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Blog de PCB
Características y aplicación de la tecnología de tratamiento de superficie de PCB
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Características y aplicación de la tecnología de tratamiento de superficie de PCB

Características y aplicación de la tecnología de tratamiento de superficie de PCB

2022-03-29
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Author:pcb

I. Introduction
With the continuouS improvement of human'S requirementS for the living environment, CueStiones ambientales actuales PCB Board El proceso de producción es particularmente prominente. El plomo y el bromo son temas candentes. Sin plomo y sin halógenos PCB BoardEn muchos aspectos. Aunque el proceso de tratamiento de superficie ha cambiado PCB BoardS no es muy grande en este momento, Parece un asunto relativamente lejano., Sin embargo, cabe señalar que los cambios lentos a largo plazo pueden dar lugar a grandes cambios.. Con la creciente demanda de protección del medio ambiente, Proceso de tratamiento de superficie PCB BoardEn el futuro, China seguramente cambiará dramáticamente..

PCB Board

2.. Este purpose of surface treatment
The basic purpose of surface treatment is to ensure good solderability or electrical properties. Dado que el cobre a menudo existe en el aire en forma de óxido en la naturaleza, es poco probable que permanezca en bruto durante mucho tiempo., Requiere un tratamiento adicional de cobre. Aunque en el montaje posterior, Los flujos fuertes se pueden utilizar para eliminar la mayoría de los óxidos de cobre, Pero el flujo fuerte en sí no es fácil de eliminar, Por lo tanto, la industria no suele utilizar flujos fuertes.

3.. Five common surface treatment processes
There are many surface treatment processes for PCB Board. La nivelación del aire caliente es común, Recubrimiento orgánico, Recubrimiento electrolítico de níquel/Lixiviación de oro, Lixiviación de plata y estaño, A continuación se presenta uno por uno.
1) Hot air leveling
Hot air leveling, También se llama nivelación de soldadura de aire caliente, Es un recubrimiento de soldadura de plomo de estaño fundido en PCB and flattening (blowing) it with heated compressed air to form a Capa that resists copper oxidation and provides good reliability. Recubrimiento soldable. Durante la nivelación del aire caliente, la soldadura y el cobre forman compuestos intermetálicos CU - SN en las articulaciones. El espesor de la soldadura para proteger la superficie de cobre es de aproximadamente 1 - 2 mils. The PCB Board Sumerja la soldadura fundida en el aire caliente. El cuchillo de aire sopla la soldadura líquida antes de que la soldadura se solidifique; El cortador de aire puede hacer que la soldadura en la superficie de cobre se Curve para evitar el puente de soldadura. La nivelación del aire caliente se divide en vertical y horizontal. Generalmente se piensa que el tipo horizontal es mejor, Esto se debe principalmente a que la capa horizontal de Nivelación de aire caliente es más uniforme y puede realizar la producción automática.. El proceso general de Nivelación de aire caliente es: micro - grabado, precalentamiento, recubrimiento de flujo, pulverización de estaño, limpieza.

2) Organic coating
The organic coating process is different from other surface treatment processes, Actúa como una barrera entre el cobre y el aire; Proceso de recubrimiento orgánico simple y bajo costo, Esto hace que se aplique ampliamente en la industria.. Las moléculas de los primeros recubrimientos orgánicos son Imidazol y benzotriazol, que desempeñan un papel en la prevención de la oxidación., La molécula principal es Benzimidazol, Es un grupo funcional de nitrógeno químicamente Unido PCB Board. Durante el proceso de soldadura posterior, No es aceptable si sólo hay una capa de recubrimiento orgánico en la superficie de cobre, Debe haber muchas capas.. Esta es la razón por la que los líquidos de cobre se añaden generalmente a los tanques químicos. Después del recubrimiento, El recubrimiento adsorbe cobre; Luego, las moléculas de recubrimiento orgánico de la segunda capa se unen al cobre hasta que 20 o incluso cientos de moléculas de recubrimiento orgánico se ensamblan en la superficie del cobre., Garantiza múltiples reflow . Los resultados de las pruebas muestran que el proceso de recubrimiento orgánico puede mantener un buen rendimiento en muchos procesos de soldadura sin plomo.. El proceso general de recubrimiento orgánico es: desengrasado, micro - grabado, decapado, lavado de agua pura, lavado de recubrimiento orgánico, Además, el control del proceso es más fácil que otros procesos de tratamiento de superficie..

