Elektroonikatoodete põhikomponendina mõjutavad trükkplaadi jõudlus ja kvaliteet otseselt kogu elektroonikaseadme stabiilsust ja töökindlust. Paljude tegurite hulgas, mis mõjutavad trükkplaadi jõudlust, mängib antioksüdantide võimsus otsustavat rolli.
Trükkplaadi oksüdeerumise ohud
Trükkplaat koosneb peamiselt juhtivatest liinidest, isoleerivatest substraatidest ja erinevatest elektroonilistest komponentidest. Igapäevasel kasutamisel puutuvad trükkplaadid kokku erinevate keskkonnaprobleemidega ning oksüdatsioon on probleem, mida ei saa ignoreerida. Õhus leiduv hapnik, niiskus ja mitmesugused saasteained võivad keemiliselt reageerida trükkplaadi metalljuhtmetega, põhjustades korrosiooni, suurenenud takistust, ebastabiilset signaaliedastust ja isegi vooluringi tõrkeid. Eriti sellised metallosad nagu vaskfooliumliinid ja trükkplaatide jooteühendused on altid reageerima õhus oleva hapnikuga, tekitades oksiide. Need oksiidid võivad suurendada vooluahela takistust, häirida signaali edastamise stabiilsust ja rasketel juhtudel põhjustada vooluahela katkestusi, mille tulemusena elektroonikaseadmed ei tööta korralikult.
Antioksüdantne protsess
Orgaaniline joodismask
See on sageli kasutatav trükkplaadi anti-oksüdatsiooniprotsess, mis tekitab trükkplaadi pinnale õhukese orgaanilise kaitsekile, et isoleerida metall õhust, avaldades seeläbi oksüdatsioonivastast-efekti. Põhimõte põhineb keemilisel sidumisel. Võttes näiteks tavalise asooli OSP, võib alküülbensimidasooli orgaanilistes ühendites olev imidasoolitsükkel moodustada koordinatsioonisideme vaseaatomite 3d10 elektronidega, moodustades seeläbi alküülbensimidasooli vasekomplekse. Katmisprotsessi käigus kaetakse esmalt esimene kiht, mis adsorbeerib vaske. Seejärel ühineb teine orgaaniliste kattemolekulide kiht vasega ja seda protsessi korratakse, kuni moodustub paljudest orgaanilistest kattemolekulidest koosnev struktuur. Lõpuks moodustub vase pinnale kaitsekiht paksusega üldiselt 0,2-0,5 µm. Lisaks on sellel kaitsekilel hea kuumakindlus ja kõrge lagunemistemperatuur tänu van der Waalsi külgetõmbejõule pika ahelaga alküülrühmade ja benseenitsüklite vahel. Järgnevas kõrgtemperatuurilises keevituskeskkonnas saab selle kaitsekile räbusti abil kergesti ja kiiresti eemaldada, võimaldades paljastatud puhtal vasepinnal väga lühikese aja jooksul sulajoodise külge siduda, moodustades kindla jootekoha.
OSP-protsess on suhteliselt madal ja pole keeruline, mistõttu sobib see suuremahuliseks-tootmiseks. Ja see võib säilitada jootepatjade hea joodetavuse, tagades keevituskvaliteedi. Kuid sellel on ka mõningaid puudusi, nagu õhuke kilekiht, mis põhjustab piiratud säilitusaja, ning antioksüdantide jõudlus võib aja ja keskkonnamuutuste tõttu väheneda; Ei talu kõrgeid temperatuure, piiratud stsenaariumide puhul, mis nõuavad mitut kõrgel temperatuuril{3}} Keevituskeskkonnale kehtivad ranged nõuded ning sellised tegurid nagu keskkonna lisandid ja niiskus võivad kergesti mõjutada selle jõudlust ja keevitamise kvaliteeti.
keelekümblus kuld
Selle protsessi käigus kantakse trükkplaadi pinnale niklikiht, millele järgneb kullakiht. Niklikiht võib blokeerida vase difusiooni, samal ajal kui kullakihil on hea oksüdatsioonikindlus ja juhtivus, mis võib oluliselt parandada trükkplaadi jõudlust ja töökindlust. Keemiline nikeldamise protsess on küps, piisava varuga ja sobib plii-vabaks jootmiseks. Selle protsessi maksumus on aga suhteliselt kõrge ja selle pind ei ole piisavalt sile, mistõttu on peente sammudega komponentide keevitamine keeruline.
