Hoje, à medida que os dispositivos eletrônicos continuam a se desenvolver em direção à miniaturização e ao alto desempenho, o desempenho das placas de circuito, como principal portador dos sistemas eletrônicos, afeta diretamente a qualidade operacional geral do equipamento. A tecnologia de revestimento de placas de circuito, como um meio importante para melhorar o desempenho das placas de circuito, está recebendo cada vez mais atenção. Ele desempenha um papel fundamental para garantir a operação estável e prolongar a vida útil dos dispositivos eletrônicos, cobrindo a superfície da placa de circuito com uma ou mais películas finas de materiais específicos, dotando a placa de circuito com novas características funcionais, como condutividade aprimorada, resistência à oxidação aprimorada e soldabilidade aprimorada.
1, O propósito e o significado do revestimento da placa de circuito
(1) Proteja as placas de circuito da erosão ambiental
Durante o uso de placas de circuito, elas enfrentarão vários fatores ambientais complexos, como ar úmido, gases corrosivos, poeira, etc. Esses fatores irão corroer gradualmente as linhas de metal na superfície da placa de circuito, causando oxidação da folha de cobre, corrosão da linha e, por fim, levando a falhas no circuito. O revestimento pode formar uma película protetora densa na superfície da placa de circuito, isolando efetivamente o contato direto entre o ambiente externo e a placa de circuito e diminuindo a taxa de oxidação e corrosão do metal. Por exemplo, em ambientes agressivos, como áreas costeiras ou perto de empresas químicas, as placas de circuito revestidas podem ter uma vida útil várias vezes maior do que as placas de circuito não revestidas.
(2) Melhorar o desempenho elétrico das placas de circuito
Alguns materiais de revestimento possuem boa condutividade. Ao revestir a superfície da placa de circuito com esses materiais, a resistência do circuito pode ser reduzida e a eficiência e estabilidade da transmissão do sinal podem ser melhoradas. Em circuitos de alta-frequência, a velocidade de transmissão do sinal é rápida e a frequência é alta, exigindo correspondência de impedância extremamente alta do circuito. O revestimento apropriado pode otimizar as características de impedância do circuito, reduzir a reflexão e a perda do sinal e garantir transmissão de alta-qualidade de sinais de alta-frequência. Além disso, alguns revestimentos também possuem propriedades de isolamento, que podem formar uma camada de isolamento na placa de circuito, isolar linhas com potenciais diferentes, evitar curtos-circuitos e melhorar ainda mais a confiabilidade elétrica da placa de circuito.
(3) Melhorar a soldabilidade das placas de circuito
Uma boa soldabilidade é a chave para garantir uma conexão confiável entre componentes eletrônicos e placas de circuito durante o processo de montagem das placas de circuito. No entanto, a oxidação, a contaminação e outros problemas na superfície da placa de circuito podem reduzir a sua soldabilidade, levando a defeitos como soldadura deficiente e soldadura virtual. O revestimento pode remover óxidos da superfície das placas de circuito, formando uma camada superficial fácil de soldar, melhorando a umectação e a ligação entre a solda e as placas de circuito, tornando o processo de soldagem mais suave e melhorando a eficiência da montagem e a qualidade do produto.
2, tipos comuns de revestimento de placa de circuito
(1) Revestimento químico de níquel-ouro
O revestimento químico de níquel-ouro é um dos processos de revestimento amplamente utilizados na atual indústria de placas de circuito. Este processo deposita primeiro uma camada de níquel na superfície da placa de circuito através de revestimento químico, com espessura geralmente entre 3-5 μm. A camada de níquel possui boa resistência ao desgaste e à corrosão, o que pode fornecer proteção preliminar para a placa de circuito. Enquanto isso, a presença de uma camada de níquel pode impedir a difusão do cobre na camada de ouro, evitando a descoloração e a degradação do desempenho da camada de ouro. No topo da camada de níquel, uma camada de ouro é depositada por meio de reação de deslocamento, com espessura tipicamente variando de 0,05 a 0,1 μm. A camada de ouro tem excelente resistência à oxidação, condutividade e soldabilidade, o que pode proteger eficazmente a camada de níquel. Durante o processo de soldagem de componentes eletrônicos, a camada de ouro pode se dissolver rapidamente na solda, obtendo bons resultados de soldagem. O processo de revestimento de níquel-ouro sem eletrólito é adequado para placas de circuito que exigem alta planicidade de superfície, soldabilidade e confiabilidade, como placas-mãe de computadores, placas de circuito de telefones celulares, etc.
(2) Revestimento químico de níquel-paládio
O processo químico de níquel-paládio é desenvolvido com base no processo químico de níquel-ouro. Comparado com o processo ENIG, adiciona uma camada de paládio entre a camada de níquel e a camada de ouro, com uma espessura geralmente variando de 0,05-0,1 μm. A adição de uma camada de paládio pode efetivamente suprimir a ocorrência do fenômeno do "disco preto". O fenômeno do "disco preto" refere-se ao conteúdo irregular de fósforo na superfície da camada de níquel ou à reação química entre a camada de níquel e a camada de ouro em ambientes de alta temperatura e alta umidade na tecnologia ENIG, que faz com que a superfície da camada de níquel fique preta, afetando assim o desempenho de soldagem e a confiabilidade da placa de circuito. A camada de paládio no processo ENEPIG pode prevenir reações adversas entre o níquel e o ouro, melhorando a estabilidade e confiabilidade do revestimento. Este processo é adequado para campos que exigem confiabilidade extremamente alta, como aeroespacial, equipamentos médicos, etc.