3) Electroless Nickel/Immersion Gold
The Recubrimiento electrolítico de níquel/El proceso de lixiviación de oro no es tan simple como el recubrimiento orgánico. Recubrimiento electrolítico de níquel/El oro empapado parecía darles una gruesa armadura PCB; Además, Recubrimiento electrolítico de níquel/El proceso de lixiviación de oro no se utiliza como recubrimiento antimonopolio como recubrimiento orgánico. layer, Uso a largo plazo PCB Board Y lograr un buen rendimiento eléctrico. Por consiguiente,, Recubrimiento electrolítico de níquel plating/La lixiviación de oro es una aleación de níquel - oro con buenas propiedades eléctricas recubierta en la superficie de cobre., Esto puede proteger PCB Board A largo plazo; Además, También tiene la protección del medio ambiente que otros procesos de tratamiento de superficie no tienen. PImpaciencia. La razón del recubrimiento de níquel es la difusión mutua de oro y cobre, Y la capa de níquel previene la difusión entre el oro y el cobre; No hay capa de níquel, El oro se extenderá al cobre en cuestión de horas. Otra ventaja del níquel sin electrodos/Resistencia de la inmersión de oro como níquel, Porque sólo 5. micrones de níquel pueden limitar la expansión z a altas temperaturas. Además, electroless nickel/La lixiviación de oro también previene la disolución del cobre, Esto facilitará el montaje sin plomo. Proceso general de galvanoplastia de níquel sin electrodos / El proceso de lixiviación de oro es el siguiente: decapado - micro - grabado - pre - lixiviación - activación - recubrimiento electrolítico de níquel - lixiviación química de oro, Hay seis tanques químicos principales, Involucrando casi 100 productos químicos, Por lo tanto, es difícil controlar el proceso..

4.) Immersion silver
The immersion silver process is between organic coating and electroless nickel/Lixiviación de oro. El proceso es relativamente simple y rápido. No es tan complicado como el níquel sin electrodos./Lixiviación de oro, No tiene una gruesa armadura. PCB, Pero todavía proporciona un buen rendimiento eléctrico. La Plata es el hermano menor del oro y mantiene una buena soldabilidad incluso a altas temperaturas., Humedad y contaminación, Pero pierde brillo.. La Plata sumergida no tiene una buena resistencia física al níquel sin electrodos/Lixiviación de oro porque no hay níquel debajo de la capa de plata. Además, La Plata sumergida tiene buenas propiedades de almacenamiento, Después de varios años de inmersión en plata, el montaje no presenta problemas importantes. La lixiviación de plata es una reacción de sustitución, Es casi una capa submitrón de plata esterlina. A veces, el proceso de lixiviación de plata también contiene algunos compuestos orgánicos, Se utiliza principalmente para prevenir la corrosión de la plata y eliminar la migración de la plata. A menudo es difícil medir esta delgada capa de materia orgánica, El análisis muestra que el peso de la materia orgánica es inferior al 1%..

5) Immersion Tin
Since all current solders are based on tin, La capa de estaño puede coincidir con cualquier tipo de soldadura. Desde este punto de vista, El proceso de lixiviación de estaño tiene amplias perspectivas de desarrollo.. Sin embargo,, Bigote de estaño en el frente PCB BoardDespués del proceso de inmersión de estaño, La migración de bigotes de estaño y estaño en el proceso de soldadura puede causar problemas de fiabilidad, Por lo tanto, el proceso de inmersión de estaño es limitado.. Más tarde, Adición de aditivos orgánicos a la solución de impregnación de estaño, Esto hace que la estructura de la capa de estaño tenga una estructura granular., Esto supera los problemas anteriores, Y tiene buena estabilidad térmica y soldabilidad.. El proceso de lixiviación de estaño puede formar compuestos intermetálicos planos CU - SN, Esto hace que el estaño inmerso tenga la misma buena soldabilidad que la nivelación del aire caliente sin problemas de preparación del aire caliente. Ni estaño ni níquel sin electrodos / Difusión entre metales inmersos en oro - los compuestos intermetálicos CU - SN pueden unirse firmemente. La plancha de estaño no debe conservarse durante mucho tiempo., El montaje debe realizarse en orden de inmersión.

