a taxa de qualificação do produto.
2, otimizar o processo de tratamento de superfície
(1) Revestimento químico de níquel-ouro
O processo de níquel-ouro sem eletrólito é um método comumente usado para evitar a oxidação da placa de circuito impresso. Este processo deposita primeiro uma camada uniforme de níquel na superfície da placa de circuito impresso, geralmente com espessura de 3 a 5 mícrons. A camada de níquel tem boa estabilidade química e pode isolar efetivamente o contato entre o oxigênio e o cobre subjacente; Posteriormente, uma camada de ouro com espessura de cerca de 0,05-0,1 mícron é depositada na superfície da camada de níquel. As propriedades químicas do ouro são extremamente estáveis e quase não reagem com o oxigênio, aumentando ainda mais o efeito protetor. A superfície da placa de circuito impresso tratada com revestimento de níquel-ouro sem eletrólito é plana e lisa, com excelente soldabilidade, adequada para produtos eletrônicos com altos requisitos de confiabilidade, como equipamentos de estação base de comunicação, instrumentos eletrônicos médicos, etc. A operação inadequada pode resultar em conteúdo anormal de fósforo na camada de níquel e espessura irregular da camada de ouro.
(2) Protetor orgânico de soldabilidade
O protetor de soldabilidade orgânico é uma fina camada de filme protetor orgânico formado na superfície de cobre da placa de circuito impresso, com uma espessura de apenas 0,2-0,5 mícrons. Esta película protetora pode suprimir eficazmente a oxidação do cobre sem afetar a ligação entre a solda e o cobre durante a soldagem. A tecnologia OSP é simples,{4}} econômica e adequada para fiação de placas de circuito impresso de alta densidade, amplamente utilizada na produção de placas de circuito para produtos eletrônicos de consumo, como smartphones e tablets. No entanto, a resistência ao desgaste e a resistência a altas temperaturas do filme OSP são relativamente fracas. Durante o armazenamento e transporte, deve-se prestar atenção à resistência à umidade e a arranhões. Além disso, a vida útil do filme OSP é limitada e geralmente é recomendado concluir a soldagem dentro de 7 a 10 dias após o processamento.
(3) Nivelamento com ar quente
O processo de nivelamento com ar quente consiste em mergulhar a placa de circuito impresso na solda derretida e, em seguida, usar ar quente para remover o excesso de solda, de modo que a solda cubra uniformemente a superfície do cobre. A camada de solda formada por este método é relativamente espessa, o que pode fornecer boa proteção física ao cobre e bloquear a invasão de oxigênio. O processo HASL tradicional usa solda contendo chumbo, que foi gradualmente substituída por HASL-sem chumbo devido a requisitos ambientais. O processo de nivelamento por ar quente tem baixo custo e alta eficiência de produção e é adequado para placas de circuito comuns que não possuem requisitos rígidos de planicidade da superfície. Porém, esse processo apresenta problemas como baixo nivelamento superficial e preenchimento insuficiente de furos, e com o desenvolvimento de produtos eletrônicos voltados à miniaturização e precisão, a aplicação do processo HASL é gradativamente limitada.
3, Aplicação de revestimento protetor
(1) Revestimento de pintura de três provas
Tintas de três provas (à prova-de umidade, antimofo, anti-spray salino) podem formar uma película protetora densa na superfície da placa de circuito impresso, isolando oxigênio, umidade e contato com a placa de circuito. Os tipos comuns de tinta de três provas incluem poliuretano, acrílico, silicone, etc. A tinta de poliuretano de três provas tem boa resistência ao desgaste e flexibilidade, adequada para dispositivos eletrônicos que requerem vibração frequente, como placas de circuito impresso de unidades de controle eletrônico automotivo; A tinta acrílica de três provas tem velocidade de secagem rápida e baixo custo e é comumente usada em produtos eletrônicos de consumo comuns; A tinta tripla de silício orgânico tem excelente resistência a altas temperaturas e à corrosão química e é adequada para placas de circuito que funcionam em ambientes de alta-temperatura, como placas de circuito impresso em equipamentos de controle industrial. Ao aplicar tinta de três provas, a vida antioxidante da placa de circuito impresso pode ser significativamente prolongada, especialmente em ambientes agressivos, onde o efeito protetor é mais pronunciado.
(2) Tecnologia de nano revestimento
A tecnologia de nano revestimento é um novo tipo de método de proteção que surgiu nos últimos anos. Ele utiliza as propriedades especiais de materiais em nanoescala para formar uma camada protetora uniforme, ultra{1}}fina e de alto{2}}desempenho na superfície das placas de circuito impresso. Por exemplo, o nanorevestimento de grafeno, com sua excelente estabilidade química e propriedades de barreira, pode bloquear efetivamente a penetração de moléculas de oxigênio e água, ao mesmo tempo que possui boa condutividade e dissipação de calor, o que pode melhorar o desempenho geral das placas de circuito impresso, evitando a oxidação. A aplicação de nanorrevestimentos pode não apenas aumentar a capacidade antioxidante das placas de circuito impresso, mas também melhorar sua resistência ao desgaste, propriedades anti{5}}estáticas e outras, tornando-as adequadas para produtos eletrônicos-de alta tecnologia, como equipamentos aeroespaciais e placas de circuito de servidores de alto-desempenho.
4, Controle Ambiental e Gestão de Armazenamento
(1) Otimização do ambiente de produção
O controle da temperatura ambiente, da umidade e da qualidade do ar é crucial no processo de produção de placas de circuito impresso. Controlar a umidade relativa na oficina de produção em 40% -60% e manter a temperatura em 20-25 graus pode reduzir a condensação do vapor de água na superfície da placa de circuito impresso e inibir as reações de oxidação. Ao mesmo tempo, instale equipamento de purificação de ar para filtrar substâncias corrosivas como poeira, sulfetos, óxidos de nitrogênio, etc. no ar, para evitar que essas substâncias acelerem a oxidação da placa de circuito impresso. Para a produção de placas de circuito impresso de alta precisão, uma oficina livre de poeira pode ser usada para melhorar ainda mais a limpeza ambiental.
(2) Proteção de armazenamento e transporte
Durante o armazenamento e transporte de placas de circuito impresso, medidas-à prova de umidade e-antioxidação devem ser tomadas. Use sacos-à prova de umidade para embalar placas de circuito impresso e coloque dessecantes, como dessecantes de silicone, dentro dos sacos para absorver a umidade; Para placas de circuito impresso armazenadas por muito tempo, pode-se usar embalagem a vácuo para isolá-las do ar. Durante o transporte, evite vibrações e colisões severas na placa de circuito impresso, evite danos à camada protetora da superfície e preste atenção ao controle de temperatura e umidade no ambiente de transporte para garantir que a placa de circuito impresso esteja sempre em condições adequadas de armazenamento.