No processo de fabricação de placas de circuito impresso, a tecnologia de tratamento de superfície não afeta apenas a soldabilidade e a resistência à corrosão da placa de circuito impresso, mas também tem um impacto profundo no desempenho elétrico e na confiabilidade-de longo prazo. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica,processos de tratamento de superfície pcbestão em constante evolução para atender a requisitos de desempenho e padrões ambientais mais elevados.
Nivelamento de ar quente
Nivelamento por ar quente, também conhecido como nivelamento por solda por ar quente, comumente conhecido como pulverização de estanho. Este processo envolve o revestimento da superfície da placa de circuito impresso com solda de chumbo e estanho fundido - hoje em dia, a solda-sem chumbo é mais comumente usada devido a requisitos ambientais. Em seguida, ar comprimido aquecido é usado para nivelar a solda, formando uma camada de revestimento que pode resistir efetivamente à oxidação do cobre e fornecer excelente soldabilidade. Durante o ar condicionado quente, a solda interage com o cobre para formar um composto metálico de cobre e estanho na junção, com uma espessura de aproximadamente 1-2 mil.
Este processo é dividido em tipos verticais e horizontais. O revestimento horizontal é amplamente considerado como tendo vantagens devido ao seu revestimento mais uniforme e à capacidade de alcançar uma produção automatizada. O processo geral inclui etapas como microgravação, pré-aquecimento, revestimento de fluxo, pulverização de estanho e limpeza. O processo de nivelamento por ar quente é maduro, com fornecimento suficiente, custo relativamente baixo e boa soldabilidade, adequado para soldagem-sem chumbo e é um dos métodos de tratamento de superfície amplamente utilizados na indústria. No entanto, a sua superfície não é suficientemente lisa, dificultando a soldagem de componentes de passo fino, e o chumbo contendo HASL também enfrenta problemas ambientais.
Revestimento orgânico
O revestimento orgânico é o processo de crescimento químico de uma camada de filme orgânico em uma superfície limpa de cobre nu. Esta camada de filme é como um guardião leal, com resistência à oxidação, resistência ao choque térmico e resistência à umidade, que pode proteger eficazmente a superfície do cobre contra corrosão, como oxidação ou vulcanização em ambientes normais. Ao mesmo tempo, no ambiente de soldagem subsequente de alta-temperatura, ele pode ser rapidamente removido pelo fluxo, abrindo caminho para o trabalho de soldagem.
O processo de revestimento orgânico tem sido amplamente utilizado na indústria devido às suas vantagens significativas de processo simples e baixo custo. As primeiras moléculas de revestimento orgânico eram principalmente imidazol e benzotriazol, que tinham efeitos antiferrugem. Hoje em dia, as novas moléculas são principalmente o benzimidazol. Para garantir a capacidade de resistir à soldagem por refluxo múltiplo, várias camadas de revestimento orgânico precisam ser formadas na superfície do cobre, o que requer a adição de líquido de cobre no banho químico. Primeiro, cubra a primeira camada, que adsorve o cobre. Em seguida, a segunda camada de moléculas de revestimento orgânico combina-se com o cobre e é empilhada camada por camada até formar uma estrutura de vinte ou mesmo centenas de conjuntos de moléculas de revestimento orgânico. No entanto, a resistência à corrosão do revestimento OSP é relativamente fraca e deve ser dada especial atenção às condições durante o armazenamento e utilização.
Niquelagem química/ouro de imersão
O processo de banho de níquel/ouro por imersão sem eletricidade é uma camada cuidadosamente embrulhada de liga de níquel-ouro espessa e eletricamente excelente na superfície do cobre, como colocar uma "armadura" forte no PCB, que pode fornecer proteção confiável para o PCB por um longo tempo. Ao contrário do OSP, que serve apenas como uma simples camada de barreira antiferrugem, o banho de níquel/ouro de imersão sem eletrólito pode manter um bom desempenho elétrico durante o uso-de longo prazo de PCBs e ter maior resistência às mudanças ambientais.
A razão para o revestimento de níquel é que há difusão mútua entre ouro e cobre, e a camada de níquel pode atuar como uma forte barreira para prevenir eficazmente essa difusão. Sem a barreira de uma camada de níquel, o ouro pode difundir-se em cobre em apenas algumas horas. Além disso, o banho de níquel/ouro de imersão sem eletrólito tem muitos benefícios, como alta resistência do níquel. Apenas o níquel com 5um de espessura pode controlar efetivamente a expansão na direção Z em altas temperaturas, ao mesmo tempo que evita a dissolução do cobre, o que é particularmente vantajoso para soldagem-sem chumbo. O processo geral desta tecnologia inclui etapas como decapagem e limpeza ácida, micro-ataque, pré-imersão, ativação, niquelagem química e imersão química em ouro. O processo envolve seis tanques químicos e quase uma centena de produtos químicos, tornando o processo relativamente complexo.
