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Caratteristiche e usi della tecnologia di trattamento superficiale della scheda PCB
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Caratteristiche e usi della tecnologia di trattamento superficiale della scheda PCB

Caratteristiche e usi della tecnologia di trattamento superficiale della scheda PCB

2022-03-29
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Author:pcb

I. Introduction
With the continuous improvement of human's requirements for the living environment, i problemi ambientali connessi all'attuale PScheda CB i processi produttivi sono particolarmente importanti. Il tema del piombo e del bromo è attualmente caldo; senza piombo e senza alogeni influenzeranno lo sviluppo di PScheda CBs in molti modi. Anche se i cambiamenti nel processo di trattamento superficiale di PScheda CBs non sono molto grandi al momento, sembra essere una cosa relativamente lontana, ma va notato che i cambiamenti lenti a lungo termine porteranno a cambiamenti enormi. Nella circostanza che la voce della protezione ambientale è sempre più alta, il processo di trattamento superficiale di PScheda CBs subirà sicuramente grandi cambiamenti in futuro.

Scheda PCB

2. Il purpose of surface treatment
The basic purpose of surface treatment is to ensure good solderability or electrical properties. Poiché il rame in natura tende ad esistere sotto forma di ossidi nell'aria ed è improbabile che rimanga come rame grezzo per lunghi periodi di tempo, sono necessari trattamenti aggiuntivi in rame. Anche se in assemblea successiva, Il forte flusso può essere utilizzato per rimuovere la maggior parte degli ossidi di rame, ma il forte flusso stesso non è facile da rimuovere, quindi l'industria generalmente non utilizza un forte flusso.

3. Five common surface treatment processes
There are many surface treatment processes for Scheda PCB. Quelli comuni sono il livellamento dell'aria calda, rivestimento organico, nichelatura elettrolitica/oro ad immersione, argento per immersione e stagno per immersione, che verrà introdotto uno ad uno di seguito.
1) Hot air leveling
Hot air leveling, noto anche come livellamento della saldatura ad aria calda, è un processo di rivestimento stagno-piombo fuso saldato sulla superficie del PCB and flattening (blowing) it with heated compressed air to form a livello that resists copper oxidation and provides good reliability. Rivestimento saldato. La saldatura e il rame formano un composto intermetallico rame-stagno alla giunzione durante il livellamento dell'aria calda. Lo spessore della saldatura per proteggere la superficie di rame è di circa 1-2 mil. The PScheda CB è immerso nella saldatura fusa quando è livellata aria calda; il coltello ad aria soffia la saldatura liquida prima che la saldatura si solidifichi; Il coltello ad aria può menisco la saldatura sulla superficie di rame e impedire la saldatura di ponti. Il livellamento dell'aria calda è diviso in due tipi: tipo verticale e tipo orizzontale. Si ritiene generalmente che il tipo orizzontale sia migliore, pricipalmente perché lo strato orizzontale di livellamento dell'aria calda è più uniforme e può realizzare la produzione automatica. Il processo generale del processo di livellamento dell'aria calda è: micro-incisione ↠preriscaldamento ↠rivestimento di flusso ↠spruzzatura di stagno ↠pulizia.

2) Organic coating
The organic coating process is different from other surface treatment processes, agisce come uno strato di barriera tra rame e aria; Il processo di rivestimento organico è semplice e a basso costo, che lo rende ampiamente utilizzato nel settore. Le molecole del rivestimento organico iniziale sono imidazolo e benzotriazolo che svolgono un ruolo nella prevenzione della ruggine, e la molecola è principalmente benzimidazolo, che è un gruppo funzionale di azoto chimicamente legato al rame sul PScheda CB. Nel successivo processo di saldatura, se non è accettabile un solo strato organico di rivestimento sulla superficie di rame, ci devono essere molti strati. Questo è il motivo per cui i liquidi di rame vengono solitamente aggiunti ai serbatoi chimici. Dopo lo strato di rivestimento, lo strato di rivestimento adsorbe il rame; poi le molecole organiche di rivestimento del secondo strato si combinano con il rame fino a quando venti o anche centinaia di molecole organiche di rivestimento sono assemblate sulla superficie del rame, che può garantire la saldatura multipla di riflusso . I test dimostrano che: il processo di rivestimento organico può mantenere buone prestazioni in più processi di saldatura senza piombo. Il processo generale del processo di rivestimento organico è: sgrassando †micro-incisione †decapaggio †pulizia dell'acqua pura †rivestimento organico †pulizia, e il controllo del processo è più facile rispetto ad altri processi di trattamento superficiale.

