Tänapäeval, kui elektroonikaseadmed arenevad jätkuvalt miniatuursuse ja suure jõudlusega, mõjutab trükkplaatide kui elektroonikasüsteemide põhikandja jõudlus otseselt seadmete üldist töökvaliteeti. Trükkplaatide katmistehnoloogiale kui olulisele vahendile trükkplaatide jõudluse parandamisel pööratakse üha enam tähelepanu. See mängib võtmerolli stabiilse töö tagamisel ja elektroonikaseadmete kasutusea pikendamisel, kattes trükkplaadi pinna ühe või mitme õhukese spetsiifilisest materjalist kilega, andes trükkplaadile uued funktsionaalsed omadused, nagu parem juhtivus, parem oksüdatsioonikindlus ja parem joottavus.
1, Trükkplaadi katte eesmärk ja tähendus
(1) Kaitske trükkplaate keskkonna erosiooni eest
Trükkplaatide kasutamise ajal puutuvad nad kokku mitmesuguste keeruliste keskkonnateguritega, nagu niiske õhk, söövitavad gaasid, tolm jne. Need tegurid õõnestavad järk-järgult trükkplaadi pinnal olevaid metalljooni, põhjustades vaskfooliumi oksüdeerumist, liinide korrosiooni ja lõpuks vooluahela rikkeid. Kate võib moodustada trükkplaadi pinnale tiheda kaitsekile, isoleerides tõhusalt otsekontakti väliskeskkonna ja trükkplaadi vahel ning aeglustades metalli oksüdatsiooni ja korrosiooni kiirust. Näiteks karmides keskkondades, nagu rannikualad või keemiaettevõtete ümbruses, võib kaetud trükkplaatide eluiga olla mitu korda pikem kui katmata trükkplaatidel.
(2) Parandage trükkplaatide elektrilist jõudlust
Mõned kattematerjalid on hea juhtivusega. Trükkplaadi pinna katmisel nende materjalidega saab vähendada vooluahela takistust ning parandada signaali edastamise efektiivsust ja stabiilsust. Kõrgsageduslikes-ahelates on signaali edastuskiirus kiire ja sagedus kõrge, mis nõuab vooluahela ülikõrge impedantsi sobitamist. Sobiv kate võib optimeerida vooluahela impedantsi karakteristikuid, vähendada signaali peegeldust ja kadu ning tagada kõrge sagedusega signaalide kvaliteetse-edastuse. Lisaks on osadel kattekihtidel ka isolatsiooniomadused, mis võivad moodustada trükkplaadile isolatsioonikihi, isoleerida erineva potentsiaaliga liine, vältida lühiseid ja veelgi parandada trükkplaadi elektrilist töökindlust.
(3) Parandada trükkplaatide joodetavust
Hea joodetavus on elektroonikakomponentide ja trükkplaatide vahelise usaldusväärse ühenduse tagamise võti trükkplaatide kokkupanemise ajal. Oksüdatsioon, saastumine ja muud trükkplaadi pinnal esinevad probleemid võivad aga vähendada selle jootmist, põhjustades selliseid defekte nagu halb jootmine ja virtuaalne jootmine. Pinnakattega saab eemaldada trükkplaatide pinnalt oksiidid, moodustades kergesti joodetava pinnakihi, parandades joote- ja trükkplaatide vahelist märgumist ja sidumist, muutes jootmisprotsessi sujuvamaks ning parandades montaaži efektiivsust ja toote kvaliteeti.
2, Levinud trükkplaadi katte tüübid
(1) Keemiline nikeldamine
Keemiline nikeldamine on praeguses trükkplaaditööstuses üks laialdaselt kasutatavaid katmisprotsesse. Selle protsessi käigus kantakse esmalt keemilise plaadistuse kaudu trükkplaadi pinnale niklikiht, mille paksus jääb tavaliselt vahemikku 3–5 μm. Niklikihil on hea kulumis- ja korrosioonikindlus, mis võib pakkuda trükkplaadile eelkaitset. Samal ajal võib niklikihi olemasolu takistada vase difundeerumist kullakihti, vältides kullakihi värvimuutust ja jõudluse halvenemist. Niklikihi peale sadestatakse nihkereaktsiooni kaudu kullakiht, mille paksus on tavaliselt vahemikus 0,05 kuni 0,1 μm. Kullakihil on suurepärane oksüdatsioonikindlus, juhtivus ja keevitatavus, mis võib niklikihti tõhusalt kaitsta. Elektrooniliste komponentide jootmise käigus võib kullakiht joodises kiiresti lahustuda, saavutades head jootmistulemused. Elektrooniline nikeldamise protsess sobib trükkplaatidele, mis nõuavad suurt pinnatasasust, joodetavust ja töökindlust, nagu arvuti emaplaadid, mobiiltelefonide trükkplaadid jne.
(2) Keemiline nikkelpallaadiumiga katmine
Keemilise nikkel-pallaadiumiga katmise protsess on välja töötatud keemilise nikeldamise protsessi põhjal. Võrreldes ENIG-protsessiga lisab see niklikihi ja kullakihi vahele pallaadiumikihi, mille paksus on üldiselt vahemikus 0,05–0,1 μm. Pallaadiumikihi lisamine võib tõhusalt pärssida "musta ketta" nähtuse esinemist. "Musta ketta" nähtus viitab ebaühtlasele fosforisisaldusele niklikihi pinnal või niklikihi ja kullakihi vahelisele keemilisele reaktsioonile kõrge temperatuuri ja kõrge niiskusega keskkonnas ENIG-tehnoloogias, mis põhjustab niklikihi pinna mustaks muutumist, mõjutades sellega trükkplaadi jootmise jõudlust ja töökindlust. Pallaadiumikiht ENEPIG-protsessis võib ära hoida nikli ja kulla vahelisi kahjulikke reaktsioone, parandades katte stabiilsust ja töökindlust. See protsess sobib ülikõrget töökindlust nõudvatele valdkondadele nagu lennundus, meditsiiniseadmed jne.
