Sebagai komponen teras produk elektronik, prestasi dan kualiti papan litar bercetak secara langsung mempengaruhi kestabilan dan kebolehpercayaan keseluruhan peranti elektronik. Di antara banyak faktor yang mempengaruhi prestasi papan litar bercetak, kapasiti antioksidan memainkan peranan yang penting.
Bahaya pengoksidaan papan litar bercetak
papan litar bercetak terutamanya terdiri daripada garis konduktif, substrat penebat, dan pelbagai komponen elektronik. Dalam penggunaan harian, papan litar bercetak menghadapi pelbagai cabaran alam sekitar, dan pengoksidaan merupakan isu yang tidak boleh diabaikan. Oksigen, lembapan dan pelbagai bahan pencemar di udara boleh bertindak balas secara kimia dengan wayar logam pada papan litar bercetak, menyebabkan kakisan, peningkatan rintangan, penghantaran isyarat tidak stabil, dan juga kegagalan litar. Terutamanya bahagian logam seperti garisan kerajang kuprum dan sambungan pateri pada papan litar bercetak terdedah untuk bertindak balas dengan oksigen di udara, menghasilkan oksida. Oksida ini boleh meningkatkan rintangan litar, mengganggu kestabilan penghantaran isyarat, dan dalam kes yang teruk, menyebabkan litar terputus, mengakibatkan peranti elektronik tidak berfungsi dengan baik.
Proses antioksidan
Topeng pateri organik
Ini ialah proses anti-pengoksidaan papan litar bercetak yang biasa digunakan, yang menghasilkan filem pelindung organik nipis pada permukaan papan litar bercetak untuk mengasingkan logam daripada udara, dengan itu memberikan kesan anti-pengoksidaan. Prinsipnya adalah berdasarkan ikatan kimia. Mengambil OSP azol biasa sebagai contoh, cincin imidazole dalam sebatian organik alkilbenzimidazole boleh membentuk ikatan koordinasi dengan elektron 3d10 atom kuprum, dengan itu membentuk kompleks kuprum alkilbenzimidazole. Semasa proses salutan, lapisan pertama disalut pertama, yang menyerap tembaga. Kemudian, lapisan kedua molekul salutan organik bergabung dengan kuprum, dan proses ini diulang sehingga struktur yang terdiri daripada banyak molekul salutan organik terbentuk. Akhir sekali, lapisan pelindung dengan ketebalan biasanya antara 0.2-0.5 µm terbentuk pada permukaan kuprum. Selain itu, disebabkan tarikan van der Waals antara-kumpulan alkil rantai panjang dan kehadiran gelang benzena, filem pelindung ini mempunyai rintangan haba yang baik dan suhu penguraian yang tinggi. Dalam persekitaran kimpalan suhu tinggi seterusnya, filem pelindung ini boleh dengan mudah dan cepat dikeluarkan oleh fluks, membolehkan permukaan tembaga bersih yang terdedah untuk terikat dengan pateri cair dalam tempoh yang sangat singkat, membentuk sambungan pateri yang kukuh.
Proses OSP mempunyai kos yang agak rendah dan tidak rumit, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran-skala besar. Dan ia boleh mengekalkan kebolehmaterian yang baik pad pateri, memastikan kualiti kimpalan. Tetapi ia juga mempunyai beberapa kelemahan, seperti lapisan filem nipis yang membawa kepada masa penyimpanan yang terhad, dan prestasi antioksidan terdedah kepada penurunan dengan perubahan masa dan persekitaran; Tidak tahan kepada suhu tinggi, terhad dalam senario yang memerlukan berbilang proses suhu-tinggi; Persekitaran kimpalan mempunyai keperluan yang ketat, dan faktor seperti kekotoran dan kelembapan dalam persekitaran dengan mudah boleh menjejaskan prestasi dan kualiti kimpalannya.
emas rendaman
Proses ini melibatkan mendepositkan lapisan nikel pada permukaan papan litar bercetak, diikuti dengan lapisan emas. Lapisan nikel boleh menghalang penyebaran tembaga, manakala lapisan emas mempunyai rintangan pengoksidaan dan kekonduksian yang baik, yang boleh meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan papan litar bercetak dengan ketara. Proses penyaduran emas nikel kimia adalah matang, dengan bekalan yang mencukupi, sesuai untuk pematerian-tanpa plumbum. Walau bagaimanapun, kos proses ini agak tinggi, dan permukaannya tidak cukup licin, menjadikannya sukar untuk mengimpal komponen padang halus.
