Mục đích cơ bản nhất của xử lý bề mặt PCB là đảm bảo khả năng hàn hoặc tính chất điện tốt. Do đồng trong tự nhiên thường tồn tại dưới dạng oxit trong không khí, nên khó có thể duy trì được trạng thái đồng ban đầu trong thời gian dài, vì vậy cần phải xử lý bằng đồng.
Có nhiều quy trình xử lý bề mặt PCB. Các phương pháp phổ biến bao gồm: chất bảo vệ hàn hữu cơ phẳng (OSP), mạ vàng toàn bộ bảng mạch, Shen Jin, Shen Xi, Shenyin, niken hóa học, vàng và mạ điện vàng cứng. Triệu chứng.
1. Không khí nóng phẳng (bình xịt)
Quy trình chung của quá trình làm phẳng bằng khí nóng là: xói mòn vi mô → nung nóng sơ bộ → hàn phủ → phun thiếc → làm sạch.
Hàn khí nóng phẳng, còn gọi là hàn khí nóng (thường gọi là phun thiếc), là quá trình phủ thiếc nóng chảy (chì) lên bề mặt PCB, sau đó sử dụng nhiệt để nén khí chỉnh lưu (thổi) tạo thành lớp chống oxy hóa đồng. Phương pháp này cũng có thể tạo ra lớp phủ có khả năng hàn tốt. Toàn bộ mối hàn và đồng của khí nóng tạo thành hợp chất liên kết kim loại đồng-thiếc tại điểm kết hợp. PCB thường chìm trong nước hàn nóng chảy; dao gió thổi chất lỏng hàn phẳng trước khi hàn;
Cấp độ gió nhiệt được chia thành hai loại: thẳng đứng và nằm ngang. Người ta thường cho rằng loại nằm ngang tốt hơn. Chủ yếu là lớp chỉnh lưu khí nóng nằm ngang tương đối đồng đều, có thể đạt được sản xuất tự động.
Ưu điểm: thời gian lưu trữ lâu hơn; sau khi PCB hoàn thành, bề mặt đồng được làm ướt hoàn toàn (thiếc được phủ hoàn toàn trước khi hàn); thích hợp cho hàn chì; quy trình hoàn thiện, chi phí thấp, thích hợp cho kiểm tra trực quan và thử nghiệm điện
Nhược điểm: Không thích hợp cho việc đóng gáy; do vấn đề về độ phẳng bề mặt, cũng có những hạn chế đối với SMT; không thích hợp cho thiết kế công tắc tiếp xúc. Khi phun thiếc, đồng sẽ bị hòa tan, và bảng mạch sẽ chịu nhiệt độ cao. Đặc biệt là đối với các tấm dày hoặc mỏng, việc phun thiếc bị hạn chế, và thao tác sản xuất bất tiện.
2, chất bảo vệ khả năng hàn hữu cơ (OSP)
Quy trình chung là: tẩy dầu mỡ –> khắc vi mô –> tẩy rửa –> làm sạch bằng nước tinh khiết –> phủ hữu cơ –> làm sạch, và việc kiểm soát quy trình tương đối dễ dàng để thể hiện quá trình xử lý.
OSP là quy trình xử lý bề mặt lá đồng của bảng mạch in (PCB) theo yêu cầu của chỉ thị RoHS. OSP là viết tắt của Organic Solderability Preservatives, còn được gọi là chất bảo quản khả năng hàn hữu cơ, còn được gọi là Preflux trong tiếng Anh. Nói một cách đơn giản, OSP là một lớp màng da hữu cơ được tạo ra bằng hóa chất trên bề mặt đồng trần, sạch. Lớp màng này có khả năng chống oxy hóa, sốc nhiệt, chống ẩm, giúp bảo vệ bề mặt đồng trong môi trường bình thường không còn rỉ sét (oxy hóa hoặc lưu hóa, v.v.); Tuy nhiên, trong quá trình hàn ở nhiệt độ cao sau đó, lớp màng bảo vệ này phải được loại bỏ dễ dàng bằng chất trợ dung nhanh chóng, để bề mặt đồng sạch tiếp xúc có thể kết hợp ngay với chất hàn nóng chảy trong thời gian rất ngắn để trở thành mối hàn rắn chắc.
