Az elektronikai termékek fő összetevőjeként a nyomtatott áramköri lap teljesítménye és minősége közvetlenül befolyásolja a teljes elektronikus eszköz stabilitását és megbízhatóságát. A nyomtatott áramköri lapok teljesítményét befolyásoló számos tényező között az antioxidáns kapacitás döntő szerepet játszik.
A nyomtatott áramköri lapok oxidációjának veszélyei
A nyomtatott áramköri lap főként vezető vezetékekből, szigetelő hordozókból és különféle elektronikus alkatrészekből áll. A napi használat során a nyomtatott áramköri lapok különféle környezeti kihívásokkal szembesülnek, és az oxidáció olyan probléma, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni. A levegőben lévő oxigén, nedvesség és különféle szennyező anyagok kémiai reakcióba léphetnek a nyomtatott áramköri lapon lévő fémhuzalokkal, ami korróziót, megnövekedett ellenállást, instabil jelátvitelt és akár áramköri hibákat is okozhat. Különösen a fém részek, mint például a rézfólia vezetékek és a nyomtatott áramköri lapok forrasztási csatlakozásai hajlamosak reagálni a levegő oxigénjével, oxidokat termelve. Ezek az oxidok növelhetik az áramkör ellenállását, megzavarhatják a jelátvitel stabilitását, és súlyos esetekben áramköri megszakadásokat okozhatnak, ami az elektronikus eszközök nem megfelelő működését eredményezheti.
Antioxidáns folyamat
Organikus forrasztó maszk
Ez egy gyakran használt nyomtatott áramköri kártya anti--oxidációs eljárás, amely vékony szerves védőfóliát hoz létre a nyomtatott áramköri lap felületén, hogy elszigetelje a fémet a levegőtől, ezáltal antioxidációs hatást fejt ki. Az elv a kémiai kötésen alapul. Példaként a közönséges azol OSP-t figyelembe véve az alkil-benzimidazol szerves vegyületekben lévő imidazolgyűrű koordinációs kötést tud kialakítani a rézatomok 3d10 elektronjaival, ezáltal alkil-benzimidazol rézkomplexeket képez. A bevonási folyamat során először az első réteget vonják be, amely adszorbeálja a rezet. Ezután a szerves bevonatmolekulák második rétege egyesül a rézzel, és ezt a folyamatot addig ismételjük, amíg sok szerves bevonatmolekulából álló szerkezet nem keletkezik. Végül egy általában 0,2-0,5 µm vastagságú védőréteg képződik a réz felületén. Ezenkívül a hosszú -láncú alkilcsoportok közötti van der Waals-vonzás és a benzolgyűrűk jelenléte miatt ez a védőfólia jó hőállósággal és magas bomlási hőmérséklettel rendelkezik. Az ezt követő magas hőmérsékletű hegesztési környezetben ez a védőfólia könnyen és gyorsan eltávolítható a folyasztószerrel, lehetővé téve, hogy a szabaddá vált tiszta rézfelület nagyon rövid időn belül megtapadjon az olvadt forrasztóanyaggal, és szilárd forrasztási kötést képezzen.
Az OSP folyamat viszonylag alacsony költséggel jár, és nem bonyolult, így alkalmas nagyméretű-gyártásra. És képes fenntartani a forrasztóbetétek jó forraszthatóságát, biztosítva a hegesztési minőséget. De van néhány hátránya is, mint például a vékony filmréteg, ami korlátozott tárolási időt eredményez, és az antioxidáns teljesítmény hajlamos csökkenni az idő és a környezet változásaival; Nem ellenáll a magas hőmérsékletnek, korlátozott az olyan forgatókönyvekben, amelyek több magas hőmérsékletű folyamatot igényelnek; A hegesztési környezet szigorú követelményeket támaszt, és olyan tényezők, mint a környezet szennyeződései és páratartalma, könnyen befolyásolhatják a teljesítményt és a hegesztési minőséget.
merítési arany
Ez a folyamat magában foglalja egy nikkelréteg felvitelét a nyomtatott áramköri lap felületére, amelyet egy aranyréteg követ. A nikkelréteg blokkolhatja a réz diffúzióját, míg az aranyréteg jó oxidációs ellenállással és vezetőképességgel rendelkezik, ami jelentősen javíthatja a nyomtatott áramköri lap teljesítményét és megbízhatóságát. A kémiai nikkelezési eljárás kiforrott, elegendő készlettel, ólommentes -forrasztásra alkalmas. Ennek az eljárásnak a költsége azonban viszonylag magas, és a felülete nem elég sima, ami megnehezíti a finom osztású alkatrészek hegesztését.
