Blogue PCB - Caractéristiques et utilisations de la technologie de traitement de surface de panneaux PCB

I. Introduction Avec l'amélioration continue des exigences de l'homme pour l'environnement de vie, les problèmes environnementaux impliqués dans le processus actuel de production de panneaux PCB sont particulièrement importants. Le thème du plomb et du brome est actuellement chaud; Sans plomb et sans halogène influera sur le développement de cartes PCB de nombreuses façons. Bien que les changements dans le processus de traitement de surface des panneaux PCB ne soient pas très importants à l'heure actuelle, cela semble être une chose relativement éloignée, mais il convient de noter que les changements lents à long terme entraîneront d'énormes changements. Dans la circonstance où la voix de la protection de l'environnement est de plus en plus élevée, le processus de traitement de surface des panneaux PCB subira certainement de grands changements à l'avenir.

2. Le but du traitement de surface Le but de base du traitement de surface est d'assurer une bonne soudabilité ou des propriétés électriques. Étant donné que le cuivre dans la nature a tendance à exister sous forme d'oxydes dans l'air et qu'il est peu probable qu'il reste en cuivre brut pendant de longues périodes de temps, des traitements supplémentaires du cuivre sont nécessaires. Bien que dans l'assemblage ultérieur, le flux fort peut être utilisé pour éliminer la plupart des oxydes de cuivre, mais le flux fort lui-même n'est pas facile à éliminer, de sorte que l'industrie n'utilise généralement pas de flux fort.3. Cinq processus communs de traitement de surfaceIl existe de nombreux processus de traitement de surface pour la carte PCB. Les plus courants sont le nivellage à l'air chaud, le revêtement organique, le nickelage sans électrode / or d'immersion, l'argent d'immersion et l'étain d'immersion, qui seront introduits un par un ci-dessous. Revêtement soudable. La soudure et le cuivre forment un composé intermétallique cuivre-étain à la jonction lors du nivelage à l'air chaud. L'épaisseur de la soudure pour protéger la surface du cuivre est d'environ 1-2 mils. La carte PCB est immergée dans la soudure fondue lorsqu'elle est nivelée à l'air chaud; le couteau à air souffle la soudure liquide avant que la soudure ne solidifie; le couteau à air peut ménisser la soudure sur la surface du cuivre et empêcher la soudure de ponter. Le nivellage à air chaud est divisé en deux types: le type vertical et le type horizontal. On considère généralement que le type horizontal est meilleur, principalement parce que la couche horizontale de nivelation à air chaud est plus uniforme et peut réaliser une production automatique. Le processus général du processus de nivelation à l'air chaud est: micro-gravure - préchauffage - revêtement à flux - pulvérisation d'étain - nettoyage.2) Revêtement organiqueLe processus de revêtement organique est différent des autres processus de traitement de surface, il agit comme une couche de barrière entre le cuivre et l'air; le processus de revêtement organique est simple et à faible coût, ce qui le rend largement utilisé dans l'industrie. Les molécules du premier revêtement organique sont l'imidazole et le benzotriazole qui jouent un rôle dans la prévention de la rouille, et la molécule est principalement le benzimidazole, qui est un groupe fonctionnel d'azote lié chimiquement au cuivre sur la carte PCB. Dans le processus de soudure ultérieur, si une seule couche de revêtement organique sur la surface du cuivre n'est pas acceptable, il doit y avoir de nombreuses couches. C'est pourquoi les liquides de cuivre sont généralement ajoutés aux réservoirs chimiques. Après la couche de revêtement, la couche de revêtement adsorbe le cuivre; puis les molécules de revêtement organique de la deuxième couche se combinent avec du cuivre jusqu'à ce que vingt voire des centaines de molécules de revêtement organique soient assemblées sur la surface du cuivre, ce qui peut assurer une soudure à reflux multiple. Les tests montrent que: le processus de revêtement organique peut maintenir de bonnes performances dans plusieurs processus de soudure sans plomb. Le processus général du processus de revêtement organique est: dégraissage, micro-gravure, décapage, nettoyage à l'eau pure, revêtement organique, nettoyage, et le contrôle du processus est plus facile que d'autres processus de