Rendaman dalam perak
Proses perak rendaman boleh membentuk lapisan perak seragam pada permukaan papan litar bercetak, dengan rintangan pengoksidaan dan kebolehmaterian yang baik. Tiada lapisan nikel di bawah lapisan perak, jadi perak rendaman tidak sekuat fizikal penyaduran nikel tanpa elektro/emas rendaman. Lapisan perak akan mengalami laluan kakisan dwi apabila terdedah kepada udara. Di bawah pengoksidaan kimia, 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O membentuk lapisan oksida kuning; Dalam kakisan elektrokimia, Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ menghasilkan sulfida hitam. Apabila kelembapan relatif lebih besar daripada 60%, kadar kakisan meningkat tiga kali ganda; Dalam persekitaran{10}yang mengandungi sulfur, seperti pembungkusan getah, perubahan warna yang boleh dilihat boleh berlaku dalam masa 24 jam.
celup timah
Proses timah rendaman meliputi permukaan papan litar bercetak dengan lapisan timah, yang boleh menghalang pengoksidaan dengan berkesan. Oleh kerana semua bahan pateri adalah berasaskan timah, lapisan timah boleh dipadankan dengan mana-mana jenis pateri. Walau bagaimanapun, papan litar bercetak yang dirawat dengan proses mencelup timah pada masa lalu terdedah kepada masalah misai timah, dan semasa proses pematerian, misai timah dan fenomena migrasi timah menimbulkan cabaran yang serius terhadap kebolehpercayaan. Kemudian, dengan menambahkan bahan tambahan organik pada larutan rendaman timah, struktur lapisan timah telah diubah menjadi zarah, mengatasi kesukaran-di atas dan memiliki kestabilan terma dan kebolehkimpalan yang baik. Masa penyimpanan plat timah rendaman adalah terhad, dan jika dibiarkan terlalu lama, oksida timah akan terbentuk pada permukaannya, yang akan menjejaskan kesan kimpalan. Oleh itu, adalah perlu untuk mematuhi perintah timah rendaman dengan ketat semasa pemasangan.
Meratakan udara panas
Meratakan udara panas, juga dikenali sebagai meratakan pateri udara panas, biasanya dikenali sebagai penyemburan timah. Proses ini melibatkan menyalut permukaan papan litar bercetak dengan pateri plumbum timah cair. Pada masa kini, pateri bebas plumbum-lebih biasa digunakan, dan kemudian memanaskan udara termampat digunakan untuk meratakan pateri, membentuk lapisan salutan yang boleh menahan pengoksidaan kuprum dengan berkesan dan memberikan kebolehpaterian yang sangat baik. Semasa penyaman udara panas, pateri berinteraksi dengan kuprum untuk membentuk sebatian logam timah kuprum di persimpangan. Proses ini dibahagikan kepada jenis menegak dan mendatar, dengan jenis mendatar umumnya dianggap lebih berfaedah kerana salutannya yang lebih seragam dan keupayaan untuk mencapai pengeluaran automatik. Proses umum termasuk langkah-langkah seperti goresan mikro, pemanasan awal, salutan fluks, penyemburan timah dan pembersihan. Proses meratakan udara panas adalah matang, dengan kos yang agak rendah dan kebolehmaterian yang baik, sesuai untuk pematerian-bebas plumbum. Tetapi permukaannya tidak cukup licin, menjadikannya sukar untuk mengimpal komponen padang halus, dan plumbum yang mengandungi HASL juga menghadapi masalah alam sekitar.