Merítés ezüstbe
Az immerziós ezüst eljárás a nyomtatott áramköri lap felületén egységes ezüstréteget képezhet, jó oxidációállósággal és forraszthatósággal. Az ezüstréteg alatt nincs nikkelréteg, így az immerziós ezüst fizikailag nem olyan erős, mint az elektromos nikkelezés/merítési arany. Az ezüstréteg kettős korróziós úton megy keresztül, ha levegővel érintkezik. Kémiai oxidáció során a 4Ag+O ₂ → 2Ag 2 O sárga oxidréteget képez; Az elektrokémiai korrózió során az Ag+H ₂ S → Ag 2 S+H ₂ fekete szulfidokat termel. Ha a relatív páratartalom meghaladja a 60%-ot, a korrózió mértéke háromszorosára nő; Kéntartalmú környezetben, például gumicsomagolásban, 24 órán belül látható elszíneződés léphet fel.
ónmártás
A merítési ón eljárás során a nyomtatott áramköri lap felületét ónréteg borítja, amely hatékonyan megakadályozza az oxidációt. Mivel minden forrasztóanyag ón alapú, az ónréteg bármilyen típusú forrasztáshoz illeszkedik. A régebben ónbemerítési eljárással kezelt nyomtatott áramköri lapok azonban hajlamosak voltak az ónoszlop-problémákra, a forrasztási folyamat során pedig az ónbajusz és az ónvándorlás jelenségei komoly kihívásokat jelentettek a megbízhatóság szempontjából. Később, szerves adalékok hozzáadásával az ónbemerítő oldathoz, az ónréteg szerkezete részecskékké alakult át, leküzdve a fent említett nehézségeket, és jó hőstabilitást és hegeszthetőséget mutatott. A bemerülő bádoglemezek tárolási ideje korlátozott, túl sokáig hagyva ón-oxid képződik a felületükön, ami befolyásolja a hegesztési hatást. Ezért az összeszerelés során szigorúan be kell tartani a merítési ón sorrendjét.
Meleg levegő szintezés
Forrólevegő-kiegyenlítés, más néven forrólevegős forrasztási szintezés, közismert nevén ónpermetezés. Ez a folyamat magában foglalja a nyomtatott áramköri lap felületének bevonását olvadt ólomforraszanyaggal. Manapság elterjedtebb az ólommentes -forraszanyag, majd hevítéssel sűrített levegőt használnak a forraszanyag kiegyenlítésére, amely bevonatréteget képez, amely hatékonyan ellenáll a réz oxidációjának és kiváló forraszthatóságot biztosít. A forró légkondicionálás során a forraszanyag kölcsönhatásba lép a rézzel, és réz-ón fémvegyületeket képez a csatlakozásnál. Ez az eljárás függőleges és vízszintes típusokra oszlik, a vízszintes típust általában előnyösebbnek tartják az egyenletesebb bevonat és az automatizált gyártás lehetőségének köszönhetően. Az általános eljárás olyan lépéseket foglal magában, mint a mikromaratás, előmelegítés, folyasztószerbevonás, ónpermetezés és tisztítás. A forrólevegős szintezési eljárás kiforrott, viszonylag alacsony költséggel és jó forraszthatósággal, alkalmas ólommentes -forrasztásra. De a felülete nem elég sima, ami megnehezíti a finom osztású alkatrészek hegesztését, és a HASL-t tartalmazó ólom környezeti problémákkal is szembesül.
