Painetun piirilevyn ydinmateriaali, kupari, on alttiina hapettumiselle, mikä vaikuttaa sen juotettavuuteen ja sähköiseen suorituskykyyn. Pintakäsittelyn tavoitteena on rakentaa kuparipintaan suojakerros, joka varmistaa sen vakaan toiminnan. Tällä hetkellä prosesseja, kuten kuumailmatasoitus, orgaaninen pinnoitus ja kemiallinen nikkeli/kultapinnoitus, käytetään laajalti, joilla jokaisella on omat etunsa, haittansa ja soveltuvat skenaariot.
Painetun piirilevyn ydinmateriaali, kupari, on alttiina hapettumiselle, mikä vaikuttaa sen juotettavuuteen ja sähköiseen suorituskykyyn. Pintakäsittelyn tavoitteena on rakentaa kuparipintaan suojakerros, joka varmistaa sen vakaan toiminnan. Tällä hetkellä prosesseja, kuten kuumailmatasoitus, orgaaninen pinnoitus ja kemiallinen nikkeli/kultapinnoitus, käytetään laajalti, joilla jokaisella on omat etunsa, haittansa ja soveltuvat skenaariot.
1, kuuman ilman tasoitusprosessi
Kuumailmatasoitus saadaan aikaan päällystämällä piirilevyn pinta sulalla tina-lyijyjuotteella ja käyttämällä lämmitettyä paineilmaa tasaamiseen, jolloin muodostuu hapettumista estävä ja juotettava pinnoite. Prosessin aikana muodostuu 1-2 mil paksu kuparitina intermetallinen yhdiste. Tämä prosessi on jaettu pysty- ja vaakasuoraan tyyppiin, joista jälkimmäinen on suositumpi yhtenäisen pinnoitteensa ja automatisoidun tuotannon helppouden vuoksi.
Prosessi sisältää mikroetsauksen, esilämmityksen, sulatepinnoituksen, tinaruiskutuksen ja puhdistuksen. Tällä prosessilla on alhaiset kustannukset, hyvä hitsattavuus ja kypsä tekniikka, mutta siinä on ongelmia, kuten huono pinnan tasaisuus, helppo valmistaa tinahelmiä ja huono ympäristöystävällisyys. Se soveltuu kulutuselektroniikkaan ja teollisuuden ohjausaloihin, jotka ovat kustannusherkkiä, joilla on alhaiset tasomaisuus- ja hienohitsausvaatimukset, kuten kodin ohjauskortit.
2, orgaaninen pinnoitusprosessi
OSP muodostaa kemiallisesti paljaan kuparin pinnalle orgaanisen kalvon, joka normaalisti kestää hapettumista ja voidaan poistaa juotosfluksilla hitsauksen aikana. Nykyään bentsimidatsolia käytetään laajalti, ja useiden orgaanisten pinnoitekerrosten selvittämiseksi on rakennettava useita orgaanisia pinnoitekerroksia. Prosessivirta kattaa rasvanpoiston, mikroetsauksen, happopesun, puhdistuksen, orgaanisen pinnoituksen ja sekundaaripuhdistuksen, ja prosessin ohjaus on suhteellisen helppoa.
OSP-tekniikka on yksinkertainen ja kustannustehokas, ja noin 25 % -30 % painetuista piirilevyistä käyttää sitä, ja yhä suurempi osa hyödyntää paljaan kuparin juottamista. Se on kuitenkin herkkä hapolle ja kosteudelle, mikä johtaa huonoon toissijaisen reflow-juottamisen suorituskykyyn, rajoitettuun varastointi- ja käyttöaikaan sekä tiettyihin testaus- ja kokoonpanovaikeuksiin. Soveltuu skenaarioihin, joissa pintaliitäntöjen toiminnallisuuden ja säilyvyyden vaatimukset ovat alhaiset, kuten televisioiden painetut piirilevyt, suuritiheyksiset sirupakkauslevyt jne.
3, kemiallinen nikkelipinnoitus / upotuskultaprosessi
ENIG muodostaa kuparipinnalle nikkeli-kultaseoskerroksen, joka voi suojata piirilevyä pitkäksi aikaa. OSP:hen verrattuna sen sähköinen suorituskyky ja ympäristönkestävyys ovat parempia. Nikkelipinnoitus voi estää kullan ja kuparin diffuusion ja myös hallita Z--suuntaista laajenemista korkeissa lämpötiloissa, mikä on hyödyllistä lyijyttömässä-juotuksessa. Prosessi sisältää peittauksen ja puhdistuksen, mikroetsauksen, esiupottamisen, aktivoinnin, kemiallisen nikkelöinnin ja kemiallisen kullan upottamisen, mikä on monimutkaista ja vaikeasti hallittavissa.
Tätä prosessia ei ole helppo hapettaa, sitä voidaan säilyttää pitkään, sen pinta on sileä, se soveltuu hienorakoisten tappien juottamiseen, kestää usean uudelleenvirtausjuottamisen ja sitä voidaan käyttää substraattina COB-langan liimaukseen. Kuitenkin korkea hinta, heikko hitsauslujuus ja alttius mustalevyongelmille tekevät pitkän aikavälin luotettavuudesta kyseenalaiseksi. Käytetään pääasiassa aloilla, jotka vaativat korkeaa pintaliitäntätoimintoa ja pitkää säilytysaikaa, kuten matkapuhelimen painikealueet, reitittimen liitäntäalueet jne. Tällä hetkellä painetuista piirilevyistä käytetään noin 10-20 %.
4, hopean uppoamisprosessi
Hopeapinnoitusprosessi on OSP:n ja ENIG:n välillä, yksinkertainen ja nopea. Vaikka se ei voi muodostaa paksua suojakerrosta, se voi säilyttää hyvän sähköisen suorituskyvyn ja hitsattavuuden. Pinta kuitenkin menettää kiiltonsa ja fyysinen lujuus on heikko. Se muodostaa submikronin tason puhdasta hopeapinnoitekerroksen syrjäytysreaktion kautta, joskus lisäämällä orgaanisia yhdisteitä hopean korroosion ja kulkeutumisen estämiseksi.
Hopeapinnoitusprosessi on yksinkertainen, sillä on hyvä sähköinen suorituskyky ja hitsattavuus sekä hyvä varastointikapasiteetti, mutta se ei sovellu skenaarioihin, jotka vaativat suurta mekaanista lujuutta. Sitä käytetään yleisesti aloilla, jotka vaativat korkeaa sähköistä suorituskykyä ja hitsattavuutta ja ovat kustannusherkkiä, kuten jotkin kulutuselektroniikka- ja viestintälaitteiden piirilevyt.
5, tinapinnoitusprosessi
Koska juote on pääosin tinapohjaista, tinapinnoitustekniikan teoreettiset näkymät ovat laajat. Tinaviiksien ja tinan kulkeutumisen rajoituksista johtuen se on myöhemmin ratkaistu lisäämällä orgaanisia lisäaineita hyvän lämpöstabiilisuuden ja hitsattavuuden aikaansaamiseksi, muodostaen litteitä kuparitina intermetalliyhdisteitä, välttäen kuumailmatasoittamisen tasaisuusongelmaa ja ilman metallin diffuusioongelmia. Alumiinifolion säilytysaika on kuitenkin lyhyt, ja kokoaminen on suoritettava järjestyksessä. Soveltuu skenaarioihin, jotka vaativat suurta hitsattavuutta, tasaisuutta ja nopeaa kokoonpanoa, kuten keski- ja matalaluokkaisiin elektroniikkatuotteisiin.