6) Other surface treatment processes
There are few applications of other surface treatment processes. Echemos un vistazo a un número relativamente grande de procesos de galvanoplastia de níquel - oro y paladio sin electrodos. El recubrimiento de níquel - oro es el iniciador del proceso de tratamiento de superficie PCB Boards. Desde PCB Boards, Y gradualmente evolucionó en otros métodos. En primer lugar, recubrir la superficie del conductor con una capa de níquel PCB y luego una capa de oro. El recubrimiento de níquel se utiliza principalmente para prevenir la difusión entre el oro y el cobre.. Now there are two types of electroplated nickel gold: soft gold plating (pure gold, the gold surface does not look bright) and hard gold plating (the surface is smooth and hard, Resistencia al desgaste, Contiene otros elementos, como el cobalto, and the gold surface looks brighter). El oro blando se utiliza principalmente para el alambre de oro en el paquete de chips; El oro duro se utiliza principalmente para la interconexión eléctrica en lugares no soldados. Teniendo en cuenta los costos, La industria suele utilizar la transferencia de imágenes para reducir el uso de oro mediante galvanoplastia selectiva. En la actualidad, Aumento del uso de chapado selectivo de oro en la industria, Principalmente debido a la dificultad de controlar el recubrimiento de níquel sin electrodos/Proceso de lixiviación de oro. En condiciones normales, La soldadura puede hacer que el oro galvanizado sea quebradizo, Esto reducirá la vida útil, Por lo tanto, evite la soldadura en oro galvanizado; Sin embargo, el níquel sin electrodos/El oro sumergido es muy delgado y consistente, Y la embriaguez rara vez ocurre. . El proceso de recubrimiento electrolítico de paladio es similar al proceso de recubrimiento electrolítico de níquel. The main process is to reduce palladium ions to palladium on the catalytic surface by a reducing agent (such as sodium dihydrogen hypophosphite), El nuevo paladio puede ser un catalizador para promover la reacción, Por lo tanto, se puede obtener un recubrimiento de paladio de cualquier espesor.. La ventaja del recubrimiento electrolítico de paladio es una buena fiabilidad de soldadura, Estabilidad térmica, Rugosidad de la superficie.

4. The choice of surface treatment technology
The choice of surface treatment process mainly depends on the type of final assembly components; the surface treatment process will affect the production, Montaje y uso final PCB Board. A continuación se detalla el uso de cinco procesos comunes de tratamiento de superficies.
1) Hot air leveling
Hot air leveling once dominated the PTecnología de tratamiento de superficie de negro de carbono. Década de 1980, Más de tres cuartas partes PCB BoardAdoptar el proceso de nivelación del aire caliente, Pero en la última década, la industria ha estado reduciendo el uso de procesos de Nivelación de aire caliente. Se estima que entre el 25% y el 40% de los PCB Boards. Proceso de nivelación con aire caliente. Sucio, Apestoso, El peligroso proceso de nivelación del aire caliente nunca ha sido el más popular., Pero es un buen proceso para piezas más grandes y cables más espaciados. En PCB Board Mayor densidad, La planitud de la nivelación del aire caliente afectará al montaje posterior; Por consiguiente,, Las placas HDI no suelen utilizar el proceso de nivelación del aire caliente. Con el progreso de la tecnología, La industria ha desarrollado un proceso de Nivelación de aire caliente adecuado para qfP Bga con menor espacio de montaje, Pero rara vez se aplica en la práctica. En la actualidad, Algunas fábricas utilizan recubrimientos orgánicos y níquel sin electrodos/La tecnología de lixiviación de oro sustituye a la tecnología de Nivelación de aire caliente; El desarrollo tecnológico también ha dado lugar a la adopción de procesos de lixiviación de estaño y plata en algunas fábricas.. Junto con la tendencia de la pista libre en los últimos años, El uso de la nivelación del aire caliente es más limitado. A pesar de la llamada nivelación de aire caliente sin plomo, Esto puede implicar problemas de compatibilidad del dispositivo.

