Het meest basale doel van PCB-oppervlaktebehandeling is het garanderen van goede lasbaarheid of elektrische eigenschappen. Omdat koper van nature in de vorm van oxiden in de lucht voorkomt, is het onwaarschijnlijk dat het lange tijd zijn oorspronkelijke koperkwaliteit behoudt. Daarom moet het met koper worden behandeld.
Er zijn veel PCB-oppervlaktebehandelingsprocessen. De meest voorkomende methoden zijn: plat, organisch gelaste beschermingsmiddelen (OSP), volledig vernikkeld goud, Shen Jin, Shenxi, Shenyin, chemisch nikkel, goud en galvaniseren met hard goud.
1. De hete lucht is vlak (spuitbus)
Het algemene proces van het hetelucht-nivelleringsproces is: micro-erosie → voorverwarmen → coaten lassen → spuiten → reinigen.
De hete lucht is vlak, ook wel bekend als heteluchtlassen (algemeen bekend als tinspray). Dit is het proces waarbij het smeltende tin (lood) dat op het PCB-oppervlak is gelast, wordt gecoat en de lucht door verhitting wordt samengedrukt (geblazen) om een anti-koperoxidatielaag te vormen. Het kan ook goede lasbare coatinglagen opleveren. De gehele las en het koper van de hete lucht vormen een koper-tin-metaalverbinding bij de combinatie. De PCB zinkt meestal in het smeltwater; het windmes blaast de vloeistofgelaste vlakke vloeistofgelaste vloeistof vóór het lassen;
Het niveau van thermische wind wordt onderverdeeld in twee typen: verticaal en horizontaal. Over het algemeen wordt aangenomen dat het horizontale type beter is. Het is vooral de horizontale laag voor heteluchtrectificatie die relatief uniform is, wat geautomatiseerde productie mogelijk maakt.
Voordelen: langere opslagtijd; nadat de PCB is voltooid, is het koperoppervlak volledig nat (tin is volledig bedekt vóór het lassen); geschikt voor loodlassen; volwassen proces, lage kosten, geschikt voor visuele inspectie en elektrische tests
Nadelen: Niet geschikt voor lijnbinding; vanwege het probleem van oppervlaktevlakheid zijn er ook beperkingen aan SMT; niet geschikt voor contactschakelaars. Bij het spuiten van tin lost koper op en is de printplaat aan hoge temperaturen blootgesteld. Vooral bij dikke of dunne platen is tinspuiten beperkt en is de productie lastig.
2, organische lasbaarheidsbeschermer (OSP)
Het algemene proces is: ontvetten –> micro-etsen –> beitsen –> reinigen met zuiver water –> organische coating –> reinigen. De procesbesturing is relatief eenvoudig om het behandelingsproces weer te geven.
OSP is een proces voor de oppervlaktebehandeling van koperfolie op printplaten (PCB's) volgens de eisen van de RoHS-richtlijn. OSP staat voor Organic Solderability Preservatives, ook wel bekend als organische soldeerbaarheidsconserveermiddelen, of in het Engels ook wel Preflux genoemd. Simpel gezegd is OSP een chemisch gegroeide organische huidlaag op een schoon, kaal koperoppervlak. Deze laag is bestand tegen oxidatie, hitteschokken en vocht, waardoor het koperoppervlak in de normale omgeving niet meer roest (oxidatie of vulkanisatie, enz.). Bij het daaropvolgende lassen bij hoge temperaturen moet deze beschermlaag echter snel en gemakkelijk door de flux worden verwijderd, zodat het blootgestelde, schone koperoppervlak zich direct met het gesmolten soldeer kan verbinden en in zeer korte tijd een solide soldeerverbinding kan vormen.
Voordelen: Het proces is eenvoudig, het oppervlak is zeer vlak, geschikt voor loodvrij lassen en SMT. Gemakkelijk te bewerken, handige productie, geschikt voor horizontale lijnbewerking. De plaat is geschikt voor meervoudige bewerking (bijv. OSP + ENIG). Lage kosten, milieuvriendelijk.
Nadelen: de beperking van het aantal reflow-lasbewerkingen (meerdere lasdiktes, de folie wordt vernietigd, in principe is 2 keer geen probleem). Niet geschikt voor krimptechnologie, draadbinding. Visuele en elektrische detectie zijn niet handig. N2-gasbescherming is vereist voor SMT. SMT-nabewerking is niet geschikt. Hoge opslagvereisten.
3, de hele plaat verguld met nikkelgoud
Bij platvernikkelen wordt de oppervlaktegeleider van de printplaat eerst geplateerd met een laag nikkel en vervolgens met een laag goud. Vernikkelen is vooral bedoeld om diffusie tussen goud en koper te voorkomen. Er zijn twee soorten gegalvaniseerd nikkelgoud: zacht vergulden (puur goud, het gouden oppervlak ziet er niet glanzend uit) en hard vergulden (glad en hard oppervlak, slijtvast, met andere elementen zoals kobalt, waardoor het gouden oppervlak er glanzender uitziet). Zacht goud wordt voornamelijk gebruikt voor het verpakken van gouddraad in chips; hard goud wordt voornamelijk gebruikt voor niet-gelaste elektrische verbindingen.
Voordelen: Lange opslagtijd > 12 maanden. Geschikt voor contactschakelaars en gouddraadbinding. Geschikt voor elektrische tests.
