به عنوان یک حامل کلیدی برای انتقال سیگنال و اتصال قطعات، پایداری عملکرد برد مدار چاپی مستقیماً بر کیفیت عملکرد تجهیزات تأثیر می گذارد. با این حال، مواد فلزی موجود در مدارهای چاپی، به ویژه سیم‌های مسی، مستعد واکنش‌های شیمیایی با اکسیژن موجود در هوا هستند که منجر به اکسیداسیون می‌شود. بردهای مدار چاپی اکسید شده ممکن است با مشکلاتی مانند افزایش مقاومت مدار و کاهش قابلیت لحیم کاری مواجه شوند و در موارد شدید حتی ممکن است باعث قطع شدن مدار شوند. بنابراین، انجام اقدامات علمی موثر برای جلوگیری از اکسیداسیون برد مدار چاپی به یک حلقه مهم در تضمین قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی تبدیل شده است.
1، تجزیه و تحلیل اصول و خطرات اکسیداسیون برد مدار چاپی
اکسیداسیون برد مدار چاپی اساساً یک واکنش شیمیایی بین مواد فلزی و موادی مانند اکسیژن و رطوبت است. مس را به عنوان مثال در نظر بگیریم، در یک محیط مرطوب، مس ابتدا با اکسیژن واکنش می دهد و اکسید مس را تشکیل می دهد، که بیشتر با دی اکسید کربن و آب موجود در هوا ترکیب می شود و کربنات مس اولیه را تشکیل می دهد. این فرآیند اکسیداسیون نه تنها خواص فیزیکی و شیمیایی سطح فلز را تغییر می دهد، بلکه به ساختار کریستالی فلز در سطح میکروسکوپی آسیب می رساند و منجر به کاهش رسانایی می شود. برای مدارهای برد مدار چاپی دقیق، تغییرات مقاومت کوچک ناشی از اکسیداسیون ممکن است منجر به اعوجاج سیگنال، تأخیر، و سایر مشکلات در ارسال سیگنال فرکانس بالا- شود. در فرآیند جوشکاری، لایه اکسیدی مانع از نفوذ لحیم و فلز می شود و باعث ایجاد عیوب جوشکاری مانند جوش مجازی و جوش سرد می شود و نرخ صلاحیت محصول را کاهش می دهد.
2، فرآیند درمان سطح را بهینه کنید
(1) آبکاری طلا نیکل شیمیایی
فرآیند آبکاری طلای نیکل الکترولس یک روش متداول برای جلوگیری از اکسیداسیون برد مدار چاپی است. این فرآیند ابتدا یک لایه نیکل یکنواخت را روی سطح برد مدار چاپی، معمولاً با ضخامت 3-5 میکرون، رسوب می دهد. لایه نیکل پایداری شیمیایی خوبی دارد و می تواند به طور موثری تماس بین اکسیژن و مس زیرین را جدا کند. متعاقباً لایه ای از طلا به ضخامت حدود 0.05-0.1 میکرون بر روی سطح لایه نیکل رسوب می کند. خواص شیمیایی طلا بسیار پایدار است و تقریباً با اکسیژن واکنش نشان نمی‌دهد و اثر محافظتی را بیشتر می‌کند. سطح برد مدار چاپی که با روکش طلای نیکل الکترولس پردازش شده است، مسطح و صاف، با لحیم کاری عالی، مناسب برای محصولات الکترونیکی با الزامات قابلیت اطمینان بالا، مانند تجهیزات ایستگاه پایه ارتباطی، ابزار الکترونیکی پزشکی و غیره است. عملکرد نامناسب ممکن است منجر به محتوای غیر طبیعی فسفر در لایه نیکل و ضخامت ناهموار لایه طلا شود.
(2) محافظ لحیم کاری ارگانیک
محافظ لحیم کاری ارگانیک یک لایه نازک از فیلم محافظ آلی است که بر روی سطح مسی برد مدار چاپی با ضخامت تنها 0.2-0.5 میکرون تشکیل شده است. این فیلم محافظ می تواند به طور موثر اکسیداسیون مس را بدون تأثیر بر اتصال بین لحیم کاری و مس در حین جوشکاری سرکوب کند. فناوری OSP ساده، مقرون به صرفه و مناسب برای سیم‌کشی برد مدار چاپی با چگالی بالا است و به طور گسترده در تولید بردهای مدار برای محصولات الکترونیکی مصرفی مانند تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها استفاده می‌شود. با این حال، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر دمای بالا فیلم OSP نسبتا ضعیف است. در هنگام نگهداری و حمل و نقل باید به رطوبت و مقاومت در برابر خراش توجه شود. علاوه بر این، عمر مفید فیلم OSP محدود است و معمولاً توصیه می شود که جوشکاری را طی 7-10 روز پس از پردازش کامل کنید.
