U procesu proizvodnje PCB-a, tehnologija površinske obrade ne samo da utječe na sposobnost lemljenja i otpornost na koroziju PCB-a, već također ima dubok utjecaj na njegove električne performanse i dugoročnu-pouzdanost. S brzim razvojem elektroničke tehnologije,postupci obrade površine PCB-astalno se razvijaju kako bi zadovoljili sve veće zahtjeve za učinkom i ekološke standarde.
Niveliranje toplim zrakom
Niveliranje vrućim zrakom, također poznato kao niveliranje lemljenja vrućim zrakom, obično poznato kao raspršivanje kositra. Ovaj postupak uključuje premazivanje površine PCB-a rastopljenim kositreno-olovnim lemom - danas se lem-bez olova češće koristi zbog ekoloških zahtjeva. Zatim se koristi zagrijani komprimirani zrak za izravnavanje lemljenja, formirajući sloj prevlake koji se može učinkovito oduprijeti oksidaciji bakra i pružiti izvrsnu sposobnost lemljenja. Tijekom klimatizacije vrućim zrakom, lem u interakciji s bakrom stvara metalni spoj bakra i kositra na spoju, debljine približno 1-2 mil.
Ovaj proces se dijeli na vertikalni i horizontalni tip. Smatra se da horizontalno premazivanje ima prednosti zbog ravnomjernijeg premazivanja i mogućnosti postizanja automatizirane proizvodnje. Opći proces uključuje korake kao što su mikro jetkanje, predgrijavanje, nanošenje topitelja, raspršivanje kositra i čišćenje. Proces izravnavanja vrućim zrakom je zreo, s dovoljnom količinom, relativno niskom cijenom i dobrom zavarljivošću, prikladan za lemljenje bez olova i jedna je od široko korištenih metoda površinske obrade u industriji. Međutim, njegova površina nije dovoljno glatka, što otežava zavarivanje komponenti s finom smolom, a olovo koje sadrži HASL također se suočava s ekološkim problemima.
Organski premaz
Organsko premazivanje je proces kemijskog rasta sloja organskog filma na čistoj goloj bakrenoj površini. Ovaj sloj filma je poput vjernog čuvara, s otpornošću na oksidaciju, otpornošću na toplinski udar i otpornošću na vlagu, koji može učinkovito zaštititi površinu bakra od korozije kao što je oksidacija ili vulkanizacija u normalnim okruženjima. U isto vrijeme, u kasnijoj visoko{2}}temperaturnoj okolini zavarivanja, može se brzo ukloniti praškom, čime se otvara prostor za zavarivanje.
Proces organskog premazivanja naširoko se koristi u industriji zbog značajnih prednosti jednostavnog postupka i niske cijene. Rane molekule organskog premaza bile su uglavnom imidazol i benzotriazol, koji su imali učinke protiv hrđe. Danas su nove molekule uglavnom benzimidazol. Kako bi se osigurala sposobnost podnošenja višestrukog reflow lemljenja, potrebno je formirati više organskih slojeva premaza na površini bakra, što zahtijeva dodavanje bakrene tekućine u kemijsku kupku. Prvo premažite prvi sloj koji apsorbira bakar. Zatim se drugi sloj molekula organskog premaza spaja s bakrom i slaže sloj po sloj sve dok se ne formira struktura od dvadeset ili čak stotina sklopova molekula organskog premaza. Međutim, otpornost na koroziju OSP premaza je relativno slaba, a posebnu pozornost treba posvetiti uvjetima skladištenja i uporabe.
Kemijsko poniklavanje/imerzijsko zlato
Proces bezelektričkog poniklavanja/potopnog zlata pažljivo je umotan sloj guste i električki izvrsne legure nikal-zlata na površinu bakra, poput stavljanja snažnog "oklopa" na tiskanu ploču, koja može pružiti pouzdanu zaštitu za tiskanu ploču dugo vremena. Za razliku od OSP-a, koji služi samo kao jednostavan sloj barijere protiv hrđe, neelektričko poniklavanje/potopljeno zlato može održati dobre električne performanse tijekom dugo-upotrebe PCB-a i imati veću otpornost na promjene u okolišu.
Razlog za poniklavanje je uzajamna difuzija između zlata i bakra, a sloj nikla može djelovati kao snažna barijera za učinkovito sprječavanje ove difuzije. Bez barijere sloja nikla, zlato može difundirati u bakar za samo nekoliko sati. Osim toga, elektroličko poniklavanje/potapanje zlata ima mnoge prednosti, poput visoke čvrstoće nikla. Samo nikl debljine 5 um može učinkovito kontrolirati ekspanziju u smjeru Z na visokim temperaturama, istovremeno sprječavajući otapanje bakra, što je osobito povoljno za lemljenje-bez olova. Opći proces ove tehnologije uključuje korake kao što su dekapiranje i čišćenje kiselinom, mikro jetkanje, prethodno uranjanje, aktivacija, kemijsko poniklavanje i kemijsko uranjanje u zlato. Proces uključuje šest kemijskih spremnika i gotovo stotinu kemikalija, što proces čini relativno složenim.
