PCb-de tootmisprotsessis ei mõjuta pinnatöötlustehnoloogia mitte ainult trükkplaatide joottavust ja korrosioonikindlust, vaid mõjutab oluliselt ka selle elektrilist jõudlust ja pikaajalist{0}}töökindlust. Elektroonilise tehnoloogia kiire arengugaPCB pinnatöötlusprotsessidarenevad pidevalt, et vastata kõrgematele jõudlusnõuetele ja keskkonnastandarditele.
Kuuma õhu tasandamine
Kuuma õhu nivelleerimine, tuntud ka kui kuuma õhu joote tasandamine, üldtuntud kui tinapihustamine. See protsess hõlmab trükkplaadi pinna katmist sulatina pliijoodega -, tänapäeval kasutatakse keskkonnanõuete tõttu sagedamini plii-vaba joodet. Seejärel kasutatakse joote tasandamiseks kuumutatud suruõhku, moodustades kattekihi, mis talub tõhusalt vase oksüdatsiooni ja tagab suurepärase joodetavuse. Kuuma õhu konditsioneerimise ajal interakteerub joodis vasega, moodustades ristmikul vask-tina metalliühendi, mille paksus on umbes 1–2 mil.
See protsess on jagatud vertikaalseks ja horisontaalseks tüübiks. Horisontaalset katmist peetakse laialdaselt eelisteks tänu ühtlasemale katmisele ja võimalusele saavutada automatiseeritud tootmine. Üldine protsess hõlmab selliseid etappe nagu mikrosöövitus, eelkuumutamine, räbustiga katmine, tina pihustamine ja puhastamine. Kuuma õhu tasandusprotsess on küps, piisava varu, suhteliselt madala hinnaga ja hea keevitatavusega, sobib pliivabaks jootmiseks ja on üks tööstuses laialdaselt kasutatavaid pinnatöötlusmeetodeid. Selle pind ei ole aga piisavalt sile, mistõttu on peente sammudega komponentide keevitamine keeruline ning HASL-i sisaldav plii puutub kokku ka keskkonnaprobleemidega.
Orgaaniline kate
Orgaaniline katmine on protsess, mille käigus kasvatatakse keemiliselt orgaanilise kilekiht puhtale paljale vaskpinnale. See kilekiht on nagu lojaalne eestkostja, millel on oksüdatsioonikindlus, kuumalöögikindlus ja niiskuskindlus, mis võib tavakeskkonnas tõhusalt kaitsta vase pinda korrosiooni eest, nagu oksüdatsioon või vulkaniseerimine. Samal ajal saab räbusti järgmises kõrgel-temperatuurilises keevituskeskkonnas selle kiiresti eemaldada, tehes teed keevitustööle.
Orgaanilist katmisprotsessi on tööstuses laialdaselt kasutatud, kuna sellel on lihtsad protsessid ja madalad kulud. Varased orgaanilised kattemolekulid olid enamasti imidasool ja bensotriasool, millel oli roostevastane toime. Tänapäeval on uuteks molekulideks peamiselt bensimidasool. Tagamaks vastupidavust mitmekordsele reflow-jootmisele, tuleb vase pinnale moodustada mitu orgaanilist kattekihti, mis nõuab keemiavanni vase vedeliku lisamist. Esmalt katke esimene kiht, mis adsorbeerib vaske. Seejärel ühineb teine orgaaniliste kattemolekulide kiht vasega ja virnastatakse kihtide kaupa, kuni moodustub kahekümnest või isegi sadadest orgaaniliste kattemolekulide komplektidest koosnev struktuur. OSP-katte korrosioonikindlus on aga suhteliselt nõrk ning erilist tähelepanu tuleks pöörata ladustamis- ja kasutustingimustele.
Keemiline nikeldatud/kümbluskuld
Elektroonilise nikeldamise/kümbluskulla protsess on hoolikalt pakitud paksu ja elektriliselt suurepärase niklikullasulami kiht vase pinnale, nagu trükkplaadile tugeva "soomuse", mis võib pakkuda trükkplaadile usaldusväärset kaitset pikka aega. Erinevalt OSP-st, mis toimib ainult lihtsa roostevastase kihina, suudab elektrooniline nikeldatud/kümbluskuld säilitada hea elektrilise jõudluse trükkplaatide pikaajalisel-kasutamisel ja omada tugevamat vastupidavust keskkonnamuutustele.
Nikeldamise põhjus on see, et kulla ja vase vahel on vastastikune difusioon ning niklikiht võib toimida tugeva barjäärina selle difusiooni tõhusaks tõkestamiseks. Ilma niklikihita võib kuld vaseks difundeeruda vaid mõne tunniga. Lisaks on elektrivaba nikeldatud/kümbluskullal palju eeliseid, näiteks nikli kõrge tugevus. Ainult 5 um paksune nikkel suudab tõhusalt kontrollida paisumist Z-suunas kõrgetel temperatuuridel, takistades samal ajal vase lahustumist, mis on eriti kasulik pliivaba jootmise korral. Selle tehnoloogia üldine protsess hõlmab selliseid samme nagu hapestamine ja puhastamine, mikrosöövitus, eelkastmine, aktiveerimine, keemiline nikeldamine ja keemiline kullasse sukeldamine. Protsess hõlmab kuut kemikaalipaaki ja ligi sada kemikaali, mis muudab protsessi suhteliselt keeruliseks.