(3) تسطیح هوای گرم
فرآیند تراز کردن هوای گرم به این صورت است که برد مدار چاپی را در لحیم مذاب غوطه ور می کنیم و سپس از هوای گرم برای دمیدن لحیم اضافی استفاده می کنیم، به طوری که لحیم کاری به طور یکنواخت سطح مس را می پوشاند. لایه لحیم کاری تشکیل شده توسط این روش نسبتاً ضخیم است که می تواند محافظت فیزیکی خوبی برای مس ایجاد کند و از تهاجم اکسیژن جلوگیری کند. فرآیند سنتی HASL از لحیم کاری حاوی سرب استفاده می کند که به دلیل الزامات زیست محیطی به تدریج با HASL بدون سرب جایگزین شده است. فرآیند تراز هوای گرم دارای هزینه کم و راندمان تولید بالا است و برای بردهای مدار معمولی که الزامات سختی برای صافی سطح ندارند مناسب است. با این حال، این فرآیند دارای مشکلاتی مانند صافی ضعیف سطح و پر نشدن ناکافی سوراخ ها است و با توسعه محصولات الکترونیکی به سمت کوچک سازی و دقت، کاربرد فرآیند HASL به تدریج محدود می شود.
3، استفاده از پوشش محافظ
(1) سه پوشش رنگ اثبات
سه رنگ ضد رطوبت ({0}}ضد رطوبت، ضد قالب، اسپری ضد نمک) می‌توانند یک لایه محافظ متراکم روی سطح برد مدار چاپی تشکیل دهند و اکسیژن، رطوبت و تماس با برد مدار را جدا کنند. انواع متداول رنگ سه پروف شامل پلی اورتان، اکریلیک، سیلیکون و غیره است. رنگ پلی اورتان سه پروف دارای مقاومت سایش و انعطاف پذیری خوبی است، مناسب برای دستگاه های الکترونیکی که نیاز به لرزش مکرر دارند، مانند برد مدار چاپی واحدهای کنترل الکترونیکی خودرو. رنگ سه اثبات اکریلیک دارای سرعت خشک شدن سریع و کم هزینه است و معمولا در محصولات الکترونیکی مصرفی معمولی استفاده می شود. رنگ سه پروف سیلیکونی ارگانیک دارای مقاومت عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی است و برای برد مدارهایی که در محیط‌های{3}در دمای بالا کار می‌کنند، مانند بردهای مدار چاپی در تجهیزات کنترل صنعتی مناسب است. با استفاده از سه رنگ پروف، عمر آنتی اکسیدانی برد مدار چاپی را می توان به طور قابل توجهی افزایش داد، به خصوص در محیط های سخت، که در آن اثر محافظتی بارزتر است.
(2) فناوری پوشش نانو
فناوری پوشش نانو نوع جدیدی از روش های حفاظتی است که در سال های اخیر ظهور کرده است. از خواص ویژه مواد در مقیاس نانو برای تشکیل یک لایه محافظ یکنواخت،{1}}فوق العاده نازک و{2}}در سطح تخته‌های مدار چاپی استفاده می‌کند. به عنوان مثال، نانوپوشش گرافن، با پایداری شیمیایی عالی و خواص بازدارنده‌اش، می‌تواند به طور موثر نفوذ مولکول‌های اکسیژن و آب را مسدود کند، در حالی که دارای رسانایی و اتلاف گرما خوب است، که می‌تواند عملکرد کلی بردهای مدار چاپی را بهبود بخشد و در عین حال از اکسیداسیون جلوگیری کند. استفاده از پوشش های نانو نه تنها می تواند ظرفیت آنتی اکسیدانی بردهای مدار چاپی را افزایش دهد، بلکه مقاومت در برابر سایش، ضد{5}}ضد استاتیکی و سایر خواص آنها را نیز بهبود می بخشد و آنها را برای محصولات الکترونیکی پیشرفته مانند تجهیزات هوافضا و بردهای مدار سرور با کارایی بالا- مناسب می کند.
4، کنترل محیطی و مدیریت ذخیره سازی
(1) بهینه سازی محیط تولید
کنترل دمای محیط، رطوبت و کیفیت هوا در فرآیند تولید برد مدار چاپی بسیار مهم است. کنترل رطوبت نسبی در کارگاه تولید در 40% -60% و حفظ دما در 20-25 درجه می‌تواند تراکم بخار آب را بر روی سطح برد مدار چاپی کاهش داده و واکنش‌های اکسیداسیون را مهار کند. در عین حال تجهیزات تصفیه هوا را برای فیلتر کردن مواد خورنده مانند گرد و غبار، سولفیدها، اکسیدهای نیتروژن و غیره در هوا نصب کنید تا از تسریع اکسیداسیون برد مدار چاپی توسط این مواد جلوگیری شود. برای تولید بردهای مدار چاپی با دقت بالا، می توان از یک کارگاه بدون گرد و غبار برای بهبود بیشتر پاکیزگی محیط استفاده کرد.
(2) حفاظت از ذخیره سازی و حمل و نقل
در طول نگهداری و حمل و نقل بردهای مدار چاپی، اقدامات ضد رطوبت و ضد اکسیداسیون باید انجام شود. برای بسته بندی بردهای مدار چاپی از کیسه‌های{3}}ضد رطوبت استفاده کنید و مواد خشک‌کننده مانند خشک‌کننده‌های سیلیکونی را در داخل کیسه‌ها قرار دهید تا رطوبت را جذب کنند. برای بردهای مدار چاپی که برای مدت طولانی نگهداری می شوند، می توان از بسته بندی خلاء برای جداسازی آنها از هوا استفاده کرد. در هنگام حمل و نقل از لرزش و برخورد شدید بر روی برد مدار چاپی خودداری کنید، از آسیب به لایه محافظ سطح جلوگیری کنید و به کنترل دما و رطوبت در محیط حمل و نقل توجه کنید تا مطمئن شوید که برد مدار چاپی همیشه در شرایط نگهداری مناسب قرار دارد.