الغرض الأساسي من معالجة سطح لوحات الدوائر المطبوعة هو ضمان قابلية لحام جيدة أو تحسين خصائصها الكهربائية. ولأن النحاس في الطبيعة يتواجد عادةً على شكل أكاسيد في الهواء، فمن غير المرجح أن يبقى على حالته الأصلية لفترة طويلة، لذا يجب معالجته بالنحاس.
هناك العديد من عمليات معالجة أسطح لوحات الدوائر المطبوعة. ومن أشهرها: المواد المسطحة، وعوامل الحماية الملحومة العضوية (OSP)، والذهب المطلي بالنيكل بالكامل، وشين جين، وشينكسي، وشينيين، والنيكل الكيميائي، والذهب، والطلاء الكهربائي بالذهب الصلب. الأعراض.
1. الهواء الساخن مسطح (علبة الرش)
العملية العامة لعملية تسوية الهواء الساخن هي: التآكل الدقيق → التسخين المسبق → لحام الطلاء → رش القصدير → التنظيف.
الهواء الساخن مسطح، ويُعرف أيضًا باللحام بالهواء الساخن (المعروف باسم رش القصدير)، وهي عملية طلاء القصدير المنصهر (الرصاص) الملحوم على سطح لوحة الدوائر المطبوعة، واستخدام التسخين لضغط الهواء المُصحّح (النفخ) لتكوين طبقة من النحاس المؤكسد. كما يوفر طبقات طلاء قابلة للحام جيدة. يُشكّل اللحام الكامل والنحاس في الهواء الساخن مركبًا حثيًا معدنيًا من النحاس والقصدير عند الدمج. عادةً ما تغرق لوحة الدوائر المطبوعة في ماء اللحام المنصهر؛ وتنفخ سكين الريح السائل الملحوم المسطح قبل اللحام.
يُقسّم مستوى الرياح الحرارية إلى نوعين: عمودي وأفقي. يُعتقد عمومًا أن النوع الأفقي أفضل، إذ تتميز طبقة تصحيح الهواء الساخن الأفقية بتوحيد نسبي، مما يُمكّن من تحقيق الإنتاج الآلي.
المزايا: وقت تخزين أطول؛ بعد اكتمال PCB، يصبح سطح النحاس رطبًا تمامًا (يتم تغطية القصدير بالكامل قبل اللحام)؛ مناسب للحام الرصاص؛ عملية ناضجة، منخفضة التكلفة، مناسبة للفحص البصري والاختبار الكهربائي
العيوب: غير مناسب لربط الخطوط؛ نظرًا لمشكلة تسطح السطح، توجد أيضًا قيود على تقنية SMT؛ غير مناسب لتصميم مفتاح التلامس. عند رش القصدير، يذوب النحاس، وتكون درجة حرارة اللوحة مرتفعة. خاصةً في الصفائح السميكة أو الرقيقة، يكون رش القصدير محدودًا، وتكون عملية الإنتاج غير مريحة.
2، مادة حماية قابلية اللحام العضوية (OSP)
العملية العامة هي: إزالة الشحوم ← الحفر الدقيق ← التخليل ← التنظيف بالماء النقي ← الطلاء العضوي ← التنظيف، والتحكم في العملية سهل نسبيًا لإظهار عملية المعالجة.
OSP هي عملية معالجة سطح رقائق النحاس للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وفقًا لمتطلبات توجيه RoHS. OSP هو اختصار لمواد حافظة للحام العضوية، والمعروفة أيضًا باسم Preflux بالإنجليزية. ببساطة، OSP هو غشاء عضوي مُنبت كيميائيًا على سطح نحاسي نظيف وعارٍ. يتميز هذا الغشاء بخصائص مضادة للأكسدة، ومقاومة للصدمات الحرارية، ومقاومة للرطوبة، لحماية سطح النحاس في البيئات العادية من الصدأ (الأكسدة أو الفلكنة، إلخ). ومع ذلك، في درجات الحرارة العالية اللاحقة للحام، يجب إزالة هذا الغشاء الواقي بسهولة بواسطة مادة الصهر، بحيث يتحد سطح النحاس النظيف المكشوف فورًا مع اللحام المنصهر في وقت قصير جدًا لتشكيل وصلة لحام صلبة.