(3) Orgaanilise jootmise kaitsekile
Orgaanilise jootmise kaitsekile on katmisprotsess, mille käigus kaetakse trükkplaatide pinnale orgaanilised õhukesed kiled. OSP-kile paksus on äärmiselt õhuke, tavaliselt vahemikus 0,2–0,5 μm. See moodustab keemiliste meetodite abil vase pinnale läbipaistva orgaanilise kile, mis võib teatud aja jooksul kaitsta vaske oksüdatsiooni eest ja võib keevitamise ajal kiiresti laguneda, ilma et see mõjutaks keevitusefekti. OSP-tehnoloogia eelisteks on madal hind, lihtne protsess ja keskkonnakaitse ning see sobib trükkplaatidele, mis on kulutundlikud ja millel on teatud joodetavuse nõuded, näiteks tarbeelektroonika trükkplaadid, tavalised kodumasinad ja muud valdkonnad. OSP-kile antioksüdantne võime on aga suhteliselt nõrk ja selle säilitusaeg on piiratud. Üldjuhul tuleb keevitamine ja montaaž pärast katmist lõpule viia lühikese aja jooksul.
(4) Hõbeda keemiline sadestamine
Hõbeda sadestamise protsess ladestab trükkplaadi pinnale õhukese hõbedakihi nihkereaktsiooni kaudu. Hõbedakihil on suurepärane juhtivus (ainult kulla järel teisel kohal) ja joodetavus, mis võib tõhusalt vähendada liinitakistust ja parandada signaali edastamise jõudlust. Hõbedakihi keemiline stabiilsus on aga halb ja kaldub oksüdeerumisele või väävlistumisele, mistõttu on selle eluea pikendamiseks sageli vaja kasutada orgaanilisi kaitsevahendeid või teha kullakümblustöötlust. See protsess sobib kõrgsageduslike-ahelate jaoks (nagu 5G ja satelliitsideseadmed), kuid kõrge niiskuse/kõrge väävlisisaldusega keskkondades on vaja hoolikalt kavandada, et vältida hõbeda migratsiooni või korrosiooni.
3, trükkplaatide katmise protsess
(1) Eeltöötlus
Eeltöötlus on trükkplaadi katmise põhietapp, mille eesmärk on eemaldada trükkplaadi pinnalt mustused, nagu õli, oksiidid, tolm jne, et saavutada puhas ja aktiveeritud olek ning luua hea alus järgnevateks katmisprotsessideks. Eeltöötlus hõlmab tavaliselt selliseid protsesse nagu õli eemaldamine, mikrosöövitus, happega pesemine ja veega pesemine. Rasvaärastusprotsessis kasutatakse õliplekkide eemaldamiseks trükkplaadi pinnalt leeliselisi või orgaanilisi lahusteid; Mikrosöövitusprotsess eemaldab keemilise korrosiooni kaudu trükkplaadi pinnalt oksiidikihi ja kerged pursked, suurendab pinna karedust ning parandab katte ja trükkplaadi vahelist haardumist; Söötmisprotsessi kasutatakse oksiidide edasiseks eemaldamiseks metalli pinnalt ja pinna happesuse või aluselisuse reguleerimiseks; Vesipesuprotsessi kasutatakse eelmiste etappide keemiliste reaktiivide jääkide puhastamiseks ja eemaldamiseks.
(2) Katmine
Vastavalt erinevatele kattetüüpidele kasutatakse katmiseks vastavaid katmisprotsesse. Võttes näiteks elektrivaba nikeldamise, sukeldatakse trükkplaat pärast eeltöötluse lõpetamist elektrivaba nikliga katmise lahusesse, mis sisaldab niklisoolasid, redutseerivaid aineid, kelaativaid aineid ja muid komponente. Sobiva temperatuuri (tavaliselt 80–90 kraadi) ja pH (tavaliselt 4,5–5,5) tingimustes redutseerivad trükkplaadi pinnal olevad redutseerivad ained vähendavad nikliioone, moodustades niklikihi. Kui nikeldamine on lõpetatud, viige trükkplaat kullaga katmise lahusesse ja kandke nikkelikihi pinnale kullakiht nihkereaktsiooni kaudu. Katmisprotsessi ajal on vaja rangelt kontrollida protsessi parameetreid, nagu lahuse koostis, temperatuur, pH väärtus ja aeg, et tagada katte paksuse, ühtluse ja kvaliteedi vastavus nõuetele.
(3) Järeltöötlus
Järeltöötlus hõlmab peamiselt selliseid protsesse nagu veega pesemine, kuivatamine ja testimine. Vesipesu kasutatakse trükkplaatide pinnalt kattelahuste ja keemiliste reaktiivide jääkide eemaldamiseks, et vältida nende kahjulikku mõju trükkplaatide jõudlusele; Kuivatamine on protsess, mille käigus eemaldatakse trükkplaadi pinnalt niiskus, et vältida jääkniiskuse roostetamist või muid kvaliteediprobleeme; Testimisprotsessi käigus hinnatakse igakülgselt katte kvaliteeti erinevate testimismeetodite abil, nagu visuaalne kontroll, kile paksuse mõõtmine, joodetavuse testimine, juhtivuse testimine jne, et tagada kaetud trükkplaadi vastavus disaininõuetele ja kasutusstandarditele.