С непрерывным улучшением человеческих требований для среды обитания, проблемы окружающей среды, который включили в производственный процесс PCB особенно видны. В настоящее время, приведите и бром самые горячие темы; Неэтилированный и свободный от галоид повлияет на развитие PCB в много аспектов. Хотя в настоящее время, изменения в процессе поверхностного покрытия PCB не большие, и он кажется что все еще далекая вещь, она должна быть замечена что долгосрочные медленные изменения приведут к большим изменениям. С увеличивая требованием для охраны окружающей среды, процесс поверхностного покрытия PCB определенно пройдет большие изменения в будущем.
Цель поверхностного покрытия
Основная цель поверхностного покрытия обеспечить хорошее solderability или электрическое представление. С меди в природе клонит существовать в форме окиси в воздухе, маловероятно остаться как первоначальная медь в течение длительного времени, поэтому другие обработки необходимы для меди. Хотя в последующем собрании, сильный поток можно использовать для того чтобы извлечь большую часть из медной окиси, не легко извлечь сильный поток самого, поэтому индустрия вообще не использует сильный поток.
Общий процесс поверхностного покрытия
В настоящее время, много процессов поверхностного покрытия PCB, включая горячий воздух выравнивая, органическое покрытие, electroless плакировка никеля/золото окуная, серебряный окунать и олово окуная, которое будут введены по-одному.
1. Выравнивать горячего воздуха
Выравнивать горячего воздуха, также известный как припой горячего воздуха выравнивая, процесс покрывать жидкий припой руководства олова на поверхности PCB и выравнивать (дуть) с нагретым обжатым воздухом для того чтобы сформировать покрывая слой который устойчив к медной оксидации и обеспечивает хорошее solderability. Смесь медного олова межметаллическая сформирована на соединении припоя и меди выравнивать горячего воздуха. Толщина припоя защищая медную поверхность около 1-2 mil. PCB будет погружен в жидком припои во время выравнивать горячего воздуха; Нож воздуха дует жидкостный припой прежде чем припой твердеет; Лезвие ветра может уменьшить мениск припоя на медной поверхности и предотвратить наводить припоя. Выравнивать горячего воздуха разделен в вертикальный тип и горизонтальный тип. Оно вообще приниман что горизонтальным типом лучший, главным образом потому что горизонтальный горячий воздух выравнивая покрытие более равномерен и может осуществить автоматическое производство. Общий процесс горячего воздуха выравнивая процесс является следующим: Микро- вытравляя → подогревая чистку → олова → потока → покрывая распыляя.
2. Органическое покрытие
Органический покрывая процесс отличает другие процессы поверхностного покрытия в этом он действует как вентильный слой между медью и воздухом; Органическая покрывая технология проста и низкие цены, которая делает ее широко используемую в индустрии. Предыдущие органические покрывая молекулы имидазол и бензотриазол, которые играют роль предохранения ржавчины. Самая последняя молекула главным образом бензимидазол, который медь которая группа азота функциональная к PCB. В последующем сваривая процессе, если только один органический покрывая слой на медной поверхности, то не возможно. Должно быть много слоев. Это почему жидкостная медь обычно добавлена к химическому танку. После покрывать первый слой, покрывая слой адсорбирует медное; После этого, органические покрывая молекулы второго слоя не совмещены с медью до 20 или даже 100 раз из органического покрытия молекулы собирают на медной поверхности, которая может обеспечить множественный паять reflow. Эксперимент показывает что самая последняя органическая покрывая технология может держать хорошую работу в много неэтилированных сваривая процессов. Общий процесс органического покрывая процесса является следующим: обсаливая чистка → → чистой воды → → → микро- вытравляя маринуя очищая органическая покрывая. Управление производственным процессом легче чем другие процессы поверхностного покрытия.