Zwakke punten: Hogere kosten, dikker goud. Gegalvaniseerde vingers vereisen extra draadgeleiding. Omdat de dikte van het goud niet consistent is, kan het bij het lassen brosheid van de soldeerverbinding veroorzaken door te dik goud, wat de sterkte beïnvloedt. Probleem met de uniformiteit van het galvanische oppervlak. Gegalvaniseerd nikkelgoud bedekt de rand van de draad niet. Niet geschikt voor het verbinden van aluminiumdraad.
4. Zink goud
Het algemene proces is: beitsreiniging –> microcorrosie –> vooruitlogen –> activeren –> chemisch nikkelen –> chemisch uitlogen van goud. Er zijn 6 chemische tanks in het proces, waarbij bijna 100 soorten chemicaliën betrokken zijn en het proces is complexer.
Zinkend goud wordt omhuld door een dikke, elektrisch goede nikkelgoudlegering op het koperoppervlak, wat de printplaat langdurig beschermt. Bovendien is het bestand tegen omgevingsinvloeden, wat andere oppervlaktebehandelingsprocessen niet hebben. Zinkend goud voorkomt bovendien het oplossen van koper, wat loodvrije assemblage ten goede komt.
Voordelen: oxideert niet snel, kan lang worden bewaard, heeft een vlak oppervlak en is geschikt voor het lassen van pinnen met een kleine opening en componenten met kleine soldeerpunten. Geschikt voor printplaten met knoppen (zoals printplaten voor mobiele telefoons). Reflowlassen kan meerdere keren worden herhaald zonder veel verlies van lasbaarheid. Het kan worden gebruikt als basismateriaal voor COB-bedrading (Chip On Board).
Nadelen: hoge kosten, slechte lassterkte, door het gebruik van niet-gegalvaniseerd nikkel kunnen er gemakkelijk problemen met zwarte schijven ontstaan. De nikkellaag oxideert na verloop van tijd en de betrouwbaarheid op lange termijn is een probleem.
5. Zinkend blik
Omdat alle huidige soldeermiddelen op tinbasis zijn, kan de tinlaag worden afgestemd op elk type soldeer. Het zinken van tin kan vlakke intermetallische koper-tinverbindingen vormen, waardoor het zinkende tin dezelfde goede soldeerbaarheid heeft als heteluchtnivelleren, zonder het lastige probleem van het vlakke solderen met heteluchtnivelleren. De tinplaat kan niet te lang worden bewaard en de montage moet worden uitgevoerd volgens de volgorde van het zinken van het tin.
Voordelen: Geschikt voor horizontale lijnproductie. Geschikt voor fijne lijnbewerking, geschikt voor loodvrij lassen, bijzonder geschikt voor krimptechnologie. Zeer goede vlakheid, geschikt voor SMT.
Nadelen: Goede opslagomstandigheden zijn vereist, bij voorkeur niet langer dan 6 maanden, om de groei van tinwhiskers te beheersen. Niet geschikt voor contactschakelaars. Tijdens het productieproces is de lasweerstandsfilm relatief hoog, anders zal de lasweerstandsfilm loslaten. Bij meervoudig lassen is N2-gasbescherming de beste optie. Elektrische meting kan ook een probleem vormen.
6. Zinkend zilver
Het proces van zilverzinken bevindt zich tussen organische coating en chemisch nikkel/goudplating. Het proces is relatief eenvoudig en snel. Zelfs bij blootstelling aan hitte, vochtigheid en vervuiling behoudt zilver zijn goede lasbaarheid, maar verliest het zijn glans. Verzilveren heeft niet de fysieke sterkte van chemisch nikkel/goudplating, omdat er geen nikkel onder de zilverlaag zit.
Voordelen: Eenvoudig proces, geschikt voor loodvrij lassen en SMT. Zeer vlak oppervlak, lage kosten, geschikt voor zeer fijne lijnen.
Nadelen: Hoge opslagvereisten, gemakkelijk te verontreinigen. De lassterkte is gevoelig voor problemen (microholteproblemen). Elektromigratie en Javani-bite van koper onder de lasweerstandsfilm zijn gemakkelijk te voorkomen. Elektrische metingen vormen ook een probleem.
7, chemisch nikkel palladium
Vergeleken met de neerslag van goud, bevindt zich tussen nikkel en goud een extra laag palladium. Palladium kan corrosie, veroorzaakt door de vervangingsreactie, voorkomen en de neerslag van goud volledig voorbereiden. Goud is dicht omhuld met palladium, wat zorgt voor een goed contactoppervlak.
Voordelen: Geschikt voor loodvrij lassen. Zeer vlak oppervlak, geschikt voor SMT. Doorlopende gaten kunnen ook nikkelgoud zijn. Lange opslagtijd, de opslagomstandigheden zijn niet zwaar. Geschikt voor elektrische tests. Geschikt voor schakelcontacten. Geschikt voor aluminiumdraadbindingen, geschikt voor dikke platen, hoge weerstand tegen omgevingsinvloeden.
8. Galvaniseren van hardgoud
Om de slijtvastheid van het product te verbeteren, moet het aantal in- en uitsteeksels worden verhoogd en moet het hardgoud worden gegalvaniseerd.
Veranderingen in het PCB-oppervlaktebehandelingsproces zijn niet erg groot, het lijkt een relatief ver weg gebeuren, maar het moet worden opgemerkt dat langzame veranderingen op de lange termijn tot grote veranderingen zullen leiden. Gezien de toenemende vraag naar milieubescherming zal het PCB-oppervlaktebehandelingsproces in de toekomst zeker ingrijpend veranderen.
Plaatsingstijd: 5 juli 2023
