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, который кажется, что будет далекой вещью, он должно быть замечено что долгосрочные медленные изменения приведут к большим изменениям. С увеличением вызывает для охраны окружающей среды, процесс поверхностного покрытия PCB определенно изменит драматически в будущем.
Цель поверхностного покрытия
Самая 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 для этого нужно быть обработанным другим образом. Хотя в последующем собрании, сильный поток можно использовать для того чтобы извлечь большую часть из медных окисей, сильный поток сам не легок для того чтобы извлечь, поэтому индустрия вообще не использует сильный поток.
Общий процесс поверхностного покрытия
В настоящее время, много процессов поверхностного покрытия PCB, общие одни горячевоздушный выравнивать, органическое покрытие, electroless плакировка никеля/золото окуная, серебряный окунать и олово окуная, которое будут введены по-одному ниже.
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) его с нагретым обжатым воздухом для того чтобы сформировать покрывая слой который устойчив к медной оксидации и обеспечивает хорошее solderability. После горячего воздуха выравнивая, смесь припоя и медного олова меди формы межметаллическая на соединении. Толщина припоя защищая медную поверхность около 1-2 mil. PCB будет погружен в жидком припои во время выравнивать горячего воздуха; Нож воздуха дует вне жидкостный припой прежде чем припой твердеет; Нож ветра может уменьшить мениск припоя на медной поверхности и предотвратить наводить припоя. Выравнивать горячего воздуха разделен в вертикальный тип и горизонтальный тип. Вообще говоря, горизонтальный тип 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 → шлакообразующего покрытия → распыляя.
2. Органическое покрытие
Органический покрывая процесс отличает другие процессы поверхностного покрытия в этом он действует как вентильный слой между медью и воздухом; Органический покрывая процесс прост и цена низка, которая делает ее широко используемую в индустрии. Предыдущие органические покрывая молекулы имидазол и бензотриазол, которые играют анти- роль 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 там должны быть много слоев. Это почему жидкостная медь обычно добавлена к химическому танку. После покрывать первый слой, покрывая слой адсорбирует медное; После этого органические молекулы покрытия второго слоя не совмещены с медью до 20 или даже сотни органических молекул покрытия сконцентрированы на медной поверхности, которая может обеспечить множественный паять reflow. Тест показывает что самый последний органический покрывая процесс может поддерживать хорошую работу в много неэтилированных сваривая процессов. Общий процесс органического процесса покрытия обсаливает → покрытия → чистой воды → → → микро- вытравляя маринуя очищая органическое очищая, и управление производственным процессом легче чем другие процессы поверхностного покрытия.
3. Electroless плакировка никеля/погружение золота: electroless плакировка никеля/процесс погружения золота
Не похож на органическое покрытие, кажется, что кладут electroless плакировка никеля/погружение золота толстый панцырь на PCB; К тому же, electroless плакировка никеля/процесс погружения золота нет как органическое покрытие как анти- вентильный слой ржавчины, который 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 допуск к окружающей среде 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; Если никакой слой никеля, то золото отразит в медь в немного часов. Другое преимущество electroless плакировки никеля/погружения золота прочность никеля. Только никель с толщиной 5 микронов может ограничивать расширение в направлении z на высокой температуре. К тому же, electroless плакировка никеля/погружение золота могут также предотвратить растворение меди, которое будет полезно к неэтилированному собранию. Общий процесс electroless плакировки никеля/золота выщелачивая процесс является следующим: → плакировкой никеля → активации → prepreg → → кисловочный очищать микро- вытравляя золото electroless химическое выщелачивая. Главным образом 6 химических танков, включая почти 100 химикатов, поэтому управление производственным процессом относительно трудно.
4. Процесс погружения серебряного погружения серебряный
Между органическим покрытием и electroless погружением никеля/золота, процесс относительно прост и быстр; Он как не сложен как electroless плакировка никеля/погружение золота, ни он толстый панцырь для PCB, но он может все еще обеспечить хорошее электрическое представление. Серебр маленький брат золота. Даже когда 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 хорошие свойства хранения, и будут никакие главные проблемы когда оно будет положено в собрание на немного лет после серебряной вкрапленности. Серебряное погружение реакция смещения, которая почти покрытие субмикрона чистое серебряное. Иногда, некоторые органические вещества включены в серебряном процессе погружения, 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, в прошлый, PCB появился вискеры олова после метода окунания олова, и миграция вискеров олова и олова во время сваривая процесса принесла бы проблемы надежности, поэтому польза метода окунания олова была ограничена. Были добавлены, что к решению погружения олова, которое может сделать взятие структуры слоя олова на зернистой структуре, преодолевали предыдущие проблемы, и также имеют более последние, органические добавки 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; Погружение олова также не имеет никакую проблему диффузии между electroless плакировкой никеля/металлами погружения золота - смеси медного олова межметаллические можно твердо совместить. 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. Позвольте нам посмотреть плакировку золота никеля и electroless процессы плакировкой палладиума которые относительно прикладыватьле. Плакировка золота никеля инициатор технологии поверхностного покрытия PCB. Она появилась с появления PCB, и постепенно эволюционировалась в другие методы с тех пор. Она к покрывать слой никеля на проводнике поверхности PCB сперва и после этого слой золота. Плакировка никеля главным образом предотвратить диффузию между золотом и медью. 2 типа плакировки золота никеля: 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 делать провода золота во время упаковки обломока; Трудное золото главным образом использовано для электрического соединения на не припаянных местах. Принимая во внимание цена, индустрия часто уносит выборочную плакировку передачей изображения для уменьшения пользы золота.
