Piirilevyjen valmistusprosessissa pintakäsittelytekniikka ei vaikuta vain piirilevyn juotettavuuteen ja korroosionkestävyyteen, vaan sillä on myös syvällinen vaikutus sen sähköiseen suorituskykyyn ja pitkällä aikavälillä{0}}luotettavuuteen. Sähkötekniikan nopean kehityksen myötäPCB-pintakäsittelyprosessitkehittyvät jatkuvasti täyttämään korkeammat suorituskykyvaatimukset ja ympäristöstandardit.
Kuuman ilman tasoitus
Kuumailmatasoitus, joka tunnetaan myös nimellä kuumailmajuotteen tasoitus, joka tunnetaan yleisesti tinaruiskutuksena. Tämä prosessi sisältää piirilevyn pinnan pinnoittamisen sulalla tina-lyijyjuotteella -. Nykyään lyijytöntä-juotetta käytetään yleisemmin ympäristövaatimusten vuoksi. Sitten lämmitettyä paineilmaa käytetään juotteen tasoittamiseen muodostaen pinnoitekerroksen, joka kestää tehokkaasti kuparin hapettumista ja tarjoaa erinomaisen juotettavuuden. Kuuman ilmastoinnin aikana juote vuorovaikuttaa kuparin kanssa muodostaen liitoskohtaan kuparitinametalliyhdistettä, jonka paksuus on noin 1-2 mil.
Tämä prosessi on jaettu pysty- ja vaakasuuntaisiin tyyppeihin. Vaakapäällystyksellä katsotaan laajalti olevan etuja sen tasaisemman pinnoitteen ja automatisoidun tuotannon ansiosta. Yleinen prosessi sisältää vaiheita, kuten mikroetsaus, esilämmitys, juoksutuspinnoitus, tinaruiskutus ja puhdistus. Kuumailmatasoitusprosessi on kypsä, riittävä tarjonta, suhteellisen alhainen ja hyvä hitsattavuus, soveltuu lyijyttömään -juottoon, ja se on yksi teollisuudessa laajalti käytetyistä pintakäsittelymenetelmistä. Sen pinta ei kuitenkaan ole riittävän sileä, mikä vaikeuttaa hienojakoisten komponenttien hitsausta, ja HASL:a sisältävä lyijy kohtaa myös ympäristöongelmia.
Orgaaninen pinnoite
Orgaaninen pinnoitus on prosessi, jossa kasvatetaan kemiallisesti kerros orgaanista kalvoa puhtaalle paljaalle kuparipinnalle. Tämä kalvokerros on kuin uskollinen vartija, jolla on hapettumisenkestävyys, lämpöiskun kestävyys ja kosteudenkestävyys, mikä voi tehokkaasti suojata kuparipintaa korroosiolta, kuten hapettumiselta tai vulkanoitumiselta normaaleissa ympäristöissä. Samanaikaisesti korkean lämpötilan hitsausympäristössä juoksutteen voi nopeasti poistaa sen, mikä tekee tilaa hitsaustyölle.
Orgaanista pinnoitusprosessia on käytetty laajalti teollisuudessa sen merkittävien etujen, yksinkertaisen prosessin ja alhaisten kustannusten vuoksi. Varhaiset orgaaniset pinnoitemolekyylit olivat enimmäkseen imidatsolia ja bentsotriatsolia, joilla oli ruosteenestovaikutuksia. Nykyään uudet molekyylit ovat pääasiassa bentsimidatsolia. Jotta varmistetaan kyky kestää useita uudelleenvirtausjuottoa, kuparipintaan on muodostettava useita orgaanisia pinnoitekerroksia, mikä edellyttää kuparinesteen lisäämistä kemialliseen kylpyyn. Päällystä ensin ensimmäinen kerros, joka adsorboi kuparia. Sitten toinen kerros orgaanisia päällystemolekyylejä yhdistyy kuparin kanssa ja pinotaan kerros kerrokselta, kunnes muodostuu kahdenkymmenen tai jopa sadan orgaanisen pinnoitemolekyylin rakenne. OSP-pinnoitteen korroosionkestävyys on kuitenkin suhteellisen heikko, joten säilytys- ja käyttöolosuhteisiin tulee kiinnittää erityistä huomiota.
Kemiallinen nikkelipinnoitus/immersiokulta
Virtaton nikkelipinnoitus/immersiokultaprosessi on huolellisesti kääritty kerros paksua ja sähköisesti erinomaista nikkelikultaseosta kuparin pinnalle, kuten vahvistetaan piirilevylle vahva "panssari", joka voi tarjota piirilevylle luotettavan suojan pitkään. Toisin kuin OSP, joka toimii vain yksinkertaisena ruosteenestokerroksena, kemiallinen nikkelipinnoitus/immersiokulta voi säilyttää hyvän sähköisen suorituskyvyn piirilevyjen pitkäaikaisen-käytön aikana ja kestää paremmin ympäristön muutoksia.
Syy nikkelöintiin on, että kullan ja kuparin välillä on keskinäinen diffuusio, ja nikkelikerros voi toimia vahvana esteenä tämän diffuusion estämiseksi. Ilman nikkelikerroksen suojakerrosta kulta voi diffundoitua kupariksi muutamassa tunnissa. Lisäksi sähköttömällä nikkelipinnoituksella / upotuskullalla on monia etuja, kuten nikkelin korkea lujuus. Vain 5 um paksu nikkeli voi tehokkaasti hallita laajenemista Z-suunnassa korkeissa lämpötiloissa ja samalla estää kuparin liukenemisen, mikä on erityisen edullista lyijyttömässä juotossa. Tämän tekniikan yleinen prosessi sisältää vaiheita, kuten happopeittauksen ja -puhdistuksen, mikroetsauksen, esiupottamisen, aktivoinnin, kemiallisen nikkelipinnoituksen ja kemiallisen kullan upottamisen. Prosessi sisältää kuusi kemikaalisäiliötä ja lähes sata kemikaalia, mikä tekee prosessista suhteellisen monimutkaisen.
