Oprocesso de afiação de metalé um meio importante para melhorar o desempenho das placas de circuito. Este processo envolve uma camada de metal ao redor da borda da placa de circuito, o que não apenas aumenta a resistência mecânica da placa de circuito, mas também melhora seu desempenho de blindagem eletromagnética, resistência à corrosão e efeito de dissipação de calor. É amplamente utilizado em áreas com requisitos rígidos de desempenho, como equipamentos aeroespaciais e de comunicação.
1, Princípio do processo de afiação de metal
O processo de envolvimento da borda metálica da placa de circuito impresso é baseado nas excelentes propriedades físicas dos materiais metálicos e, por meio de métodos de processamento específicos, forma uma camada metálica contínua e densa na borda da placa de circuito impresso. O princípio fundamental é usar meios físicos ou químicos para unir firmemente o metal ao substrato da placa de circuito impresso, formando fortes ligações químicas ou estruturas mecânicas interligadas, alcançando assim proteção eficaz e melhoria de desempenho das bordas da placa de circuito impresso. Os materiais usados para bordas de metal geralmente incluem cobre, alumínio, aço inoxidável, etc. Diferentes materiais conferem aos PCBs diferentes direções de melhoria de desempenho. Por exemplo, as bordas de cobre concentram-se em melhorar a condutividade e a dissipação de calor, enquanto as bordas de alumínio se destacam pela leveza e resistência à corrosão.
2, Fluxo do processo de afiação de metal
(1) pré-processamento-de PCB
Em primeiro lugar, limpe a placa de circuito impresso usando agentes de limpeza especializados para remover camadas superficiais de óleo, poeira e óxido, garantindo que as áreas das bordas estejam limpas e livres de impurezas. Para substratos que requerem tratamento especial, também são realizadas operações de micro-gravura ou rugosidade para formar estruturas micro-rugosas na superfície da borda da placa de circuito impresso por meio de ataque químico, aumentando a área de contato entre o metal e o substrato, melhorando assim a adesão das camadas metálicas subsequentes.
(2) Preparação da camada metálica
Método de galvanoplastia: Este é um método comum para preparar bordas de metal. Mergulhe a placa pré-processada em uma solução de revestimento contendo íons metálicos, com a placa como cátodo. Aplique uma corrente externa para fazer com que os íons metálicos na solução de revestimento migrem em direção à borda da placa de circuito impresso sob a ação de um campo elétrico e, em seguida, reduzam e se depositem na superfície da borda para formar uma camada metálica. No processo de galvanoplastia, é necessário controlar com precisão parâmetros como densidade de corrente, tempo de galvanoplastia e temperatura da solução de galvanoplastia para garantir a uniformidade e densidade da espessura da camada metálica.
Método de revestimento químico: Sem a necessidade de corrente externa, um agente redutor químico é usado para iniciar reações redox na superfície da borda da placa de circuito impresso, permitindo que os íons metálicos se reduzam e se depositem para formar uma camada metálica sob autocatálise. O método de revestimento químico possui requisitos de equipamento mais baixos e pode obter revestimento uniforme em superfícies irregulares, mas a estabilidade e a vida útil da solução de revestimento precisam ser rigorosamente controladas.
Deposição física de vapor: Átomos ou moléculas metálicas são depositados na superfície da borda do PCB por meio de processos físicos, como evaporação e pulverização catódica em um ambiente de vácuo. A camada metálica preparada pelo método PVD possui alta pureza, boa densidade e forte adesão ao substrato, mas o custo do equipamento é alto e a eficiência de produção é relativamente baixa. É comumente usado em produtos especiais de PCB com requisitos de desempenho extremamente altos.
(3) Moldagem para embalagem de borda
Após completar a deposição inicial da camada metálica, a borda metálica é formada de acordo com os requisitos do projeto. Para bordas simples em ângulo reto, o excesso de metal pode ser removido por corte mecânico ou estampagem para deixar a borda limpa. Para bordas com formatos complexos, como arcos, formas irregulares, etc., é necessário usar moldes para extrusão ou moldagem por laminação para garantir que a borda do metal esteja firmemente aderida à borda da placa de circuito impresso, ao mesmo tempo em que atinge a forma projetada e a precisão dimensional.