3) Electroless Nickel/Immersion Gold
The nichelatura elettrolitica/Il processo di immersione dell'oro non è semplice come il rivestimento organico. nichelatura elettronica/L'oro ad immersione sembra mettere una spessa armatura sul PBC; in più, la nichelatura elettrolitica/Il processo di immersione dell'oro non è come il rivestimento organico come barriera di ruggine. layer, può essere utile nell'uso a lungo termine del PScheda CB e ottenere buone prestazioni elettriche. Pertanto, nichel elettroless plating/L'oro ad immersione è quello di avvolgere uno spesso strato di lega nichel-oro con buone proprietà elettriche sulla superficie del rame, che può proteggere PScheda CB per molto tempo; in più, ha anche protezione ambientale che altri processi di trattamento superficiale non hanno. Patienza. La ragione della nichelatura è che l'oro e il rame interdiffuse, e lo strato di nichel impedisce la diffusione tra oro e rame; senza strato di nichel, l'oro si diffonderebbe nel rame entro poche ore. Un altro vantaggio del nichel elettroless/L'oro ad immersione è la forza del nichel, poiché solo 5 micron di nichel possono limitare l'espansione della direzione Z alle alte temperature. Inoltre, electroless nickel/L'oro ad immersione impedisce anche la dissoluzione del rame, che avvantaggerà l'assemblaggio senza piombo. Il processo generale di nichelatura elettroless / Il processo di immersione in oro è: pulizia acida â 1344' micro-incisione â 1344' pre-immersione â 1344' attivazione â 1344' nichelatura elettroless â 1344' immersione chimica oro, ci sono principalmente 6 serbatoi chimici, che coinvolge quasi 100 tipi di prodotti chimici, quindi la difficoltà di confronto del controllo del processo.

4) Immersion silver
The immersion silver process is between organic coating and electroless nickel/oro ad immersione. Il processo è relativamente semplice e veloce; non è così complicato come il nichel elettroless/oro ad immersione, né mette uno spesso strato di armatura sul PCB, ma fornisce ancora buone prestazioni elettriche. L'argento è il fratello minore dell'oro e mantiene una buona saldabilità anche quando esposto al calore, umidità e inquinamento, ma annerisce. L'argento di immersione non ha la buona forza fisica del nichel elettroless/oro ad immersione perché non c'è nichel sotto lo strato d'argento. Inoltre, L'argento ad immersione ha buone proprietà di stoccaggio, e non ci saranno grandi problemi nel montaggio dopo alcuni anni di immersione argento. L'argento di immersione è una reazione di spostamento, è quasi un rivestimento sub-micron di argento puro. A volte il processo di immersione dell'argento contiene anche alcune sostanze organiche, principalmente per prevenire la corrosione dell'argento ed eliminare il problema della migrazione dell'argento; è generalmente difficile misurare questo sottile strato di materia organica, e l'analisi mostra che il peso della materia organica è inferiore all'1%.

5) Immersion Tin
Since all current solders are based on tin, lo strato di stagno può essere abbinato a qualsiasi tipo di saldatura. Da questo punto di vista, Il processo di immersione in stagno ha grandi prospettive di sviluppo. Tuttavia, baffi di latta apparsi sul precedente PScheda CBs dopo il processo di immersione dello stagno, e la migrazione di baffi di stagno e stagno durante il processo di saldatura porterebbe problemi di affidabilità, quindi l'adozione del processo di immersione in stagno è stata limitata. Più tardi, additivi organici sono stati aggiunti alla soluzione di immersione in stagno, che può rendere la struttura dello strato di stagno avere una struttura granulare, che supera i problemi precedenti, e ha anche una buona stabilità termica e saldabilità. Il processo di immersione dello stagno può formare un composto intermetallico piatto rame-stagno, che rende lo stagno ad immersione avere la stessa buona saldabilità del livellamento dell'aria calda senza il mal di testa del livellamento dell'aria calda; Lo stagno ad immersione inoltre non ha nichelatura elettroless / Problema di diffusione tra metalli d'oro ad immersione - composti intermetallici rame-stagno possono essere saldamente legati insieme. Il bordo di immersione dello stagno non può essere conservato per troppo tempo, e il montaggio deve essere effettuato secondo l'ordine di immersione dello stagno.