المزايا: عملية بسيطة، سطح مستوٍ للغاية، مناسب للحام الخالي من الرصاص وSMT. سهل إعادة التصنيع، سهل التشغيل، مناسب للتشغيل الأفقي. اللوحة مناسبة للمعالجات المتعددة (مثل OSP+ENIG). منخفضة التكلفة، وصديقة للبيئة.
العيوب: محدودية عدد عمليات لحام إعادة الانصهار (سماكة اللحام المتعددة، مما يؤدي إلى تلف الغشاء، ويمكن تكرارها مرتين تقريبًا دون أي مشكلة). غير مناسب لتقنية التجعيد والربط السلكي. الكشف البصري والكهربائي غير مريحين. يتطلب لحام SMT حماية من غاز النيتروجين. إعادة تشكيل SMT غير مناسبة. متطلبات تخزين عالية.
3، اللوحة بأكملها مطلية بالنيكل والذهب
طلاء النيكل للوحة هو طلاء سطح موصل لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أولاً بطبقة من النيكل، ثم بطبقة من الذهب. الغرض الرئيسي من طلاء النيكل هو منع انتشار الذهب والنحاس. يوجد نوعان من طلاء النيكل الذهبي الكهربائي: طلاء الذهب الناعم (ذهب نقي، سطح ذهبي غير لامع)، وطلاء الذهب الصلب (سطح أملس وصلب، مقاوم للتآكل، يحتوي على عناصر أخرى مثل الكوبالت، سطح ذهبي أكثر لمعانًا). يُستخدم الذهب الناعم بشكل رئيسي في تغليف أسلاك الذهب؛ بينما يُستخدم الذهب الصلب بشكل رئيسي في التوصيلات الكهربائية غير الملحومة.
المزايا: مدة تخزين طويلة تزيد عن ١٢ شهرًا. مناسب لتصميم مفاتيح التلامس وربط الأسلاك الذهبية. مناسب للاختبارات الكهربائية.
نقاط الضعف: تكلفة أعلى، ذهب أكثر سمكًا. تتطلب الأصابع المطلية كهربائيًا توصيلًا إضافيًا لسلك التصميم. ولأن سمك الذهب غير متجانس، فقد يؤدي استخدامه في اللحام إلى هشاشة وصلة اللحام بسبب سمك الذهب الزائد، مما يؤثر على متانتها. هناك مشكلة في تجانس سطح الطلاء الكهربائي. لا يغطي النيكل الذهبي المطلي كهربائيًا حافة السلك. غير مناسب لربط أسلاك الألومنيوم.
4. غرق الذهب
العملية العامة هي: التنظيف بالتخليل ــ> التآكل الدقيق ــ> الاستخلاص المسبق ــ> التنشيط ــ> طلاء النيكل بدون كهرباء ــ> الاستخلاص الكيميائي للذهب؛ هناك 6 خزانات كيميائية في هذه العملية، تتضمن ما يقرب من 100 نوع من المواد الكيميائية، والعملية أكثر تعقيدًا.
يُغلَّف الذهب الغارق بطبقة سميكة من النيكل الذهبي، عالية التوصيل الكهربائي، على سطح النحاس، مما يحمي لوحة الدوائر المطبوعة لفترة طويلة. كما يتميز بتحمل بيئي لا تتمتع به عمليات معالجة الأسطح الأخرى. كما يمنع الذهب الغارق ذوبان النحاس، مما يُسهِّل التجميع الخالي من الرصاص.
المزايا: مقاوم للأكسدة، قابل للتخزين لفترات طويلة، سطحه مستوٍ، ومناسب للحام الدبابيس ذات الفجوات الدقيقة والمكونات ذات الوصلات الملحومة الصغيرة. يُفضل استخدامه في لوحات الدوائر المطبوعة المزودة بأزرار (مثل لوحات الهواتف المحمولة). يمكن تكرار لحام إعادة التدفق عدة مرات دون فقدان كبير لقابلية اللحام. يمكن استخدامه كمادة أساسية في أسلاك COB (رقاقة على اللوحة).
العيوب: ارتفاع التكلفة، وضعف قوة اللحام، واستخدام النيكل غير المطلي كهربائيًا، ما يؤدي إلى مشاكل القرص الأسود. تتأكسد طبقة النيكل بمرور الوقت، مما يُشكل مشكلة في موثوقيتها على المدى الطويل.