barnulás
A többrétegű nyomtatott áramköri lapok gyártási folyamatában a belső rézfólia felületének kezelése kulcsfontosságú a laminálás minősége szempontjából, és a barnítási eljárást széles körben alkalmazzák. Magja az, hogy kémiai oxidációs reakcióval porózus réz-oxidot vagy réz-oxid filmet hozzon létre a réz felületén. Lúgos oxidálószerek hatására a réz oxidációs reakciókon megy keresztül: 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e ⁻. A barnulás nemcsak jó rétegközi tapadást biztosít, hanem javítja a gyanta nedvesíthetőségét is a laminálási folyamat során. A barnító réteg porózus szerkezete megnöveli a rézfólia felületét, megkönnyíti a gyanta behatolását és a mikropórusok kitöltését, csökkenti a buborékokat és üregeket a laminálás során, fokozza a mechanikai harapási erőt és csökkenti a delamináció kockázatát. A nyomtatott áramköri lapok hőciklusa során a feszültség egyenletesebben oszlik el, csökkentve a rétegek közötti leválás kockázatát és javítva a termikus megbízhatóságot. Ha azonban nem szabályozzák megfelelően, a túlzott oxidáció túl vastaggá és törékennyé teheti az oxidréteget, ami csökkenti a kötési szilárdságot; Az egyenetlen oxidáció inkonzisztens kötőerőkhöz vezethet, és növeli a delamináció kockázatát; Ha a barnulás a későbbi laminálás előtt szennyeződik, mint például a nedvesség felszívódása vagy az oxidfilm károsodása, az a kötési szilárdság csökkenéséhez is vezethet. Az oxidréteg vastagságát általában 0,5-1,5 μm között szabályozzák. Barnítás előtt mikromaratással távolítják el az oxidokat és a szerves szennyeződéseket a réz felületéről. A szokásos mikromaratószerek közé tartoznak az ammónium-perszulfát vagy a kénsav-hidrogén-peroxid rendszerek. A barnító oldatok általában lúgos oxidálószerekből, komplexképző anyagokból és stabilizátorokból állnak. Az oxidációs körülmények beállításával optimális CuO/CuO ₂ O arány érhető el a kötési szilárdság és a hőállóság egyensúlyára. A barnulás utáni rézfelület ki van téve a nedvességnek vagy a légszennyezésnek, és általában antioxidáns kezelést igényel a laminálás előtt, például szerves védőrétegek, például benzotriazol vagy egyéb antioxidánsok alkalmazása, valamint száraz tárolás a nedvesség felszívódásának elkerülése és a károsodás kockázatának csökkentése érdekében.
Egyéb intézkedések a nyomtatott áramköri lap oxidációs ellenállására vonatkozóan
Anyagválasztás
A nyomtatott áramköri lapok gyártási folyamatában kulcsfontosságú a jó{0}}minőségű hordozók és fémanyagok kiválasztása. A kiváló minőségű aljzatok jó szigetelő tulajdonságokkal és stabilitással rendelkeznek, ami hatékonyan blokkolja az oxigén és a nedvesség behatolását. Eközben erős antioxidáns tulajdonságokkal rendelkező fémbevonatok, például aranyozás, ezüstözés, ónozás stb. használatával a fémkör felületén védőfilmet lehet kialakítani, amely megakadályozza az oxidációs reakciók előfordulását. Például egyes csúcskategóriás{5}elektronikai termékekben kiváló oxidációállóságú oxigénmentes rézfóliát használnak réz-bevonatú anyagként a nyomtatott áramköri lap általános oxidációs ellenállásának növelésére.
környezeti ellenőrzés
Az ésszerű tárolási és használati környezet ugyanilyen fontos a nyomtatott áramköri lapok oxidációval szembeni ellenállása szempontjából. A nyomtatott áramköri lapok gyártása, tárolása és szállítása során szigorúan ellenőrizni kell a környezet hőmérsékletét és páratartalmát, nehogy a nyomtatott áramköri lapokat magas hőmérsékletnek, magas páratartalomnak vagy szennyező anyagokat tartalmazó környezetnek tegye ki. Például, ha a nyomtatott áramköri lapokat olyan környezetben tárolja, ahol a relatív páratartalom 40% -60% és a hőmérséklet 20-25 fok között szabályozott, hatékonyan lelassíthatja az oxidációs sebességet. Ugyanakkor válassza ki a megfelelő csomagolóanyagokat, például nedvességálló zacskókat, habdobozokat stb., hogy biztosítsa a nyomtatott áramköri kártya integritását és minőségét. A még össze nem szerelt csupasz deszkáknál a vákuumcsomagolás hatékonyan elszigeteli a levegőt és késlelteti az oxidációs folyamatot.
Gyártási folyamat optimalizálása
A gyártási folyamat optimalizálása csökkentheti a nyomtatott áramköri lapok levegőnek való kitettségét a gyártási folyamat során, és csökkenti az oxidáció kockázatát is. Például automatizált berendezések használatával a maratról a forrasztómaszkra való átállás gyors befejezéséhez elkerülhető a szükségtelen várakozási idő. Az antioxidáns oldatok használata a rézfelületek kezelésére a nyomtatott áramköri lapok gyártása bizonyos szakaszaiban átmeneti védelmet biztosíthat a rézfelületnek rövid időn belül a következő folyamat megkezdéséig.