(3) Película protetora de soldabilidade orgânica
A película protetora de soldabilidade orgânica é um processo de revestimento que reveste filmes finos orgânicos na superfície das placas de circuito. A espessura do filme OSP é extremamente fina, geralmente entre 0,2-0,5 μm. Forma uma película orgânica transparente na superfície do cobre por meio de métodos químicos, que pode proteger o cobre da oxidação por um determinado período de tempo e pode se decompor rapidamente durante a soldagem sem afetar o efeito da soldagem. A tecnologia OSP tem as vantagens de baixo custo, processo simples e proteção ambiental, e é adequada para placas de circuito sensíveis ao custo e com certos requisitos de soldabilidade, como placas de circuito em eletrônicos de consumo, eletrodomésticos comuns e outros campos. No entanto, a capacidade antioxidante do filme OSP é relativamente fraca e o seu tempo de armazenamento é limitado. Geralmente, a soldagem e a montagem precisam ser concluídas dentro de um curto período de tempo após o revestimento.
(4) Precipitação química de prata
O processo de deposição de prata deposita uma fina camada de prata na superfície da placa de circuito através de reação de deslocamento. A camada de prata tem excelente condutividade (perdendo apenas para o ouro) e soldabilidade, o que pode efetivamente reduzir a resistência da linha e melhorar o desempenho da transmissão do sinal. No entanto, a estabilidade química da camada de prata é fraca e propensa à oxidação ou sulfurização, por isso é frequentemente necessário aplicar agentes protetores orgânicos ou realizar tratamento de imersão em ouro para prolongar a sua vida útil. Esse processo é adequado para circuitos de alta-frequência (como 5G e equipamentos de comunicação via satélite), mas é necessário um projeto cuidadoso em ambientes com alta umidade/alto teor de enxofre para evitar migração ou corrosão de prata.
3, O processo de revestimento de placas de circuito
(1) Pré-processamento
O pré-tratamento é a etapa básica do revestimento da placa de circuito, que visa remover impurezas como óleo, óxidos, poeira, etc. da superfície da placa de circuito, de forma a atingir um estado limpo e ativado, e fornecer uma boa base para processos de revestimento subsequentes. O pré-tratamento geralmente inclui processos como remoção de óleo, micro-ataque, lavagem com ácido e lavagem com água. O processo de desengorduramento utiliza solventes alcalinos ou orgânicos para remover manchas de óleo da superfície da placa de circuito; O processo de microgravação remove a camada de óxido e pequenas rebarbas na superfície da placa de circuito por meio de corrosão química, aumenta a rugosidade da superfície e melhora a adesão entre o revestimento e a placa de circuito; O processo de decapagem é usado para remover ainda mais os óxidos da superfície do metal e ajustar a acidez ou alcalinidade da superfície; O processo de lavagem com água é utilizado para limpar e remover reagentes químicos residuais das etapas anteriores.
(2) Revestimento
De acordo com os diferentes tipos de revestimento, são utilizados processos de revestimento correspondentes para o revestimento. Tomando como exemplo a niquelagem eletrolítica, após a conclusão do pré{1}}tratamento, a placa de circuito é imersa em uma solução de niquelagem eletrolítica contendo sais de níquel, agentes redutores, agentes quelantes e outros componentes. Sob condições apropriadas de temperatura (geralmente 80-90 graus) e pH (geralmente 4,5-5,5), os íons de níquel são reduzidos pelo agente redutor na superfície da placa de circuito, depositando uma camada de níquel. Após a conclusão do revestimento de níquel, transfira a placa de circuito para uma solução de revestimento de ouro e deposite uma camada de ouro na superfície da camada de níquel por meio da reação de deslocamento. Durante o processo de revestimento, é necessário controlar rigorosamente os parâmetros do processo, como composição da solução, temperatura, valor de pH e tempo, para garantir que a espessura, uniformidade e qualidade do revestimento atendam aos requisitos.
(3) Pós-processamento
O pós-tratamento inclui principalmente processos como lavagem com água, secagem e testes. A lavagem com água é utilizada para remover soluções residuais de revestimento e reagentes químicos na superfície das placas de circuito, para evitar seus efeitos adversos no desempenho das placas de circuito; A secagem é o processo de remoção de umidade da superfície da placa de circuito para evitar que a umidade residual cause ferrugem ou outros problemas de qualidade; O processo de teste avalia exaustivamente a qualidade do revestimento através de vários métodos de teste, como inspeção visual, medição de espessura de filme, teste de soldabilidade, teste de condutividade, etc., para garantir que a placa de circuito revestida atenda aos requisitos de projeto e padrões de uso.