PCB'nin üretim sürecinde, yüzey işleme teknolojisi yalnızca PCB'nin lehimlenebilirliğini ve korozyon direncini etkilemez, aynı zamanda elektriksel performansı ve-uzun vadeli güvenilirliği üzerinde de derin bir etkiye sahiptir. Elektronik teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte,pcb yüzey işleme prosesleriDaha yüksek performans gereksinimlerini ve çevre standartlarını karşılamak için sürekli olarak gelişmektedir.
Sıcak hava tesviyesi
Sıcak hava lehim tesviye olarak da bilinen sıcak hava tesviyesi, genellikle kalay püskürtme olarak bilinir. Bu işlem, pcb yüzeyinin erimiş kalay kurşun lehim - ile kaplanmasını içerir; günümüzde kurşun- içermeyen lehim, çevresel gereksinimler nedeniyle daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha sonra lehimi düzleştirmek için ısıtılmış basınçlı hava kullanılır ve bakır oksidasyonuna etkili bir şekilde direnç gösterebilen ve mükemmel lehimlenebilirlik sağlayan bir kaplama tabakası oluşturulur. Sıcak iklimlendirme sırasında lehim, bağlantı noktasında yaklaşık 1-2 mil kalınlığında bir bakır kalay metal bileşiği oluşturmak üzere bakır ile etkileşime girer.
Bu süreç dikey ve yatay tiplere ayrılmıştır. Yatay kaplamanın, daha düzgün kaplaması ve otomatik üretim gerçekleştirme kabiliyeti nedeniyle avantajlara sahip olduğu yaygın olarak kabul edilmektedir. Genel işlem, mikro aşındırma, ön ısıtma, akı kaplama, kalay püskürtme ve temizleme gibi adımları içerir. Sıcak hava tesviye işlemi olgunlaşmıştır, yeterli beslemeye sahiptir, nispeten düşük maliyetlidir ve iyi kaynaklanabilirlik özelliğine sahiptir, kurşunsuz lehimlemeye uygundur ve endüstride yaygın olarak kullanılan yüzey işleme yöntemlerinden biridir. Ancak yüzeyi yeterince pürüzsüz değildir, bu da ince adımlı bileşenlerin kaynaklanmasını zorlaştırır ve HASL içeren kurşun da çevresel sorunlarla karşı karşıyadır.
Organik kaplama
Organik kaplama, temiz, çıplak bir bakır yüzey üzerinde bir organik film tabakasının kimyasal olarak büyütülmesi işlemidir. Bu film tabakası, bakır yüzeyini normal ortamlarda oksidasyon veya vulkanizasyon gibi korozyondan etkili bir şekilde koruyabilen oksidasyon direnci, ısı şoku direnci ve nem direnci ile sadık bir koruyucu gibidir. Aynı zamanda, daha sonraki yüksek-sıcaklıktaki kaynak ortamında, kaynak işlemine yol açarak akı tarafından hızlı bir şekilde uzaklaştırılabilir.
Organik kaplama prosesi, basit prosesi ve düşük maliyeti gibi önemli avantajlarından dolayı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. İlk organik kaplama molekülleri çoğunlukla pas önleyici etkilere sahip olan imidazol ve benzotriazolden oluşuyordu. Günümüzde yeni moleküllerin çoğunluğu benzimidazoldür. Çoklu yeniden akışlı lehimlemeye dayanabilme yeteneğinin sağlanması için, bakır yüzeyinde, kimyasal banyoya bakır sıvısının eklenmesini gerektiren çok sayıda organik kaplama katmanının oluşturulması gerekir. İlk önce bakırı emen ilk katmanı kaplayın. Daha sonra, organik kaplama moleküllerinin ikinci katmanı bakırla birleşir ve yirmi, hatta yüzlerce organik kaplama molekülü düzeneğinden oluşan bir yapı oluşana kadar katman katman istiflenir. Ancak OSP kaplamanın korozyon direnci nispeten zayıftır ve depolama ve kullanım sırasındaki koşullara özel dikkat gösterilmelidir.
Kimyasal nikel kaplama/daldırma altın
Akımsız nikel kaplama/daldırma altın işlemi, pcb'ye uzun süre güvenilir koruma sağlayabilen, pcb'ye güçlü bir "zırh" koymak gibi, bakır yüzeyi üzerine dikkatlice sarılmış kalın ve elektriksel olarak mükemmel nikel altın alaşımı tabakasıdır. Yalnızca basit bir pas önleyici bariyer katmanı görevi gören OSP'den farklı olarak, akımsız nikel kaplama/daldırma altın, PCB'lerin uzun süreli-kullanımı sırasında iyi elektriksel performansı koruyabilir ve çevresel değişikliklere karşı daha güçlü bir dirence sahip olabilir.
Nikel kaplamanın nedeni, altın ve bakır arasında karşılıklı difüzyon olması ve nikel tabakasının bu difüzyonu etkili bir şekilde önlemek için güçlü bir bariyer görevi görebilmesidir. Nikel tabakasının bariyeri olmadan altın sadece birkaç saat içinde bakırın içine yayılabilir. Ayrıca, akımsız nikel kaplama/daldırma altının nikelin yüksek mukavemeti gibi birçok faydası vardır. Yalnızca 5um kalınlığındaki nikel, yüksek sıcaklıklarda Z yönündeki genleşmeyi etkili bir şekilde kontrol edebilir ve aynı zamanda bakırın çözünmesini de önleyebilir; bu da kurşunsuz lehimleme için özellikle avantajlıdır. Bu teknolojinin genel süreci asitle temizleme ve temizleme, mikro dağlama, ön daldırma, aktivasyon, kimyasal nikel kaplama ve kimyasal altına daldırma gibi adımları içerir. Süreç, altı kimyasal tank ve yüze yakın kimyasal maddeyi içeriyor ve bu da süreci nispeten karmaşık hale getiriyor.