traitement de surface. Le nickelage / l'or d'immersion sans électro semble mettre une épaisse armure sur le PCB; en outre, le procédé de nickelage/immersion en or sans électro n'est pas comme le revêtement organique comme barrière à la rouille. couche, il peut être utile dans l'utilisation à long terme de la carte PCB et atteindre de bonnes performances électriques. Par conséquent, le nickelage sans électro / or d'immersion est d'envelopper une couche épaisse d'alliage nickel-or avec de bonnes propriétés électriques sur la surface du cuivre, ce qui peut protéger la carte PCB pendant longtemps; en outre, il a également une protection environnementale que d'autres procédés de traitement de surface n'ont pas. Patience. La raison du nickelage est que l'or et le cuivre se diffusent, et la couche de nickel empêche la diffusion entre l'or et le cuivre; Sans la couche de nickel, l'or se diffuserait dans le cuivre en quelques heures. Un autre avantage du nickel sans électro / or d'immersion est la résistance du nickel, car seulement 5 microns de nickel peuvent limiter l'expansion dans la direction Z à des températures élevées. En outre, le nickel/or immersif sans électro empêche également la dissolution du cuivre, ce qui favorisera l'assemblage sans plomb. Le processus général de nickelage sans électro / processus d'or d'immersion est: nettoyage acide - micro-gravure - pré-trempage - activation - nickelage sans électro - or d'immersion chimique, il y a principalement 6 réservoirs chimiques, impliquant près de 100 types de produits chimiques, de sorte que la difficulté de comparaison de contrôle du processus.4) Argent d'immersion Le processus d'argent d'immersion est entre revêtement organique et nickel sans électro / or d'immersion. Le processus est relativement simple et rapide; il n'est pas aussi compliqué que le nickel / l'or d'immersion sans électro, il ne met pas non plus une couche épaisse d'armure sur le PCB, mais il fournit toujours de bonnes performances électriques. L'argent est le petit frère de l'or et conserve une bonne soudabilité même lorsqu'il est exposé à la chaleur, à l'humidité et à la pollution. L'argent d'immersion n'a pas la bonne résistance physique du nickel sans électro / or d'immersion parce qu'il n'y a pas de nickel sous la couche d'argent. En outre, l'argent d'immersion a de bonnes propriétés de stockage, et il n'y aura pas de problèmes majeurs dans l'assemblage après quelques années d'argent d'immersion. L'argent d'immersion est une réaction de déplacement, c'est presque un revêtement sous-micron d'argent pur. Parfois, le processus d'immersion en argent contient également de la matière organique, principalement pour prévenir la corrosion de l'argent et éliminer le problème de la migration de l'argent; il est généralement difficile de mesurer cette couche mince de matière organique, et l'analyse montre que le poids de la matière organique est inférieur à 1%.5) Étin d'immersion Comme toutes les soudures courantes sont à base d'étain, la couche d'étain peut être adaptée à n'importe quel type de soudure. De ce point de vue, le processus d'étain par immersion a de grandes perspectives de développement. Cependant, des moustaches d'étain sont apparus sur les cartes PCB précédentes après le processus d'immersion en étain, et la migration des moustaches d'étain et de l'étain pendant le processus de soudure entraînerait des problèmes de fiabilité, de sorte que l'adoption du processus d'immersion en étain était limitée. Plus tard, des additifs organiques ont été ajoutés à la solution d'immersion en étain, ce qui peut faire que la structure de la couche d'étain ait une structure granulaire, qui surmonte les problèmes précédents, et a également une bonne stabilité thermique et soudabilité. Le processus d'étain d'immersion peut former un composé intermétallique cuivre-étain plat, ce qui rend l'étain d'immersion a la même bonne soudabilité que le nivelage à l'air chaud sans le mal de tête du nivelage à l'air chaud; L'étain d'immersion n'a pas non plus de problème de nickelage / diffusion sans électro entre les métaux d'or d'immersion - les composés intermétalliques cuivre-étain peuvent être fermement liés entre eux. La carte d'immersion en étain ne peut pas être stockée trop longtemps et l'assemblage doit être effectué selon l'ordre d'immersion en étain.6) Autres procédés de traitement de surfaceIl y a peu d'applications d'autres procédés