Sukeldumine hõbedasse
Hõbedasse sukeldamise protsess on OSP ja elektroonikavaba nikli/kuldamise vahel ning selle protsess on suhteliselt lihtne ja kiire. Hõbedane sukeldus saavutatakse tegelikult nihkereaktsioonide kaudu, moodustades trükkplaadi pinnale peaaegu submikronilise puhta hõbedase kattekihi. Mõnikord lisatakse hõbedasse sukeldamise käigus mõningaid orgaanilisi ühendeid, peamiselt selleks, et vältida hõbeda korrosiooni ja kõrvaldada hõbeda migratsiooniprobleemid. Seda õhukest orgaaniliste ühendite kihti on aga tavaliselt raske täpselt mõõta ja analüüs näitab, et selle massiosa on alla 1%.
Isegi kui see puutub kokku keeruliste keskkondadega, nagu kuumus, niiskus ja saaste, võib keelekümblusprotsessi käigus moodustunud hõbedakihil siiski olla head elektrilised omadused ja keevitatavus, kuid selle läige võib väheneda. Hõbedakihi all oleva niklikihi puudumise tõttu ei ole immersioonhõbe füüsiliselt nii tugev kui elektrooniline nikeldatud/immersioonkuld.
tinakastmine
Arvestades, et kõik jootematerjalid põhinevad praegu tinal ja tinakiht sobib ideaalselt igat tüüpi joodisega, on sellest perspektiivist vaadatuna laialdased arenguväljavaated. Kuid varem olid tinakastmistehnoloogiaga töödeldud trükkplaadid altid tinavurrude probleemidele. Jootmisprotsessi käigus tekitasid tinavurru ja tina migratsiooni nähtused tõsiseid väljakutseid töökindlusele, mis piiras oluliselt tinakastmistehnoloogia rakendamist. Hiljem, lisades tina sukeldumislahusele orgaanilisi lisandeid, muudeti tinakihi struktuur edukalt osakesteks, ületades tõhusalt ülalmainitud raskused ning andes tina sukeldumisprotsessile ka hea termilise stabiilsuse ja joodetavuse.
Keevitamisega saab moodustada lamedaid vask-tina intermetallilisi ühendeid, mis muudab sukeldatud tina keevitatavuse poolest võrreldavaks kuuma õhu tasandamisega, ilma kuuma õhu tasandamisega kaasnevate probleemideta ja metallide difusiooniga seotud varjatud ohtudeta keemilises nikeldamises/immersioonkullas. Sukelplekkplaatide säilitusaeg on aga piiratud ning liiga kauaks seismisel tekib nende pinnale tinaoksiid, mis mõjutab keevitusefekti. Seetõttu on vaja monteerimisel rangelt järgida tina sukeldusjärjekorda.
Muud pinnatöötlusprotsessid
Galvaniseeritud nikkelkuld
Nikkelkulla galvaniseerimist võib pidada trükkplaatide pinnatöötlustehnoloogia "vanemaks vennaks", mis on eksisteerinud alates pcb sünnist ja on järk-järgult tuletanud muid protsesse. See protsess hõlmab trükkplaadi juhi pinnale niklikihi galvaniseerimist, millele järgneb kullakihi galvaniseerimine. Nikeldamise põhiülesanne on vältida kulla ja vase difusiooni. Tänapäeval jaguneb galvaniseeritud nikkelkuld peamiselt kahte kategooriasse: üks on pehme kullaga katmine, mida kasutatakse peamiselt kiibi pakendamise ajal kullatraadiga katmiseks; Teine tüüp on kõva kullaga katmine, mida kasutatakse peamiselt mitte-jootmisliidete, näiteks kullasõrmede elektriühenduste jaoks. Tuleb märkida, et tavatingimustes võivad keevitustoimingud muuta galvaaniseeritud kulla hapraks, lühendades seeläbi selle kasutusiga. Seetõttu tuleks nii palju kui võimalik vältida galvaniseeritud kulla keevitamist; Elektrivaba nikeldatud/immersioonkulla murenemise tõenäosus on aga õhukese ja ühtlase kullakihi tõttu suhteliselt väike.
Keemiline pallaadiumiga katmine
Elektroonilise pallaadiumiga katmise protsess on üsna sarnane elektrivaba nikeldamise protsessiga. Peamine põhimõte on kasutada redutseerivat ainet, näiteks naatriumdivesinikfosfaati, et redutseerida katalüütiliselt aktiivsel pinnal pallaadiumiioonid pallaadiumiks. Äsja genereeritud pallaadium võib toimida ka katalüsaatorina pideva reaktsiooni soodustamiseks, saades seeläbi mis tahes paksusega pallaadiumkattekihid. Keemilise pallaadiumplaadistuse eelisteks on kõrge keevituskindlus, hea termiline stabiilsus ja suurepärane pinnatasasus. Pallaadium on aga suhteliselt haruldane väärismetall, mistõttu on selle protsessi maksumus suhteliselt kõrge.