Upotus hopeaan
Hopeaupotusprosessi on OSP:n ja kemiallisen nikkeli/kultauksen välillä, ja sen prosessi on suhteellisen yksinkertainen ja nopea. Hopean upotus saavutetaan itse asiassa siirtymäreaktioilla, jolloin piirilevyn pinnalle muodostuu lähes mikrometrin alapuolella oleva puhdas hopeapinnoite. Joskus orgaanisia yhdisteitä lisätään hopean upotusprosessin aikana, pääasiassa hopean korroosion estämiseksi ja hopean kulkeutumisongelmien poistamiseksi. Tätä ohutta orgaanisten yhdisteiden kerrosta on kuitenkin yleensä vaikea mitata tarkasti, ja analyysi osoittaa, että sen paino-osuus on alle 1 %.
Jopa altistuessaan monimutkaisille ympäristöille, kuten lämmölle, kosteudelle ja saasteille, upotusprosessissa muodostuvalla hopeakerroksella voi silti olla hyvät sähköiset ominaisuudet ja hitsattavuus, mutta sen kiilto saattaa heikentyä. Koska hopeakerroksen alla ei ole nikkelikerrosta, upotushopea ei ole fyysisesti yhtä vahvaa kuin sähkötön nikkelipinnoitus/immersiokulta.
tinakasto
Ottaen huomioon, että kaikki juotosmateriaalit perustuvat tällä hetkellä tinaan ja tinakerros sopii täydellisesti minkä tahansa juotostyypin kanssa, tästä näkökulmasta upotustinaprosessilla on laajat kehitysnäkymät. Aiemmin tinakastotekniikalla käsitellyt piirilevyt olivat kuitenkin alttiita tinaviisari-ongelmille. Juotosprosessin aikana tinavisku- ja tinamigraatioilmiöt asettivat vakavia haasteita luotettavuudelle, mikä rajoitti suuresti tinakastotekniikan soveltamista. Myöhemmin lisäämällä orgaanisia lisäaineita tinaupotusliuokseen tinakerroksen rakenne muutettiin onnistuneesti hiukkasiksi, mikä voitti tehokkaasti edellä mainitut-vaikeudet ja antoi tinaupotusprosessille hyvän lämpöstabiilisuuden ja juotettavuuden.
Upotustinaprosessissa voidaan muodostaa litteitä kuparitinaintermetalliyhdisteitä, mikä tekee upotustinasta verrattavissa kuumailmatasoitukseen hitsattavuuden suhteen ilman tasaisuusongelmia, jotka vaikeuttavat kuumailmatasoitusta, ja ilman piilotettuja vaaroja, joita metallin diffuusio voi aiheuttaa kemiallisessa nikkelipinnoituksessa/upotuskullassa. Upotuspeltilevyjen säilytysaika on kuitenkin rajallinen ja liian pitkään jätettäessä niiden pinnalle muodostuu tinaoksidia, joka vaikuttaa hitsausvaikutukseen. Siksi on välttämätöntä noudattaa tiukasti upotustinaa kokoonpanon aikana.
Muut pintakäsittelyprosessit
Galvanoitua nikkelikultaa
Galvanoitua nikkelikultaa voidaan pitää pcb-pintakäsittelytekniikan "vanhempana veljenä", joka on ollut olemassa PCB:n syntymästä lähtien ja vähitellen johdettu muihin prosesseihin. Tämä prosessi sisältää nikkelikerroksen galvanoinnin PCB-johtimen pinnalle, jota seuraa kultakerroksen galvanoiminen. Nikkeloinnin päätehtävä on estää kullan ja kuparin diffuusio. Nykyään galvanoitu nikkelikulta on jaettu pääasiassa kahteen luokkaan: toinen on pehmeä kultapinnoitus, jota käytetään pääasiassa kultalankapinnoitukseen sirupakkauksen aikana; Toinen tyyppi on kovakullattu pinnoitus, jota käytetään pääasiassa sähköliitäntöihin muissa juotosliitoksissa, kuten kultasormissa. On huomattava, että normaaleissa olosuhteissa hitsaustoimenpiteet voivat saada galvanoidun kullan hauraaksi, mikä lyhentää sen käyttöikää. Siksi galvanoidun kullan hitsausta tulisi välttää mahdollisimman paljon; Kuitenkin haurastumisen todennäköisyys sähköttömässä nikkelipinnoitus-/immersiokullassa on suhteellisen pieni ohuen ja tasaisen kultakerroksen vuoksi.
Kemiallinen palladiumpinnoitus
Virtattoman palladiumpinnoitusprosessi on melko samanlainen kuin kemiallinen nikkelipinnoitus. Pääperiaate on pelkistimen, kuten natriumdivetyfosfaatin, käyttö palladium-ionien pelkistämiseksi palladiumiksi katalyyttisesti aktiivisella pinnalla. Äskettäin tuotettu palladium voi myös toimia katalyyttinä jatkuvan reaktion edistämiseksi, jolloin saadaan minkä tahansa paksuisia palladiumpinnoituskerroksia. Kemiallisen palladiumpinnoituksen etuna on korkea hitsausvarmuus, hyvä lämpöstabiilisuus ja erinomainen pinnan tasaisuus. Palladium on kuitenkin suhteellisen harvinainen jalometalli, mikä johtaa tämän prosessin suhteellisen korkeaan hintaan.