Ưu điểm: Quy trình đơn giản, bề mặt rất phẳng, thích hợp cho hàn không chì và SMT. Dễ dàng gia công lại, vận hành sản xuất thuận tiện, thích hợp cho vận hành dây chuyền ngang. Bảng mạch thích hợp cho nhiều quy trình gia công (ví dụ: OSP + ENIG). Chi phí thấp, thân thiện với môi trường.
Nhược điểm: Hạn chế về số lần hàn chảy (hàn nhiều lớp dày, màng hàn sẽ bị phá hủy, về cơ bản hàn 2 lần không vấn đề gì). Không phù hợp với công nghệ bấm, hàn dây. Phát hiện bằng mắt thường và phát hiện điện không thuận tiện. Cần có thiết bị bảo vệ khí N2 cho SMT. Không phù hợp để làm lại SMT. Yêu cầu lưu trữ cao.
3, toàn bộ tấm mạ vàng niken
Mạ niken tấm là lớp mạ đầu tiên trên bề mặt PCB, sau đó mạ một lớp vàng, mục đích chính của lớp mạ niken là ngăn chặn sự khuếch tán giữa vàng và đồng. Có hai loại mạ niken điện phân: mạ vàng mềm (vàng nguyên chất, bề mặt vàng không sáng bóng) và mạ vàng cứng (bề mặt nhẵn và cứng, chống mài mòn, chứa các nguyên tố khác như coban, bề mặt vàng trông sáng bóng). Vàng mềm chủ yếu được sử dụng để đóng gói chip; vàng cứng chủ yếu được sử dụng trong các kết nối điện không hàn.
Ưu điểm: Thời gian lưu trữ dài >12 tháng. Thích hợp cho thiết kế công tắc tiếp điểm và kết nối dây vàng. Thích hợp cho thử nghiệm điện.
Nhược điểm: Giá thành cao hơn, vàng dày hơn. Đầu mạ điện đòi hỏi phải có thêm dây dẫn thiết kế. Do độ dày vàng không đồng đều, khi hàn, vàng quá dày có thể gây giòn mối hàn, ảnh hưởng đến độ bền. Vấn đề về độ đồng đều bề mặt mạ điện. Vàng niken mạ điện không phủ kín mép dây. Không thích hợp để hàn dây nhôm.
4. Chìm vàng
Quy trình chung là: tẩy rửa –> ăn mòn vi mô –> ngâm chiết –> hoạt hóa –> mạ niken không điện –> ngâm chiết vàng hóa học; Có 6 bể chứa hóa chất trong quy trình, liên quan đến gần 100 loại hóa chất và quy trình phức tạp hơn.
Vàng chìm được phủ một lớp hợp kim niken vàng dày, dẫn điện tốt trên bề mặt đồng, có thể bảo vệ PCB trong thời gian dài; ngoài ra, nó còn có khả năng chịu được môi trường mà các quy trình xử lý bề mặt khác không có. Hơn nữa, vàng chìm còn có thể ngăn ngừa sự hòa tan của đồng, mang lại lợi ích cho việc lắp ráp không chì.
Ưu điểm: không dễ bị oxy hóa, có thể bảo quản lâu dài, bề mặt phẳng, thích hợp để hàn các chân hàn khe hở nhỏ và các linh kiện có mối hàn nhỏ. Ưu tiên bo mạch PCB có nút bấm (như bo mạch điện thoại di động). Có thể hàn nóng chảy nhiều lần mà không làm giảm đáng kể khả năng hàn. Có thể sử dụng làm vật liệu nền cho hệ thống dây COB (Chip On Board).
Nhược điểm: chi phí cao, độ bền hàn kém, do sử dụng quy trình mạ niken không điện phân nên dễ xảy ra hiện tượng đĩa đen. Lớp niken bị oxy hóa theo thời gian, ảnh hưởng đến độ tin cậy lâu dài.