3. Electroless плакировка никеля/плакировка никеля погружения золота electroless/процесс погружения золота
Не похож на органическое покрытие, кажется, что кладут electroless плакировка никеля/вкрапленность золота толстый панцырь на PCB; К тому же, electroless плакировка никеля/метод окунания золота нет как органическое покрытие как антиржавейный вентильный слой. Он может быть полезной в долгосрочном плане пользой PCB и достигать хорошее электрическое представление. Поэтому, electroless плакировка никеля/погружение золота создать программу-оболочку толстый слой пробы золота никеля с хорошими электрическими свойствами на медной поверхности, которая может защитить PCB в течение длительного времени; К тому же, она также имеет экологический допуск что другие процессы поверхностного покрытия не имеют. Причина для плакировки никеля что золото и медь отразят один другого, и слой никеля может предотвратить диффузию между золотом и медью; Без слоя никеля, золото отразит в медь в пределах часов. Другое преимущество electroless плакировки никеля/вкрапленности золота прочность никеля. Только 5 микронов никеля могут ограничивать расширение в направлении z на высокой температуре. К тому же, electroless плакировка никеля/погружение золота могут также предотвратить растворение меди, которое будет полезно для неэтилированного собрания. Общий процесс electroless плакировки никеля/золота выщелачивая процесс является следующим: кислотное очищая → плакировкой никеля → активации → prepreg → → микро- вытравляя золото electroless electroless выщелачивая. Главным образом 6 химических танков, включая почти 100 химикатов, поэтому управление производственным процессом трудно.
4. Серебряный выщелачивая процесс
Между органическим покрытием и electroless плакировкой никеля/золотом выщелачивая, процесс относительно прост и быстр; Он как не осложнен как electroless плакировка никеля/погружение золота, ни он кладет толстый слой панцыря на PCB, но он может все еще обеспечить хорошее электрическое представление. Серебр маленький брат золота. Даже если подверганный действию для того чтобы нагреть, влажность и загрязнение, серебр могут все еще поддерживать хорошее solderability, но оно потеряет блеск. Серебряное погружение не имеет хорошую физическую силу electroless плакировки никеля/погружения золота потому что никакой никель под серебряным слоем. К тому же, серебряная вкрапленность имеет хорошее свойство хранения, и будет никакая большая проблема когда она будет положена в собрание на несколько лет после серебряной вкрапленности. Серебряная вкрапленность реакция смещения, которая почти покрытие субмикрона чистое серебряное. Иногда, некоторые органические вещества включены в процессе серебряный выщелачивать, основного для предотвращения серебряной корозии и для того чтобы исключить серебряную миграцию; Вообще трудно измерить этот тонкий слой органического содержания, и анализ показывает что вес организма чем 1%.
5. Погружение олова
В виду того что все припои основаны на олове, слой олова может соответствовать любому типу припоя. От этой точки зрения, метод окунания олова имеет большие перспективы развития. Однако, вискеры олова появляются после того как предыдущий PCB окунут в олове. Во время сваривая процесса, миграция вискеров олова и олово принесут проблемы надежности. Поэтому, польза метода окунания олова ограничена. Более последние, органические добавки были добавлены к решению погружения олова, которое может сделать структуру слоя олова появляется зернистая структура, преодолевать предыдущие проблемы, и имеется хорошие термическую стабильность и solderability. Метод окунания олова может сформировать смесь плоского медного олова межметаллическую, которая делает окунать олова имеет такое же хорошее solderability как горячевоздушный выравнивать без головной боли плоскостности причиненной горячевоздушный выравнивать; Никакая проблема диффузии между electroless плакировкой никеля/золотом окуная металлы в окунать олова - смеси медного олова межметаллические можно твердо скрепить совместно. Плита погружения олова не будет храниться слишком долго, и собрание необходимо унести согласно последовательности погружения олова.