Uranjanje u srebro
Proces uranjanja u srebro nalazi se između OSP-a i neelektričkog poniklavanja/pozlaćivanja, a njegov je postupak relativno jednostavan i brz. Uranjanje u srebro zapravo se postiže reakcijama istiskivanja, formiranjem sloja premaza od čistog srebra gotovo submikronske razine na površini tiskane ploče. Ponekad se neki organski spojevi dodaju tijekom procesa uranjanja u srebro, uglavnom kako bi se spriječila korozija srebra i eliminirali problemi migracije srebra. Međutim, ovaj tanki sloj organskih spojeva obično je teško precizno izmjeriti, a analiza pokazuje da je njegov težinski udio manji od 1%.
Čak i kada je izložen složenim okruženjima kao što su toplina, vlaga i zagađenje, srebrni sloj formiran postupkom uranjanja još uvijek može pokazivati dobra električna svojstva i zavarljivost, ali njegov sjaj može oslabiti. Zbog nepostojanja sloja nikla ispod srebrnog sloja, imerzijsko srebro nije tako fizički čvrsto kao neelektrično poniklano/imerzijsko zlato.
umakanje kositra
S obzirom na to da se svi materijali za lemljenje trenutno temelje na kositru, a sloj kositra može savršeno odgovarati bilo kojoj vrsti lema, iz ove perspektive, proces uranjanja kositra ima široke izglede za razvoj. Međutim, u prošlosti su tiskane ploče obrađene tehnologijom umakanja kositra bile sklone problemima s kositrenim brkovima. Tijekom procesa lemljenja, fenomeni kositrenih brkova i migracije kositra predstavljali su ozbiljne izazove za pouzdanost, što je uvelike ograničilo primjenu tehnologije uranjanja kositra. Kasnije, dodavanjem organskih aditiva u otopinu za uranjanje kositra, struktura sloja kositra uspješno je transformirana u čestice, učinkovito prevladavajući gore-spomenute poteškoće, a također dajući procesu uranjanja kositra dobru toplinsku stabilnost i sposobnost lemljenja.
Postupkom uranjajućeg kositra mogu se formirati ravni intermetalni spojevi bakrenog kositra, što čini kositer uranjanje usporedivim s izravnavanjem vrućim zrakom u smislu zavarljivosti, bez problema s ravnošću koji su problematični kod izravnavanja vrućim zrakom i bez skrivenih opasnosti od difuzije metala u kemijskom poniklavanju/potapanju zlata. Međutim, vrijeme skladištenja uronjenih kositrenih ploča je ograničeno, a ako se predugo stoje, na njihovoj površini će se stvoriti kositrov oksid, što će utjecati na učinak zavarivanja. Stoga je potrebno strogo slijediti redoslijed uranjanja limova tijekom montaže.
Ostali postupci površinske obrade
Galvanizirano nikal zlato
Galvanizacija nikl-zlata može se smatrati "starijim bratom" tehnologije obrade površine PCB-a, koja postoji od rođenja PCB-a i postupno je proizvela druge procese. Ovaj proces uključuje galvanizaciju sloja nikla na površini PCB vodiča, nakon čega slijedi galvanizacija sloja zlata. Glavna funkcija poniklanja je spriječiti difuziju između zlata i bakra. Danas se galvanizirano niklano zlato uglavnom dijeli u dvije kategorije: jedna je meka pozlata, koja se uglavnom koristi za pozlaćivanje žice tijekom pakiranja čipova; Drugi tip je tvrdo pozlaćivanje, koje se uglavnom koristi za električno međusobno povezivanje na spojevima koji nisu lemljeni, kao što su zlatni prsti. Treba imati na umu da u normalnim okolnostima postupci zavarivanja mogu uzrokovati krhkost galvaniziranog zlata, čime se skraćuje njegov životni vijek. Stoga zavarivanje galvaniziranog zlata treba izbjegavati što je više moguće; Međutim, vjerojatnost krtosti kod neelektričkog poniklavanja/potapanja zlata relativno je mala zbog tankog i jednolikog sloja zlata.
Kemijska obrada paladijem
Proces bezelektričkog nanošenja paladija prilično je sličan postupku bezelektričkog poniklavanja. Glavni princip je korištenje redukcijskog sredstva, kao što je natrijev dihidrogen fosfat, za redukciju iona paladija u paladij na katalitički aktivnoj površini. Novogenerirani paladij također može poslužiti kao katalizator za promicanje kontinuirane reakcije, čime se dobivaju slojevi prevlake paladija bilo koje debljine. Kemijska prevlaka paladijem ima prednosti visoke pouzdanosti zavarivanja, dobre toplinske stabilnosti i izvrsne ravnosti površine. Međutim, paladij je relativno rijedak plemeniti metal, što rezultira relativno visokom cijenom za ovaj proces.