5. القصدير الغارق
بما أن جميع اللحامات الحالية مصنوعة من القصدير، يمكن استخدام طبقة القصدير مع أي نوع من اللحام. تُنتج عملية غمر القصدير مركبات معدنية مسطحة من النحاس والقصدير، مما يجعل القصدير يتمتع بنفس قابلية اللحام الجيدة التي تتمتع بها عملية التسوية بالهواء الساخن، دون أي مشاكل في التسوية بالهواء الساخن. لا يمكن تخزين صفيحة القصدير لفترة طويلة، ويجب تجميعها وفقًا لترتيب غمر القصدير.
المزايا: مناسب للإنتاج الأفقي، ومناسب لمعالجة الخطوط الدقيقة، واللحام الخالي من الرصاص، ومناسب بشكل خاص لتقنية العقص. يتميز بسطحية ممتازة، ومناسب لتقنية SMT.
العيوب: يتطلب التحكم في نمو شعيرات القصدير ظروف تخزين جيدة، ويفضل ألا تتجاوز ستة أشهر. غير مناسب لتصميم مفتاح التلامس. أثناء عملية الإنتاج، تكون مقاومة غشاء اللحام عالية نسبيًا، وإلا سيؤدي ذلك إلى تساقطه. في حالة اللحام المتعدد، يُفضل استخدام حماية غاز النيتروجين (N2). كما أن القياس الكهربائي يمثل مشكلة.
6. الفضة الغارقة
تُعتبر عملية غمر الفضة عمليةً بين الطلاء العضوي والطلاء بالنيكل/الذهب الخالي من الكهرباء، وهي عملية بسيطة وسريعة نسبيًا؛ فحتى عند تعرضها للحرارة والرطوبة والتلوث، تحافظ الفضة على قابليتها للحام، لكنها تفقد بريقها. لا يتمتع طلاء الفضة بالمتانة الفيزيائية الجيدة التي يتمتع بها طلاء النيكل/الذهب الخالي من الكهرباء، نظرًا لعدم وجود النيكل تحت طبقة الفضة.
المزايا: عملية بسيطة، مناسبة للحام الخالي من الرصاص، وتقنية SMT. سطح مستوٍ للغاية، منخفض التكلفة، ومناسب للخطوط الدقيقة جدًا.
العيوب: متطلبات تخزين عالية، سهولة التلوث. قوة اللحام معرضة للمشاكل (مشكلة التجاويف الدقيقة). من السهل حدوث ظاهرة الهجرة الكهربائية وظاهرة عضة جافاني للنحاس تحت غشاء مقاومة اللحام. كما أن القياس الكهربائي يمثل مشكلة.
7، النيكل والبلاديوم الكيميائي
بالمقارنة مع ترسب الذهب، توجد طبقة إضافية من البلاديوم بين النيكل والذهب، ويمكن للبلاديوم منع ظاهرة التآكل الناتجة عن تفاعل الاستبدال، ويُهيئ بشكل كامل لترسب الذهب. الذهب مُغطى بطبقة رقيقة من البلاديوم، مما يوفر سطح تلامس جيد.
المزايا: مناسب للحام الخالي من الرصاص. سطح مستوٍ للغاية، مناسب لـ SMT. يمكن استخدام ثقوب الثقب أيضًا مع النيكل الذهبي. مدة تخزين طويلة، وظروف تخزين مريحة. مناسب للاختبارات الكهربائية. مناسب لتصميم نقاط اتصال المفاتيح. مناسب لربط أسلاك الألومنيوم، مناسب للصفائح السميكة، ومقاوم للعوامل البيئية.
8. طلاء الذهب الصلب بالكهرباء
من أجل تحسين مقاومة التآكل للمنتج، قم بزيادة عدد عمليات الإدخال والإزالة والطلاء الكهربائي بالذهب الصلب.
تغييرات عملية معالجة سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور ليست كبيرة، ويبدو أنها بعيدة المنال، ولكن تجدر الإشارة إلى أن التغييرات البطيئة طويلة الأمد ستؤدي إلى تغييرات كبيرة. في ظل تزايد الدعوات لحماية البيئة، ستتغير عملية معالجة سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور بشكل كبير في المستقبل.
وقت النشر: 05-07-2023