Gümüşe daldırma
Gümüş daldırma işlemi OSP ile akımsız nikel/altın kaplama arasındadır ve işlemi nispeten basit ve hızlıdır. Gümüş daldırma aslında PCB yüzeyinde neredeyse mikron altı seviyede saf gümüş kaplama tabakası oluşturan yer değiştirme reaksiyonları yoluyla elde edilir. Bazen gümüş daldırma işlemi sırasında, esas olarak gümüş korozyonunu önlemek ve gümüş migrasyonu sorunlarını ortadan kaldırmak için bazı organik bileşikler eklenir. Bununla birlikte, bu ince organik bileşik tabakasının doğru bir şekilde ölçülmesi genellikle zordur ve analiz, ağırlık oranının %1'den az olduğunu göstermektedir.
Isı, nem ve kirlilik gibi karmaşık ortamlara maruz kaldığında bile daldırma işlemiyle oluşturulan gümüş katman hala iyi elektriksel özellikler ve kaynaklanabilirlik sergileyebilir ancak parlaklığı azalabilir. Gümüş tabakanın altında bir nikel tabakasının bulunmaması nedeniyle daldırma gümüşü, fiziksel olarak akımsız nikel kaplama/daldırma altını kadar güçlü değildir.
kalay daldırma
Tüm lehim malzemelerinin şu anda kalay bazlı olduğu ve kalay katmanının her türlü lehimle mükemmel şekilde eşleşebileceği göz önüne alındığında, bu açıdan bakıldığında daldırma kalay işleminin geniş gelişme beklentileri vardır. Ancak geçmişte kalay daldırma teknolojisiyle işlem gören PCB'lerde kalay bıyık sorunları yaşanma eğilimi vardı. Lehimleme işlemi sırasında, kalay bıyık ve kalay göçü olgusu, kalay daldırma teknolojisinin uygulanmasını büyük ölçüde sınırlayan, güvenilirlik açısından ciddi zorluklar yarattı. Daha sonra kalay daldırma çözeltisine organik katkı maddeleri eklenerek kalay katmanının yapısı başarılı bir şekilde parçacıklara dönüştürüldü, yukarıda-belirtilen zorlukların etkili bir şekilde üstesinden gelindi ve ayrıca kalay daldırma işlemine iyi bir termal stabilite ve lehimlenebilirlik kazandırıldı.
Daldırma kalay işlemi, düz bakır kalay intermetalik bileşikleri oluşturabilir; bu, daldırma kalayını kaynaklanabilirlik açısından sıcak hava tesviyesiyle karşılaştırılabilir hale getirir, sıcak hava tesviyesinin sorun yarattığı düzlük sorunları olmadan ve kimyasal nikel kaplama/daldırma altında metal difüzyonunun gizli tehlikeleri olmadan. Ancak daldırma teneke levhaların depolama süresi sınırlıdır ve çok uzun süre bırakılırsa yüzeylerinde kalay oksit oluşacak ve bu da kaynak etkisini etkileyecektir. Bu nedenle montaj sırasında daldırma kalay sırasına kesinlikle uymak gerekir.
Diğer yüzey işleme prosesleri
Elektroliz nikel altın
Elektrokaplama nikel altın, pcb'nin doğuşundan bu yana var olan ve yavaş yavaş diğer süreçleri türeten pcb yüzey işleme teknolojisinin "ağabeyi" olarak kabul edilebilir. Bu işlem, pcb iletkeninin yüzeyine bir nikel tabakasının elektrokaplanmasını ve ardından bir altın tabakasının elektrokaplanmasını içerir. Nikel kaplamanın ana işlevi altın ve bakır arasındaki difüzyonu önlemektir. Günümüzde elektrolizle kaplanmış nikel altın esas olarak iki kategoriye ayrılmaktadır: birincisi yumuşak altın kaplamadır, esas olarak çip paketleme sırasında altın tel kaplama için kullanılır; Diğer tip sert altın kaplamadır ve esas olarak altın parmaklar gibi lehimsiz bağlantılarda elektrik bağlantısı için kullanılır. Normal şartlarda kaynak işlemlerinin elektrolizle kaplanmış altının kırılgan hale gelmesine ve dolayısıyla hizmet ömrünün kısalmasına neden olabileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle elektroliz altın üzerine kaynak yapmaktan mümkün olduğunca kaçınılmalıdır; Bununla birlikte, akımsız nikel kaplama/daldırma altının gevrekleşme olasılığı, ince ve tek biçimli altın tabakası nedeniyle nispeten düşüktür.
Kimyasal paladyum kaplama
Akımsız paladyum kaplama işlemi, akımsız nikel kaplama işlemine oldukça benzer. Ana prensip, paladyum iyonlarını katalitik olarak aktif bir yüzey üzerinde paladyuma indirgemek için sodyum dihidrojen fosfat gibi bir indirgeyici madde kullanmaktır. Yeni üretilen paladyum ayrıca sürekli reaksiyonu teşvik etmek için bir katalizör görevi görebilir, böylece her kalınlıkta paladyum kaplama katmanları elde edilebilir. Kimyasal paladyum kaplama, yüksek kaynak güvenilirliği, iyi termal stabilite ve mükemmel yüzey düzlüğü gibi avantajlara sahiptir. Ancak paladyum nispeten nadir bulunan değerli bir metaldir ve bu da bu işlemin nispeten yüksek bir maliyetle sonuçlanmasına neden olur.