keperangan
Dalam proses pembuatan papan litar bercetak berbilang-lapisan, rawatan permukaan kerajang kuprum dalam adalah penting untuk kualiti laminasi dan proses pemerangan digunakan secara meluas di dalamnya. Terasnya adalah untuk membentuk kuprum oksida berliang atau filem oksida cuprous pada permukaan kuprum melalui tindak balas pengoksidaan kimia. Di bawah tindakan oksida beralkali, kuprum mengalami tindak balas pengoksidaan, dengan 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e ⁻. Browning bukan sahaja memberikan lekatan interlayer yang baik, tetapi juga meningkatkan kebolehbasahan resin semasa proses laminasi. Struktur berliang lapisan keperangan meningkatkan luas permukaan kerajang kuprum, memudahkan penembusan resin dan pengisian mikropori, mengurangkan buih dan lompang semasa pelapisan, meningkatkan daya gigitan mekanikal, dan mengurangkan risiko delaminasi. Dalam kitaran haba papan litar bercetak, tekanan boleh diagihkan dengan lebih sekata, mengurangkan risiko penembusan antara lapisan dan meningkatkan kebolehpercayaan terma. Walau bagaimanapun, jika tidak dikawal dengan betul, pengoksidaan yang berlebihan boleh menjadikan lapisan oksida terlalu tebal dan rapuh, mengurangkan kekuatan ikatan; Pengoksidaan yang tidak sekata boleh menyebabkan daya pengikatan yang tidak konsisten dan meningkatkan risiko delaminasi; Jika pemerangan tercemar sebelum pelapisan berikutnya, seperti penyerapan lembapan atau kerosakan pada filem oksida, ia juga boleh menyebabkan penurunan kekuatan ikatan. Ketebalan lapisan oksida biasanya dikawal antara 0.5-1.5 μ m. Sebelum pemerangan, proses goresan mikro digunakan untuk menghilangkan oksida dan bahan pencemar organik dari permukaan kuprum. Ejen goresan mikro biasa termasuk ammonium persulfat atau sistem hidrogen peroksida asid sulfurik. Larutan pemerangan biasanya terdiri daripada oksida beralkali, agen pengkompleks, dan penstabil. Dengan melaraskan keadaan pengoksidaan, nisbah CuO/CuO ₂ O yang optimum boleh diperolehi untuk mengimbangi kekuatan ikatan dan rintangan haba. Permukaan kuprum selepas peperangan terdedah kepada kelembapan atau pencemaran udara, dan biasanya memerlukan rawatan antioksidan sebelum pelapisan, seperti menggunakan lapisan pelindung organik seperti benzotriazole atau antioksidan lain, serta penyimpanan kering untuk mengelakkan penyerapan lembapan dan mengurangkan risiko kemerosotan.
Langkah-langkah lain untuk rintangan pengoksidaan papan litar bercetak
Pemilihan bahan
Memilih-substrat berkualiti tinggi dan bahan logam adalah penting dalam proses pembuatan papan litar bercetak. Substrat berkualiti tinggi mempunyai sifat penebat yang baik dan kestabilan, yang boleh menghalang pencerobohan oksigen dan kelembapan dengan berkesan. Sementara itu, dengan menggunakan salutan logam dengan sifat antioksida yang kuat seperti penyaduran emas, penyaduran perak, penyaduran timah dan sebagainya, filem pelindung boleh dibentuk pada permukaan litar logam untuk mengelakkan tindak balas pengoksidaan daripada berlaku. Contohnya, dalam sesetengah-produk elektronik mewah, kerajang kuprum bebas oksigen dengan rintangan pengoksidaan yang sangat baik digunakan sebagai-bahan bersalut kuprum untuk meningkatkan rintangan pengoksidaan keseluruhan papan litar bercetak.
kawalan alam sekitar
Persekitaran penyimpanan dan penggunaan yang munasabah adalah sama pentingnya untuk rintangan pengoksidaan papan litar bercetak. Semasa pengeluaran, penyimpanan dan pengangkutan papan litar bercetak, suhu dan kelembapan persekitaran hendaklah dikawal dengan ketat untuk mengelakkan papan litar bercetak terdedah kepada suhu tinggi, kelembapan tinggi atau persekitaran yang mengandungi bahan pencemar. Contohnya, menyimpan papan litar bercetak dalam persekitaran dengan kelembapan relatif dikawal antara 40% -60% dan suhu dikawal antara 20 darjah -25 darjah boleh memperlahankan kadar pengoksidaan dengan berkesan. Pada masa yang sama, pilih bahan pembungkusan yang sesuai, seperti beg kalis lembapan, kotak buih, dsb., untuk memastikan integriti dan kualiti papan litar bercetak. Untuk papan kosong yang belum dipasang, pembungkusan vakum boleh mengasingkan udara dengan berkesan dan melambatkan proses pengoksidaan.
Pengoptimuman proses pengeluaran
Mengoptimumkan proses pengeluaran boleh mengurangkan masa pendedahan papan litar bercetak ke udara semasa proses pembuatan dan juga mengurangkan risiko pengoksidaan. Contohnya, dengan menggunakan peralatan automatik untuk melengkapkan peralihan dengan cepat daripada etsa kepada topeng pateri, masa menunggu yang tidak perlu boleh dielakkan. Menggunakan penyelesaian antioksidan untuk merawat permukaan tembaga semasa peringkat tertentu pembuatan papan litar bercetak boleh memberikan perlindungan sementara untuk permukaan tembaga dalam tempoh yang singkat sehingga proses seterusnya bermula.