6) Other surface treatment processes
There are few applications of other surface treatment processes. Diamo un'occhiata ai processi di galvanizzazione relativamente più nichel-oro e palladio galvanizzato. La galvanizzazione del nichel-oro è l'originatore del processo di trattamento superficiale di PScheda CBs. È apparso dalla comparsa di PScheda CBs, e si è gradualmente evoluto in altri metodi. È prima di rivestire uno strato di nichel sul conduttore sulla superficie del PCB e poi rivestire con uno strato d'oro. La nichelatura è principalmente per prevenire la diffusione tra oro e rame. 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, resistente all'usura, contiene altri elementi come cobalto, and the gold surface looks brighter). L'oro morbido è utilizzato principalmente per il filo d'oro nell'imballaggio del chip; L'oro duro è utilizzato principalmente per l'interconnessione elettrica in luoghi non saldati. Considerando il costo, L'industria utilizza spesso il trasferimento di immagini per ridurre l'uso di oro mediante galvanizzazione selettiva. Attualmente, continua ad aumentare l'uso della placcatura selettiva in oro nel settore, principalmente a causa della difficoltà nel controllare la nichelatura elettroless/processo d'oro ad immersione. In circostanze normali, La saldatura causerà l'oro placcato a diventare fragile, che accorcerà la durata, in modo da evitare la saldatura su oro placcato; ma nichelatura elettrolitica/L'oro ad immersione è molto sottile e consistente, e la fragilità raramente si verifica. . Il processo di placcatura di palladio elettroless è simile a quello della nichelatura elettroless. The main process is to reduce palladium ions to palladium on the catalytic surface by a reducing agent (such as sodium dihydrogen hypophosphite), e il nuovo palladio può diventare un catalizzatore per promuovere la reazione, in modo da ottenere un rivestimento in palladio di qualsiasi spessore. I vantaggi della placcatura in palladio elettroless sono una buona affidabilità di saldatura, stabilità termica, planarità superficiale.

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, montaggio e utilizzo finale del PScheda CB. Quanto segue introdurrà specificamente l'uso di cinque processi comuni di trattamento delle superfici.
1) Hot air leveling
Hot air leveling once dominated the PProcesso di trattamento superficiale CB. Negli anni '80, più di tre quarti della PScheda CBs utilizzato il processo di livellamento dell'aria calda, ma l'industria ha ridotto l'uso del processo di livellamento dell'aria calda negli ultimi dieci anni. Si stima che attualmente vi siano circa il 25%-40% dei PScheda CBs. Utilizzare un processo di livellamento dell'aria calda. The dirty, puzzolente, E pericoloso processo di livellamento dell'aria calda non è mai stato un processo preferito, ma è un processo eccellente per componenti più grandi e cavi di passo più grandi. In the PScheda CB con densità più elevata, la planarità del livellamento dell'aria calda inciderà sul successivo assemblaggio; quindi, la scheda HDI generalmente non utilizza il processo di livellamento dell'aria calda. Con l'avanzamento della tecnologia, L'industria ha ora sviluppato un processo di livellamento dell'aria calda adatto per QFP e BGA con passo di montaggio più piccolo, ma ci sono poche applicazioni pratiche. Attualmente, Alcune fabbriche utilizzano rivestimento organico e nichelatura elettroless/processo d'oro ad immersione per sostituire il processo di livellamento dell'aria calda; Lo sviluppo tecnologico inoltre fa sì che alcune fabbriche adottino il processo di immersione dello stagno e dell'argento dell'immersione. Accoppiato con la tendenza del piombo-free negli ultimi anni, l'uso di livellamento dell'aria calda è ulteriormente limitato. Anche se è apparso il cosiddetto livellamento dell'aria calda senza piombo, ciò può comportare problemi di compatibilità delle apparecchiature.