de traitement de surface. Jetons un coup d'œil aux procédés relativement plus de plating nickel-or et de plating palladium sans électrode. L'électroplastage nickel-or est l'originaire du processus de traitement de surface des panneaux PCB. Il est apparu depuis l'apparition des cartes PCB et a progressivement évolué vers d'autres méthodes. Il s'agit d'enduire d'abord une couche de nickel sur le conducteur sur la surface du PCB puis d'enduire d'une couche d'or. Le nickelage est principalement pour empêcher la diffusion entre l'or et le cuivre. Maintenant, il existe deux types d'or nickelé galvanisé: placage en or doux (or pur, la surface en or n'a pas l'air brillant) et placage en or dur (la surface est lisse et dure, résistante à l'usure, contient d'autres éléments tels que le cobalt, et la surface en or a l'air plus brillante). L'or doux est principalement utilisé pour le fil d'or dans l'emballage de puces; L'or dur est principalement utilisé pour l'interconnexion électrique dans les endroits non soudés. Compte tenu du coût, l'industrie utilise souvent le transfert d'image pour réduire l'utilisation de l'or par galvanoplating sélectif. À l'heure actuelle, l'utilisation de l'or sélectif dans l'industrie continue d'augmenter, principalement en raison de la difficulté à contrôler le processus de nickelage/or immersif sans électrode. Dans des circonstances normales, le soudage fera que l'or galvanisé devienne fragile, ce qui raccourcira la durée de vie, évitez donc le soudage sur l'or galvanisé; mais l'or de nickelage/immersion sans électro est très fin et cohérent, et la fragilité se produit rarement. . Le procédé de plating au palladium sans électrode est similaire à celui du plating au nickel sans électrode. Le procédé principal est de réduire les ions palladium en palladium sur la surface catalytique par un agent réducteur (tel que l'hypophosphite de sodium dihydrogène), et le nouveau palladium peut devenir un catalyseur pour promouvoir la réaction, de sorte qu'un revêtement de palladium de toute épaisseur peut être obtenu. Les avantages du placage au palladium sans électro sont une bonne fiabilité de soudure, une stabilité thermique et une aplatitude de surface.4. Le choix de la technologie de traitement de surfaceLe choix du processus de traitement de surface dépend principalement du type de composants d'assemblage final; le processus de traitement de surface affectera la production, l'assemblage et l'utilisation finale de la carte PCB. Ce qui suit introduira spécifiquement l'utilisation de cinq procédés de traitement de surface communs.1) Nivelage à l'air chaudNivelage à l'air chaud a autrefois dominé le processus de traitement de surface des PCB. Dans les années 1980, plus des trois quarts des cartes PCB utilisaient le processus de nivelation à l'air chaud, mais l'industrie a réduit l'utilisation du processus de nivelation à l'air chaud au cours de la dernière décennie. On estime qu'il y a actuellement environ 25 à 40 % des cartes PCB. Utilisez un processus de nivelation à l'air chaud. Le processus sale, odorant et dangereux de nivelation à l'air chaud n'a jamais été un processus préféré, mais c'est un excellent processus pour les composants plus grands et les fils de pas plus grands. Dans la carte PCB avec une densité plus élevée, la planéité du nivellage à l'air chaud affectera l'assemblage ultérieur; par conséquent, la carte HDI n'utilise généralement pas le processus de nivelation à l'air chaud. Avec l'avancement de la technologie, l'industrie a maintenant développé un processus de nivelage à air chaud adapté au QFP et au BGA avec un pas d'assemblage plus petit, mais il y a peu d'applications pratiques. Actuellement, certaines usines utilisent le revêtement organique et le procédé de nickelage / immersion en or sans électro pour remplacer le processus de nivelation à l'air chaud; Le développement technologique fait également que certaines usines adoptent le processus d'étain d'immersion et d'argent d'immersion. Couplé à la tendance de l'utilisation sans plomb ces dernières années, l'utilisation du nivelage à l'air chaud est encore restreinte. Bien que ce qu'on appelle le nivelage à l'air chaud sans plomb soit apparu, cela peut entraîner des problèmes de compatibilité des équipements2) Revêtement organiqueOn estime qu'environ 25 à 30 % des cartes PCB utilisent actuellement un procédé de revêtement organique, et cette proportion