Sukeldumine hõbedasse
Sukeldushõbedaprotsess võib moodustada trükkplaadi pinnale ühtlase hõbedakihi, millel on hea oksüdatsioonikindlus ja joodetavus. Hõbedakihi all ei ole niklikihti, seega pole sukelhõbe füüsiliselt nii tugev kui elektrooniline nikeldatud/immersioonkuld. Hõbedane kiht läbib õhuga kokkupuutel kahekordse korrosiooniraja. Keemilise oksüdatsiooni käigus moodustab 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O kollase oksiidikihi; Elektrokeemilise korrosiooni korral tekitab Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ musti sulfiide. Kui suhteline õhuniiskus on üle 60%, suureneb korrosioonikiirus kolm korda; Väävlit{10}}sisaldavates keskkondades, näiteks kummipakendites, võib 24 tunni jooksul ilmneda nähtav värvimuutus.
tinakastmine
Sukeldatud tinaprotsess katab trükkplaadi pinna tinakihiga, mis võib tõhusalt ära hoida oksüdeerumist. Kuna kõik jootematerjalid põhinevad tinal, võib tinakiht sobitada igat tüüpi joodisega. Varem tinakastmisprotsessidega töödeldud trükkplaadid olid aga altid tinavurrude probleemidele ning jootmisprotsessi käigus seadsid tinavurrud ja tina migratsiooninähtused töökindlusele tõsiseid väljakutseid. Hiljem, lisades tina sukeldumislahusele orgaanilisi lisandeid, muudeti tinakihi struktuur osakesteks, ületades ülalmainitud raskused ning omades head termilist stabiilsust ja keevitatavust. Sukelplekkplaatide säilivusaeg on piiratud ning liiga kauaks seismisel tekib nende pinnale tinaoksiid, mis mõjutab keevitusefekti. Seetõttu on vaja monteerimisel rangelt järgida tina sukeldusjärjekorda.
Kuuma õhu tasandamine
Kuuma õhu nivelleerimine, tuntud ka kui kuuma õhu joote tasandamine, üldtuntud kui tinapihustamine. See protsess hõlmab trükkplaadi pinna katmist sulatina pliijoodisega. Tänapäeval kasutatakse sagedamini plii-vaba joodet ja seejärel kuumutatakse suruõhku joote tasandamiseks, moodustades kattekihi, mis talub tõhusalt vase oksüdatsiooni ja tagab suurepärase joodetavuse. Kuuma õhu konditsioneerimise ajal suhtleb jooteaine vasega, moodustades ristmikul vask-tina metalliühendeid. See protsess jaguneb vertikaalseks ja horisontaalseks tüübiks, kusjuures horisontaalset tüüpi peetakse üldiselt soodsamaks tänu ühtlasemale kattele ja võimalusele saavutada automatiseeritud tootmine. Üldine protsess hõlmab selliseid etappe nagu mikrosöövitus, eelkuumutamine, räbustiga katmine, tina pihustamine ja puhastamine. Kuuma õhu tasandusprotsess on välja töötatud, suhteliselt madalate kuludega ja hea joottavusega ning sobib pliivabaks jootmiseks. Kuid selle pind ei ole piisavalt sile, mistõttu on peente sammudega komponentide keevitamine keeruline ning HASL-i sisaldav plii puutub kokku ka keskkonnaprobleemidega.