6. Другие процессы поверхностного покрытия
Другие процессы поверхностного покрытия более менее приложены. Плакировка золота никеля и electroless процессы плакировкой палладиума которая относительно прикладыватьле следующим образом. Плакировка золота никеля инициатор процесса поверхностного покрытия PCB. Она появилась с возникновения PCB, и постепенно эволюционировалась в другие методы. Она к сперва покрыть проводника на поверхности PCB со слоем никеля и после этого слоем золота. Плакировка никеля главным образом предотвратить диффузию между золотом и медью. 2 типа плакировки золота никеля в настоящее время: мягкая плакировка золота (червонное золото, поверхность золота не выглядит ярким) и трудная плакировка золота (поверхность ровна и трудна, износоустойчивый, содержит кобальт и другие элементы, и поверхность золота выглядит яркой). Мягкое золото главным образом использовано для провода золота во время упаковки обломока; Трудное золото главным образом использовано для электрического соединения на не сваренных местах. В рассмотрении цены, индустрия часто использует метод передачи изображения для выборочной плакировки для уменьшения пользы золота.
В настоящее время, польза выборочной плакировки золота в индустрии продолжается увеличить, которая главным образом должна к затруднению в контролировать процесс electroless плакировки никеля/выщелачивать золота. В нормальных условиях, заварка приведет к охрупчиванию покрытого золота, которое сократит срок службы. Поэтому, сваривать на покрытом золоте следует избежать; Однако, должный к тонкому и последовательному золоту electroless плакировки никеля/погружения золота, охрупчивания редко происходит. Процесс electroless плакировки палладиума подобен этой из electroless плакировки никеля. Основной процесс уменьшить ионы палладиума к палладиуму на каталитической поверхности через разбавитель (как hypophosphite dihydrogen натрия). Заново сформированный палладиум может стать катализатором для того чтобы повысить реакцию, поэтому любую толщину покрытия палладиума можно получить. Преимущества electroless плакировки палладиума хороши сваривающ плоскостность надежности, термической стабильности и поверхности.
Выбор процесса поверхностного покрытия
Выбор процесса поверхностного покрытия главным образом зависит от типа окончательных собранных компонентов; Процесс поверхностного покрытия повлияет на продукцию, собрание и окончательную пользу PCB. Последователи специфически введут случаи применения 5 общих процессов поверхностного покрытия.
1. Выравнивать горячего воздуха
Горячий воздух выравнивая раз играл ведущую роль в процессе поверхностного покрытия PCB. В 1980s, больше чем 3/4 из PCBs использовало горячевоздушную выравнивая технологию. Однако, индустрия уменьшала пользу горячевоздушной выравнивая технологии за последнее десятилетие. Оценено что около 25% до 40% из PCBs в настоящее время используют горячевоздушную выравнивая технологию. Горячий воздух выравнивая процесс грязен, вонюч и опасен, поэтому никогда нет любимый процесс. Однако, выравнивать горячего воздуха превосходный процесс для более больших компонентов и проводов с более большим дистанционированием. В PCB с высокой плотностью, плоскостность выравнивать горячего воздуха повлияет на последующее собрание; Поэтому, горячий воздух выравнивая процесс вообще не использован для доск HDI. С прогрессом технологии, горячий воздух выравнивая процесс соответствующий для собирать QFP и BGA с более небольшим дистанционированием появлялся в индустрию, но фактическое применение более менее. В настоящее время, некоторые фабрики используют органическое покрытие и electroless плакировку никеля/метод окунания золота для замены горячего воздуха выравнивая процесс; Технический прогресс также водил некоторые фабрики принять олово и серебряные процессы вкрапленности. С неэтилированной тенденцией в последние годы, польза выравнивать горячего воздуха более добавочно ограничена. Хотя так называемый неэтилированный выравнивать горячего воздуха появлялся, оно может включить совместимость оборудования.