Imersão em prata
O processo de imersão em prata ocorre entre OSP e níquel/ouro sem eletrólito, e seu processo é relativamente simples e rápido. A imersão em prata é, na verdade, obtida por meio de reações de deslocamento, formando uma camada de revestimento de prata pura de nível quase submícron na superfície da placa de circuito impresso. Às vezes, alguns compostos orgânicos são adicionados durante o processo de imersão da prata, principalmente para prevenir a corrosão da prata e eliminar problemas de migração da prata. No entanto, esta fina camada de compostos orgânicos é geralmente difícil de medir com precisão e a análise mostra que a sua proporção em peso é inferior a 1%.
Mesmo quando exposta a ambientes complexos como calor, umidade e poluição, a camada de prata formada pelo processo de imersão ainda pode apresentar boas propriedades elétricas e soldabilidade, mas seu brilho pode diminuir. Devido à ausência de uma camada de níquel abaixo da camada de prata, a prata de imersão não é tão forte fisicamente quanto o revestimento de níquel/ouro de imersão sem eletrólito.
imersão em estanho
Dado que todos os materiais de solda são atualmente baseados em estanho, e a camada de estanho pode combinar perfeitamente com qualquer tipo de solda, nesta perspectiva, o processo de estanho por imersão tem amplas perspectivas de desenvolvimento. No entanto, no passado, os PCBs tratados com tecnologia de imersão em estanho eram propensos a problemas de bigodes de estanho. Durante o processo de soldagem, os fenômenos de bigode e migração de estanho representaram sérios desafios à confiabilidade, o que limitou bastante a aplicação da tecnologia de imersão em estanho. Posteriormente, ao adicionar aditivos orgânicos à solução de imersão de estanho, a estrutura da camada de estanho foi transformada com sucesso em partículas, superando efetivamente as dificuldades acima-mencionadas, e também dotando o processo de imersão de estanho com boa estabilidade térmica e soldabilidade.
O processo de estanho por imersão pode formar compostos intermetálicos de cobre e estanho planos, o que torna o estanho por imersão comparável ao nivelamento por ar quente em termos de soldabilidade, sem os problemas de planicidade que são problemáticos pelo nivelamento por ar quente e sem os perigos ocultos da difusão do metal no revestimento de níquel químico/ouro de imersão. No entanto, o tempo de armazenamento das placas de flandres por imersão é limitado e, se deixadas por muito tempo, forma-se óxido de estanho em sua superfície, o que afetará o efeito de soldagem. Portanto, é necessário seguir rigorosamente a ordem de imersão da lata durante a montagem.
Outros processos de tratamento de superfície
Ouro níquel galvanizado
A galvanoplastia de níquel-ouro pode ser considerada o "irmão mais velho" da tecnologia de tratamento de superfície de PCB, que existe desde o nascimento do PCB e gradualmente derivou de outros processos. Este processo envolve galvanizar uma camada de níquel na superfície do condutor PCB, seguida de galvanizar uma camada de ouro. A principal função do revestimento de níquel é evitar a difusão entre ouro e cobre. Hoje em dia, o ouro níquel galvanizado é dividido principalmente em duas categorias: uma é o revestimento de ouro macio, usado principalmente para revestimento de fios de ouro durante a embalagem de chips; O outro tipo é o folheado a ouro duro, usado principalmente para interconexão elétrica em juntas sem solda, como dedos de ouro. Deve-se notar que, em circunstâncias normais, as operações de soldagem podem fazer com que o ouro galvanizado se torne quebradiço, encurtando assim sua vida útil. Portanto, a soldagem em ouro galvanizado deve ser evitada tanto quanto possível; No entanto, a probabilidade de fragilização no revestimento de níquel/ouro de imersão sem eletrólito é relativamente baixa devido à camada de ouro fina e uniforme.
Revestimento químico de paládio
O processo de revestimento de paládio sem eletrólito é bastante semelhante ao do revestimento de níquel sem eletrólito. O princípio principal é usar um agente redutor, como o dihidrogenofosfato de sódio, para reduzir os íons de paládio a paládio em uma superfície cataliticamente ativa. O paládio recém-gerado também pode servir como catalisador para promover a reação contínua, obtendo assim camadas de revestimento de paládio de qualquer espessura. O revestimento químico de paládio tem as vantagens de alta confiabilidade de soldagem, boa estabilidade térmica e excelente planicidade superficial. Contudo, o paládio é um metal precioso relativamente raro, o que resulta num custo relativamente elevado para este processo.