pruunistamine
Mitmekihiliste trükkplaatide tootmisprotsessis on vaskfooliumi sisepinna töötlemine lamineerimiskvaliteedi seisukohalt ülioluline ja pruunistamisprotsessi kasutatakse laialdaselt. Selle tuumaks on keemilise oksüdatsioonireaktsiooni kaudu vase pinnale poorse vaskoksiidi või vaskoksiidi kile moodustamine. Leeliseliste oksüdeerijate toimel toimub vases oksüdatsioonireaktsioon, mille tulemuseks on 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e ⁻. Pruunistamine ei taga mitte ainult head kihtidevahelist adhesiooni, vaid parandab ka vaigu märguvust lamineerimisprotsessi ajal. Pruunistava kihi poorne struktuur suurendab vaskfooliumi pindala, hõlbustades vaigu läbitungimist ja mikropooride täitmist, vähendades lamineerimisel tekkivaid mullikesi ja tühimikke, suurendades mehaanilist hammustusjõudu ja vähendades delaminatsiooniriski. Trükkplaatide termilise tsükli korral saab pinget ühtlasemalt jaotada, vähendades kihtidevahelise kihistumise ohtu ja parandades termilist töökindlust. Kui aga seda ei kontrollita korralikult, võib liigne oksüdatsioon muuta oksiidikihi liiga paksuks ja rabedaks, vähendades sellega sidumistugevust; Ebaühtlane oksüdatsioon võib põhjustada ebajärjekindlaid sidumisjõude ja suurendada delaminatsiooni ohtu; Kui pruunistumine on enne järgnevat lamineerimist saastunud, näiteks niiskuse neeldumine või oksiidkile kahjustamine, võib see kaasa tuua ka sidumistugevuse vähenemise. Oksiidkihi paksust reguleeritakse tavaliselt vahemikus 0,5-1,5 μm. Enne pruunistamist kasutatakse vase pinnalt oksiidide ja orgaaniliste saasteainete eemaldamiseks mikrosöövitusprotsessi. Levinud mikrosöövitusained hõlmavad ammooniumpersulfaadi või väävelhappe vesinikperoksiidi süsteeme. Pruunistamislahused koosnevad tavaliselt leeliselistest oksüdeerijatest, kompleksimoodustajatest ja stabilisaatoritest. Oksüdatsioonitingimuste reguleerimisega saab sidumistugevuse ja kuumakindluse tasakaalustamiseks saavutada optimaalse CuO / CuO ₂ O suhte. Vaskpind pärast pruunistamist on altid niiskuse või õhusaaste tekkeks ning tavaliselt vajab see enne lamineerimist antioksüdantidega töötlemist, näiteks orgaaniliste kaitsekihtide, nagu bensotriasool või muud antioksüdandid, kasutamist, samuti kuivas säilitamist, et vältida niiskuse imendumist ja vähendada riknemise ohtu.
Muud meetmed trükkplaadi oksüdatsioonikindluse tagamiseks
Materjali valik
Kvaliteetsete substraatide ja metallmaterjalide valimine{0}} on trükkplaadi tootmisprotsessis ülioluline. Kvaliteetsetel aluspindadel on head isolatsiooniomadused ja stabiilsus, mis võib tõhusalt blokeerida hapniku ja niiskuse sissetungi. Samal ajal, kasutades tugevate antioksüdantsete omadustega metallkatteid, nagu kullamine, hõbetamine, tinatamine jne, saab metallahela pinnale moodustada kaitsekile, et vältida oksüdatsioonireaktsioonide tekkimist. Näiteks mõnes kõrgekvaliteedilises-elektroonikas kasutatakse suurepärase oksüdatsioonikindlusega hapnikuvaba vaskfooliumi vasega kaetud materjalina, et suurendada trükkplaadi üldist oksüdatsioonikindlust.
keskkonnakontroll
Mõistlik ladustamis- ja kasutuskeskkond on trükkplaadi oksüdatsioonikindluse jaoks sama olulised. Trükkplaatide tootmise, ladustamise ja transportimise ajal tuleks keskkonna temperatuuri ja niiskust rangelt kontrollida, et vältida trükkplaatide kokkupuudet kõrge temperatuuri, kõrge niiskuse või saasteaineid sisaldava keskkonnaga. Näiteks trükkplaatide hoidmine keskkonnas, mille suhteline õhuniiskus on vahemikus 40% -60% ja temperatuur vahemikus 20–25 kraadi, võib oksüdatsioonikiirust tõhusalt aeglustada. Samal ajal valige sobivad pakkematerjalid, nagu niiskuskindlad kotid, vahtkarbid jne, et tagada trükkplaadi terviklikkus ja kvaliteet. Paljaste plaatide puhul, mis pole veel kokku pandud, võib vaakumpakendamine tõhusalt õhu isoleerida ja oksüdatsiooniprotsessi edasi lükata.
Tootmisprotsessi optimeerimine
Tootmisprotsessi optimeerimine võib vähendada trükkplaatide kokkupuuteaega õhuga tootmisprotsessi ajal ja vähendada ka oksüdatsiooniriski. Näiteks kasutades automatiseeritud seadmeid, et kiiresti lõpetada üleminek söövitamiselt jootmismaskile, saab vältida tarbetut ooteaega. Antioksüdantsete lahuste kasutamine vaskpindade töötlemiseks trükkplaadi valmistamise teatud etappides võib pakkuda vaskpinnale ajutist kaitset lühikese aja jooksul kuni järgmise protsessi alguseni.