(4) Pós-processamento
A borda metálica formada precisa passar por tratamento de superfície para melhorar ainda mais seu desempenho e qualidade de aparência. Técnicas comuns de pós{1}}processamento incluem passivação, revestimento com tinta protetora, etc. O tratamento de passivação pode formar uma película densa de óxido na superfície do metal, aumentando a resistência à corrosão do metal; A aplicação de tinta protetora pode evitar arranhões e desgaste em superfícies metálicas, ao mesmo tempo que fornece isolamento e resistência à umidade. Finalmente, uma inspeção abrangente é conduzida na placa processada, usando inspeção visual, observação de microscópio metalográfico, medição de espessura e outros métodos para garantir que a qualidade da borda metálica atenda aos padrões do processo.
3, controle de parâmetros chave do processo de afiação de metal
(1) Espessura da camada metálica
A espessura da camada metálica afeta diretamente o desempenho da orla. Camadas finas de metal podem não fornecer proteção mecânica e blindagem eletromagnética suficientes, enquanto camadas espessas podem aumentar custos e peso, e também podem afetar a montagem da placa de circuito impresso. De modo geral, dependendo do cenário de aplicação, a espessura da borda metálica deve ser controlada entre 5-50 mícrons. Por exemplo, as bordas metálicas usadas para blindagem eletromagnética normalmente requerem uma espessura de pelo menos 10 mícrons para bloquear efetivamente a interferência eletromagnética.
(2) Temperatura e Tempo
Temperatura e tempo são parâmetros-chave de controle em processos de galvanoplastia ou galvanização química. A temperatura excessiva pode causar rápida deposição de metal, resultando na formação de camadas metálicas ásperas e soltas; Se a temperatura for muito baixa, a taxa de sedimentação será lenta e a eficiência da produção diminuirá. O controle do tempo é igualmente importante. Um tempo de processamento muito curto pode resultar em espessura insuficiente da camada metálica, enquanto um tempo de processamento muito longo pode levar ao crescimento excessivo da camada metálica, afetando a precisão dimensional da placa de circuito impresso. Tomando como exemplo a borda de cobre galvanizada, a temperatura da solução de galvanoplastia é geralmente controlada em 25-35 graus, e o tempo de galvanoplastia é definido em 15-60 minutos de acordo com a espessura necessária.
(3) Densidade de corrente
A densidade de corrente determina a taxa de deposição e a qualidade dos íons metálicos na borda da placa de circuito impresso. Uma densidade de corrente razoável pode garantir o crescimento uniforme e denso da camada metálica. A densidade de corrente excessiva pode causar defeitos como queimaduras e dendritos, enquanto a densidade de corrente insuficiente pode levar à deposição irregular. Na produção real, é necessário ajustar com precisão a densidade de corrente com base em fatores como materiais metálicos, composição da solução de revestimento e área de superfície da placa de circuito impresso, geralmente controlada dentro da faixa de 0,5-5A/dm².
4, Problemas e soluções comuns
(1) Adesão insuficiente da camada metálica
Manifesta-se como bordas de metal com tendência a se soltar ou descascar. Os motivos podem ser pré-tratamento insuficiente da PCB, parâmetros de processo inadequados durante galvanoplastia ou revestimento químico e problemas de compatibilidade entre metal e materiais de substrato. A solução é fortalecer o processo de pré{3}}processamento da placa de circuito impresso para garantir que as bordas estejam limpas e ásperas adequadamente; Controle rigorosamente a composição e os parâmetros do processo da solução de revestimento e, se necessário, adicione uma camada de transição entre o metal e o substrato para melhorar a resistência da ligação.
(2) Espessura irregular da borda
Isto pode ser devido à distribuição desigual de corrente durante a galvanoplastia, concentração inconsistente da solução durante o revestimento químico ou pressão irregular durante o processo de formação. A uniformidade da espessura da borda pode ser melhorada otimizando o projeto do tanque de galvanização, usando agitação ou chapeamento assistido por ultrassom e melhorando a distribuição de pressão do molde.
(3) Defeitos superficiais
Defeitos superficiais, como furos e corrosão, são causados principalmente por impurezas na solução de galvanização e escape de gás. As soluções incluem filtração e purificação regulares da solução de galvanização, operações apropriadas de agitação e desgaseificação durante o processo de galvanoplastia e polimento e retificação da superfície metálica antes da aplicação de tinta protetora para eliminar defeitos superficiais.