5. Thiếc chìm
Vì tất cả các loại hàn hiện nay đều có gốc thiếc, nên lớp thiếc có thể được kết hợp với bất kỳ loại hàn nào. Quá trình hàn thiếc chìm có thể tạo thành hợp chất liên kim loại đồng-thiếc phẳng, giúp thiếc chìm có khả năng hàn tốt như hàn khí nóng mà không gặp vấn đề hàn khí nóng; Tấm thiếc không thể lưu trữ quá lâu, và việc lắp ráp phải được thực hiện theo thứ tự hàn thiếc chìm.
Ưu điểm: Thích hợp cho sản xuất dây chuyền ngang. Thích hợp cho gia công dây chuyền tinh xảo, thích hợp cho hàn không chì, đặc biệt thích hợp cho công nghệ uốn. Độ phẳng rất tốt, thích hợp cho SMT.
Nhược điểm: Cần bảo quản tốt, tốt nhất là không quá 6 tháng để kiểm soát sự phát triển của râu thiếc. Không phù hợp với thiết kế công tắc tiếp điểm. Trong quá trình sản xuất, quy trình tạo màng điện trở hàn tương đối cao, nếu không sẽ làm màng điện trở hàn bị bong ra. Đối với hàn nhiều mối hàn, tốt nhất nên sử dụng khí N2 để bảo vệ. Đo điện cũng là một vấn đề.
6. Bạc chìm
Quy trình mạ bạc nằm giữa lớp phủ hữu cơ và lớp mạ niken/vàng không điện, quy trình tương đối đơn giản và nhanh chóng; ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt độ, độ ẩm và ô nhiễm, bạc vẫn có thể duy trì khả năng hàn tốt, nhưng sẽ mất đi độ bóng. Mạ bạc không có độ bền vật lý tốt như mạ niken/vàng không điện vì không có niken bên dưới lớp bạc.
Ưu điểm: Quy trình đơn giản, phù hợp cho hàn không chì, SMT. Bề mặt rất phẳng, chi phí thấp, phù hợp cho các đường hàn rất mảnh.
Nhược điểm: Yêu cầu bảo quản cao, dễ gây ô nhiễm. Cường độ hàn dễ gặp vấn đề (vấn đề khoang vi mô). Dễ xảy ra hiện tượng di cư điện và hiện tượng cắn Javani của đồng dưới lớp điện trở hàn. Đo lường điện cũng là một vấn đề.
7, hóa chất niken paladi
So với kết tủa vàng, có một lớp paladi bổ sung giữa niken và vàng, paladi có thể ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn do phản ứng thay thế gây ra và chuẩn bị đầy đủ cho quá trình kết tủa vàng. Vàng được phủ paladi chặt chẽ, tạo ra bề mặt tiếp xúc tốt.
Ưu điểm: Thích hợp cho hàn không chì. Bề mặt rất phẳng, thích hợp cho SMT. Có thể dùng niken vàng xuyên qua các lỗ. Thời gian bảo quản lâu, điều kiện bảo quản không khắc nghiệt. Thích hợp cho thử nghiệm điện. Thích hợp cho thiết kế tiếp điểm công tắc. Thích hợp cho việc buộc dây nhôm, thích hợp cho tấm dày, khả năng chống chịu tác động của môi trường tốt.
8. Mạ điện vàng cứng
Để nâng cao khả năng chống mài mòn của sản phẩm, hãy tăng số lần lắp vào và tháo ra và mạ vàng cứng.
Những thay đổi trong quy trình xử lý bề mặt PCB không quá lớn, dường như còn khá xa vời, nhưng cần lưu ý rằng những thay đổi chậm chạp trong dài hạn sẽ dẫn đến những thay đổi lớn. Trong bối cảnh nhu cầu bảo vệ môi trường ngày càng tăng, quy trình xử lý bề mặt PCB chắc chắn sẽ có những thay đổi đáng kể trong tương lai.
Thời gian đăng: 05-07-2023