В настоящее время, польза выборочной плакировки золота в индустрии продолжается увеличить, которая главным образом должна к затруднению в управлении производственным процессом electroless плакировки никеля/выщелачивать золота. В нормальных условиях, заварка приведет к охрупчиванию покрытого золота, которое сократит срок службы, поэтому необходимо избежать сварить на покрытом золоте; Однако, с золота в electroless плакировке никеля/погружении золота очень тонок и последовательный, охрупчивание 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 произведенный палладиум может стать катализатором для того чтобы повысить реакцию, так, что любую толщину покрытия палладиума можно получить. Преимущества electroless плакировки палладиума хороши сваривающ плоскостность надежности, термической стабильности и поверхности.
4
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 пользы 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, но индустрия уменьшала пользу горячевоздушной выравнивая технологии за последнее десятилетие. Оценено что около 25% до 40% из PCBs теперь 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 доски HDI. С прогрессом технологии, горячевоздушное выравнивая процесс соответствующий для собирать QFP и BGA с более небольшим дистанционированием появлялось в индустрию, но оно редко приложено на практике. В настоящее время, некоторые фабрики используют органическое покрытие и electroless метод окунания никеля/золота для замены горячего воздуха выравнивая процесс; Технический прогресс также водил некоторые фабрики принять олово и серебряные процессы вкрапленности. К тому же, тенденция неэтилированного в последние годы более добавочно ограничивала пользу выравнивать горячего воздуха. 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 эта пропорция поднимала (правоподобно что органическое покрытие теперь перегоняло горячевоздушный выравнивать во-первых). Органический покрывая процесс можно использовать на низкотехнологичном PCBs и высокотехнологичном PCBs, как, который одно-встали на сторону ТВ PCBs и доски 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/погружение золота: electroless плакировка никеля/процесс погружения золота
Не похож на органическое покрытие, оно главным образом использовано на досках с требованиями к соединения функциональными и длинном сроке хранения на поверхности, как важнейшая область мобильных телефонов, зона соединения края раковины маршрутизатора и зона электрического контакта эластичного соединения процессоров обломока. Должный к плоскостности горячевоздушный выравнивать и удаления органического покрывая потока, electroless плакировка никеля/погружение 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 линии. Принимать что соединение припоя станет хрупким извлекая смесь медного олова межметаллическую, много проблем произойдут 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/метод окунания золота.
4. серебряное погружение
Оно дешевый чем electroless плакировка никеля/погружение золота. Если PCB имеет требования к и потребности соединения функциональные уменьшить цены, то серебряное погружение хороший выбор; В дополнение к хорошим плоскостности и контакту серебряного погружения, серебряный процесс погружения должен быть выбран. Серебряное погружение широко использовано в продуктах связи, автомобилях, периферийных устройствах компьютера, и также в высокоскоростном дизайне сигнала. Серебряную вкрапленность можно также использовать в высокочастотных сигналах из-за своих превосходных электрических свойств бесподобных другими поверхностными покрытиями. EMS рекомендует серебряный процесс погружения потому что легко собрать и имеет хорошее inspectability. Однако, должный к дефектам как отверстие tarnish и припоя в серебряном погружении, свой рост медленен (но не уменьшенный). Оценено что в настоящее время, около 10% до 15% процесса вкрапленности серебра пользы PCBs.
5. погружение олова
Олово введено в процесс поверхностного покрытия на почти десятилетие, и появление этого процесса результат требований автоматизации продукции. Погружение олова не приносит никакие новые элементы в соединение припоя, которое особенно соответствующее для backplane связи. Олово потеряет solderability за периодом хранения доски, поэтому лучшие условия хранения необходимы для погружения олова. К тому же, польза процесса погружения олова ограниченные должные к присутсвию карциногенов. Оценено что в настоящее время, около 5% до 10% из PCBs используют метод окунания олова. V заключение с более высокими и более высокими требованиями клиентов, более строгими экологическими требованиями и больше и больше процессами поверхностного покрытия, он кажется что он немного смущающ и смущающ выбрать который процесс поверхностного покрытия с перспективами развития и более сильной многосторонностью. Невозможно предсказать точно куда технология поверхностного покрытия PCB пойдет в будущее. Во всяком случае, соотвествовать требованиям клиента и защита окружающей среды необходимо сделать сперва!