2) Organic coating
It is estimated that about 25%-30% of PCB BoardActualmente estamos utilizando un proceso de recubrimiento orgánico, and this proportion has been rising (it is likely that organic coating is now in place over hot air leveling). El proceso de recubrimiento orgánico se puede utilizar en baja tecnología PCB BoardAl igual que la alta tecnología PCB Boards, Por ejemplo, televisión de un solo lado PCB BoardS y tableros de chips de alta densidad. Para bga, Los recubrimientos orgánicos también tienen muchas aplicaciones. Si PCB Board No hay requisitos funcionales ni límites de vida para las conexiones superficiales, El recubrimiento orgánico será un proceso de tratamiento de superficie ideal.

3) Electroless Nickel/Immersion Gold
The electroless nickel/El proceso de lixiviación de oro es diferente del recubrimiento orgánico. Se utiliza principalmente para PCB con requisitos funcionales de conexión de superficie y larga vida útil, Por ejemplo, la zona clave del teléfono móvil, Zona de conexión de borde de la carcasa del router, Flexibilidad del procesador de chips. Zona de contacto eléctrico de la conexión. Recubrimiento electrolítico de níquel/Debido a la rugosidad del aire caliente y a la eliminación del flujo de recubrimiento orgánico, la inmersión de oro se utilizó ampliamente en la década de 1990. Aplicación de la tecnología de lixiviación de oro/Reducción del proceso de lixiviación de oro, Pero casi toda la alta tecnología PCB Board La fábrica tiene níquel sin electrodos/Alambre de inmersión. Consideración de la fragilidad de las juntas de soldadura en la eliminación de compuestos intermetálicos CU - SN, Hay muchos problemas en los intermetales ni - SN relativamente frágiles. Por consiguiente,, almost all portable electronic products (such as mobile phones) use copper-tin intermetallic compound solder joints formed by organic coating, Inmersión en plata o estaño, Y el níquel sin electrodos/Lixiviación de oro para formar áreas críticas, Zona de contacto y zona de blindaje EMI . Se estima que entre el 10% y el 20% PCB BoardS actualmente se utiliza níquel sin electrodos/Proceso de lixiviación de oro.

4) Immersion silver
Immersion silver is cheaper than electroless nickel plating/Lixiviación de oro. Si PCB Board Requisitos funcionales de conexión, necesidad de reducir los costos, La lixiviación de plata es una buena opción; Buena planitud y contacto con plata sumergida, Por lo tanto, el proceso de lixiviación de plata debe ser elegido. La Plata sumergida tiene muchas aplicaciones en productos de comunicación, Automóvil, Periféricos informáticos, La Plata sumergida también se utiliza en el diseño de señales de alta velocidad. Debido a que la plata sumergida tiene excelentes propiedades eléctricas que otros tratamientos superficiales no pueden igualar, También se puede utilizar para señales de alta frecuencia. EMS recomienda el proceso de inmersión de plata, ya que es fácil de montar y tiene una mejor comprobabilidad. Sin embargo,, the growth of immersion silver is slow (but not decreased) due to defects such as tarnishing and solder joint voids. Se estima que entre el 10% y el 15% PCB BoardActualmente utilizamos el proceso de lixiviación de plata.

5) Immersion Tin
The introduction of tin into the surface treatment process is a matter of nearly ten years, La aparición de este proceso es el resultado de los requisitos de automatización de la producción. Immersion tin does not bring any * elements into the welding place, Especialmente adecuado para backplane de comunicación. El estaño perderá su soldabilidad más allá de la vida útil de la placa de circuito, Por lo tanto, la lixiviación de estaño requiere mejores condiciones de almacenamiento. Además, El uso del proceso de lixiviación de estaño está restringido debido a la presencia de carcinógenos. Se estima que entre el 5% y el 10%. PCB BoardActualmente utilizamos el proceso de inmersión de estaño.

5. Conclusion
As customer requirements are getting higher and higher, Requisitos ambientales cada vez más estrictos, Más y más procesos de tratamiento de superficie, Parece un poco confuso elegir qué proceso de tratamiento de superficie, qué tiene perspectivas de desarrollo y más funcionalidad. . ¿Dónde? PCB Board En la actualidad, no se puede predecir con precisión el futuro proceso de tratamiento de superficies..