2) Organic coating
It is estimated that about 25%-30% of PScheda CBAttualmente utilizza un processo di rivestimento organico, and this proportion has been rising (it is likely that organic coating is now in place over hot air leveling). Il processo di rivestimento organico può essere utilizzato su bassa tecnologia PScheda CBe ad alta tecnologia PScheda CBs, come la TV a lato singolo PScheda CBs e cartoni per l'imballaggio di trucioli ad alta densità. Per BGA, ci sono anche molte applicazioni di rivestimento organico. Se il PScheda CB non presenta requisiti funzionali di connessione superficiale o limitazioni di durata, Il rivestimento organico sarà un processo di trattamento superficiale ideale.

3) Electroless Nickel/Immersion Gold
The electroless nickel/Il processo di immersione dell'oro è diverso dal rivestimento organico. Pricipalmente è utilizzato su schede con requisiti funzionali di connessione superficiale e lunga durata di conservazione, come aree chiave del telefono cellulare, aree di connessione bordo degli involucri del router, elasticità del processore chip. L'area di contatto elettrica del collegamento. Nichel elettronico/l'oro ad immersione è stato ampiamente utilizzato negli anni '90 a causa del problema di planarità del livellamento dell'aria calda e della rimozione del flusso rivestito organicamente; L'applicazione dell'oro ad immersione/Il processo di immersione dell'oro è diminuito, ma quasi ogni high-tech PScheda CB La fabbrica ha nichel electreless/filo d'oro ad immersione. Considerando la fragilità dei giunti di saldatura quando si rimuove l'intermetallico rame-stagno, ci sono molti problemi con l'intermetallico relativamente fragile nichel-stagno. Pertanto, almost all portable electronic products (such as mobile phones) use copper-tin intermetallic compound solder joints formed by organic coating, argento per immersione o stagno per immersione, e utilizzare nichelatura elettrolitica/immersione in oro per formare aree chiave, aree di contatto e aree di schermatura EMI . Si stima che circa il 10%-20% di PScheda CBs attualmente utilizza nichel elettroless/processo d'oro ad immersione.

4) Immersion silver
Immersion silver is cheaper than electroless nickel plating/oro ad immersione. Se il PScheda CB ha requisiti funzionali di connessione e ha bisogno di ridurre i costi, l'argento ad immersione è una buona scelta; più la buona planarità e contatto dell'argento ad immersione, allora l'argento ad immersione dovrebbe essere scelto più artigianato d'argento. Ci sono molte applicazioni dell'argento ad immersione nei prodotti di comunicazione, automobili, periferiche informatiche, L'argento e l'immersione viene utilizzato anche nella progettazione del segnale ad alta velocità. Perché l'argento ad immersione ha buone proprietà elettriche ineguagliate da altri trattamenti superficiali, può essere utilizzato anche in segnali ad alta frequenza. EMS consiglia il processo di immersione in argento a causa della sua facilità di montaggio e migliore ispezionabilità. Tuttavia, the growth of immersion silver is slow (but not decreased) due to defects such as tarnishing and solder joint voids. Si stima che circa il 10%-15% di PScheda CBs attualmente utilizza il processo di immersione argento.

5) Immersion Tin
The introduction of tin into the surface treatment process is a matter of nearly ten years, e l'emergere di questo processo è il risultato del requisito dell'automazione della produzione. Immersion tin does not bring any * elements into the welding place, particolarmente adatto per backplane di comunicazione. Lo stagno perderà saldabilità oltre la shelf life della scheda, quindi lo stagno ad immersione richiede migliori condizioni di conservazione. Inoltre, l'uso del processo di immersione dello stagno è limitato a causa della presenza di agenti cancerogeni. Si stima che circa il 5%-10% di PScheda CBAttualmente utilizza il processo di immersione in stagno.

5. Conclusion
As customer requirements are getting higher and higher, i requisiti ambientali sono sempre più severi, I processi di trattamento delle superfici stanno diventando sempre più numerosi, Sembra un po' abbagliante e confuso quale processo di trattamento superficiale scegliere che ha prospettive di sviluppo e più versatilità. . Dove il Scheda PCB Il processo di trattamento superficiale andrà in futuro non può essere previsto con precisione ora.