a augmenté (il est probable que le revêtement organique soit maintenant en place au lieu du nivelage à l'air chaud). Le processus de revêtement organique peut être utilisé sur des cartes PCB low-tech ainsi que sur des cartes PCB high-tech, telles que des cartes PCB TV unilatérales et des cartes d'emballage de puces à haute densité. Pour BGA, il existe également de nombreuses applications de revêtement organique. Si la carte PCB n'a pas d'exigences fonctionnelles de connexion de surface ou de restrictions de durée de conservation, le revêtement organique sera un processus de traitement de surface idéal. Il est principalement utilisé sur des cartes ayant des exigences fonctionnelles de connexion de surface et une longue durée de vie, telles que les zones clés du téléphone mobile, les zones de connexion de bord des boîtiers du routeur et l'élasticité du processeur de puce. La zone de contact électrique de la connexion. L'or nickel/immersion sans électroles a été largement utilisé dans les années 1990 en raison du problème de planéité du nivellement de l'air chaud et de l'élimination du flux revêtu organiquement; L'application de l'or d'immersion / processus d'or d'immersion a diminué, mais presque toutes les usines de panneaux PCB de haute technologie ont du fil d'or nickel / immersion sans électro. Compte tenu de la fragilité des joints de soudure lors de l'enlèvement des intermétalliques cuivre-étain, il existe de nombreux problèmes avec les intermétalliques nickel-étain relativement fragiles. Par conséquent, presque tous les produits électroniques portables (tels que les téléphones mobiles) utilisent des joints de soudure composés intermétalliques cuivre-étain formés par un revêtement organique, de l'argent d'immersion ou de l'étain d'immersion, et utilisent le nickelage / l'or d'immersion sans électro pour former des zones clés, des zones de contact et des zones de blindage EMI. On estime qu'environ 10%-20% des cartes PCB utilisent actuellement le procédé de nickel/or d'immersion sans électro.4) Argent d'immersion L'argent d'immersion est moins cher que l'or de nickel/or d'immersion sans électro. Si la carte PCB a des exigences fonctionnelles de connexion et a besoin de réduire les coûts, l'argent d'immersion est un bon choix; plus la bonne aplatitude et le contact de l'argent d'immersion, alors l'argent d'immersion devrait être choisi plus d'artisanat d'argent. Il existe de nombreuses applications de l'argent d'immersion dans les produits de communication, les automobiles et les périphériques informatiques, et l'argent d'immersion est également utilisé dans la conception de signaux à grande vitesse. Parce que l'argent d'immersion a de bonnes propriétés électriques inégalées par d'autres traitements de surface, il peut également être utilisé dans les signaux à haute fréquence. EMS recommande le procédé d'immersion en argent en raison de sa facilité d'assemblage et de sa meilleure inspectibilité. Cependant, la croissance de l'argent d'immersion est lente (mais pas diminuée) en raison de défauts tels que la ternure et les vides des joints de soudure. On estime qu'environ 10%-15% des cartes PCB utilisent actuellement le processus d'argent d'immersion.5) Étin d'immersion L'introduction de l'étain dans le processus de traitement de surface est une question de près de dix ans, et l'émergence de ce processus est le résultat de la nécessité d'automatisation de la production. L'étain d'immersion n'apporte aucun * élément dans le lieu de soudage, particulièrement adapté aux plans de communication. L'étain perdra la soudabilité au-delà de la durée de conservation de la carte, de sorte que l'étain d'immersion nécessite de meilleures conditions de stockage. En outre, l'utilisation du procédé d'immersion en étain est restreinte en raison de la présence de cancérogènes. On estime qu'environ 5 à 10 % des cartes PCB utilisent actuellement le procédé d'étain par immersion.5. ConclusionComme les exigences des clients sont de plus en plus élevées, les exigences environnementales sont de plus en plus strictes et les processus de traitement de surface sont de plus en plus nombreux, il semble un peu éblouissant et confus quel processus de traitement de surface choisir qui a des perspectives de développement et plus de polyvalence. . Où le processus de traitement de surface de la carte PCB va aller à l'avenir ne peut pas être prédit avec précision maintenant.