2. Органическое покрытие
Оценено что в настоящее время, о 25% - 30% из PCBs используют органическую покрывая технологию, и пропорция поднимала (правоподобно что органическое покрытие теперь перегоняло горячевоздушный выравнивать во-первых). Органический покрывая процесс можно использовать для низкотехнологичного PCB или высокотехнологичного PCB, как, который одно-встали на сторону PCB ТВ и доска обломока высокой плотности упаковывая. Для BGA, органическое покрытие также широко использовано. Если PCB не имеет никакие функциональные требования на период поверхностного соединения или хранения, то органическое покрытие будет самым идеальным процессом поверхностного покрытия.
3. Electroless плакировка никеля/плакировка никеля погружения золота electroless/процесс погружения золота
Отличающийся от органическое покрытие, оно главным образом использовано на досках с функциональными требованиями на соединение и длинный срок хранения на поверхности, как важнейшая область мобильного телефона, зона соединения края раковины маршрутизатора и зона электрического контакта эластичного соединения процессора обломока. Должный к плоскостности горячевоздушный выравнивать и удаления органического покрывая потока, electroless плакировка никеля/вкрапленность золота широко были использованы в 1990s; Позже, должный к возникновению черного диска и хрупкого сплава фосфора никеля, было уменьшено применение electroless плакировки никеля/метода окунания золота. Однако, в настоящее время, почти каждая высокотехнологичная фабрика PCB имеет electroless плакировку никеля/золото окуная линию. Принимать что соединение припоя станет хрупким когда смесь медного олова межметаллическая извлечется, много проблем произойдет на смеси относительно хрупкого олова никеля межметаллической. Поэтому, почти все портативные электронные продукты (как мобильные телефоны) используют медные соединения припоя межметаллической смеси олова сформированные органическим покрытием, серебряным погружением или погружением олова, пока electroless плакировка никеля/погружение золота использованы для того чтобы сформировать важнейшие области, площади контакта и EMI защищая зоны. Оценено что в настоящее время, около 10% до 20% из PCBs используют electroless плакировку никеля/процесс вкрапленности золота.
4. Серебряное погружение
Оно дешевый чем electroless плакировка никеля/погружение золота. Если PCB имеет функциональные требования и потребности уменьшить цены, то серебряное погружение хороший выбор; В дополнение к хорошим плоскостности и контакту серебряной вкрапленности, серебряный процесс вкрапленности должен быть выбран. Серебряное погружение широко использовано в продуктах, автомобилях и периферийных устройствах компьютера связи, и также в высокоскоростном дизайне сигнала. Серебряную вкрапленность можно также использовать в высокочастотных сигналах из-за своих превосходных электрических свойств которые не могут соответствоваться другими поверхностными покрытиями. EMS рекомендует серебряный процесс вкрапленности потому что легко собрать и имеет хорошее inspectability. Однако, должный к дефектам как отверстие tarnish и припоя в серебряной вкрапленности, свой рост медленен (но не уменьшенный). Оценено что около 10% до 15% из PCBs в настоящее время использует серебряный процесс вкрапленности.
5. Погружение олова
Почти 10 лет в виду того что олово было введено в процесс поверхностного покрытия. Возникновение этого процесса результат требований автоматизации продукции. Вкрапленность олова не приносит никакие новые элементы в сваривая место, и особенно соответствующая для backplane связи. Олово потеряет solderability за периодом хранения доски, поэтому лучшие условия хранения необходимы для погружения олова. К тому же, польза процесса вкрапленности олова ограниченные должные к карциногенным веществам. Оценивают это около 5% до 10% из PCBs в настоящее время используют метод окунания олова. V заключение: со все больше и больше высокими требованиями клиентов, более строгие экологические требования и больше и больше процессы поверхностного покрытия, оно кажется что оно немного смущающ и смущающ выбрать процесс поверхностного покрытия с лучшими перспективами развития и более сильной всеобщностью. Куда процесс поверхностного покрытия PCB пойдет в будущее нельзя точно предсказать теперь. Во всяком случае, соотвествовать требованиям клиента и защита окружающей среды необходимо сделать сперва!