در فرآیند به سرعت در حال توسعه دستگاه های الکترونیکی، دقت و کیفیت فرآیند تولید بردهای مدار، به عنوان اجزای اصلی، به طور مستقیم بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی تأثیر می گذارد. رافرآیند رسوب قلع تخته مداربه عنوان یکی از اعضای مهم بسیاری از فرآیندهای تصفیه سطح، به دلیل مزایای منحصر به فرد خود، جایگاه مهمی را در زمینه تولید الکترونیکی اشغال می کند.
کاوش در اصل فرآیند رسوب قلع
رسوب قلع تخته مدار که به عنوان رسوب شیمیایی قلع نیز شناخته می شود، رسوب دقیق لایه ای از قلع خالص بر روی سطح مسی برد مدار از طریق واکنش های شیمیایی است. اصل اصلی آن بر واکنش های ردوکس است. می دانیم که مس فعالیت فلزی قوی تری نسبت به قلع دارد و در شرایط عادی، جابجایی خود به خود قلع از محلول های نمک قلع دشوار است. با این حال، با افزودن عوامل کیل کننده یون مس مانند تیوره به محلول های رسوب قلع، تغییر شگفت انگیزی رخ داد. Thiourea هوشمندانه با یون های مس تک ظرفیتی با غلظت کم در محلول ترکیب می شود تا ترکیبات پایداری را ایجاد کند که باعث تغییر منفی در پتانسیل الکتروشیمیایی مس می شود. به این ترتیب، قلع در این محیط نسبت به مس، الکترومثبت‌تر است، که باعث می‌شود یون‌های قلع الکترون‌هایی را از محلول به دست آورند، کاهش یافته و روی سطح مس رسوب کنند و با موفقیت یک لایه قلع یکنواخت و متراکم را تشکیل دهند. این فرآیند مانند یک "رقص شیمیایی" میکروسکوپی با دقت طراحی شده است، که در آن هر یون بر اساس قوانین تعیین شده تحت یک تغییر موقعیت قرار می گیرد و در نهایت ساختار لایه قلع ایده آلی را می سازد.
مزایای قابل توجه فرآیند رسوب قلع
ضمانت لحیم کاری خوب: برد مداری که با فناوری رسوب قلع پردازش شده است از نظر لحیم کاری عالی عمل می کند. لایه قلع پوشیده شده یکنواخت روی سطح آن مانند ساختن یک "پل" پایدار و صاف برای لحیم کاری بعدی قطعات الکترونیکی است. چه با استفاده از روش‌های سنتی لحیم کاری دستی یا از فرآیندهای لحیم کاری مدرن کارآمدتر مانند لحیم کاری موجی و لحیم کاری با جریان، برد مدار پس از رسوب قلع به راحتی می‌تواند آنها را کنترل کند و از محکم و قابل اعتماد بودن اتصالات لحیم اطمینان حاصل کند و احتمال عیوب لحیم کاری مانند لحیم کاری مجازی و لحیم‌زدایی را تا حد زیادی کاهش دهد. حتی پس از انجام آزمایشات محیطی سخت، مانند پخت مداوم در دمای 155 درجه به مدت 4 ساعت، یا مقاومت در برابر تست‌های دما و رطوبت بالا تا 8 روز (45 درجه، رطوبت نسبی 93%)، یا حتی انجام سه دور لحیم کاری با جریان مجدد، لایه قلع رسوب‌شده همچنان می‌تواند موقعیت خود را حفظ کند و قابلیت لحیم کاری طولانی مدت را حفظ کند{8} محصولات
عملکرد محافظتی عالی: لایه قلع نه تنها قابلیت لحیم کاری خوبی دارد، بلکه از نظر محافظت نیز عملکرد خوبی دارد. این مانند یک "زره" محکم است که به طور متراکم سطح مس را می پوشاند و به طور موثری از تهاجم اکسیژن، بخار آب و سایر مواد خورنده جلوگیری می کند و در نتیجه فرآیند اکسیداسیون و خوردگی سطح مس را به تاخیر می اندازد و طول عمر برد مدار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. در مقایسه با فرآیند آبکاری قلع، لایه قلع رسوب‌شده صاف‌تر و صاف‌تر است و تولید ترکیبات بین‌فلزی قلع مس در طول فرآیند شکل‌گیری دشوارتر است و هیچ سردردی از مشکل سبیل قلع وجود ندارد. وجود سبیل های قلع ممکن است باعث خطاهای جدی مانند اتصال کوتاه مدار شود و فرآیند رسوب قلع با موفقیت از این خطر پنهان جلوگیری می کند و باعث بهبود بیشتر قابلیت اطمینان و پایداری برد مدار می شود.
بهبود عملکرد الکتریکی خوب: در عصر الکترونیکی امروزی که انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا- است، عملکرد الکتریکی بردهای مدار بسیار مهم است. ضخامت لایه قلع تشکیل شده توسط فرآیند رسوب قلع را معمولاً می توان دقیقاً بین 0.8- 1.5 میکرومتر کنترل کرد که به برد مدار عملکرد الکتریکی عالی می بخشد. این می تواند به طور موثر در برابر چندین ضربه لحیم کاری بدون سرب مقاومت کند، تداخل و تداخل سیگنال را در هنگام انتقال سیگنال با فرکانس بالا به حداقل برساند، و اطمینان حاصل کند که سیگنال ها می توانند به سرعت و با دقت بر روی تخته های مدار منتقل شوند، پشتیبانی فنی قوی برای محصولات الکترونیکی مانند تجهیزات ارتباطی 5G و رایانه های با کارایی بالا که نیاز به انتقال سیگنال بسیار بالایی دارند.
تمرین مفهوم حفاظت از محیط زیست: با توجه روزافزون جهانی به حفاظت از محیط زیست، صنعت تولید الکترونیک نیز فعالانه به دنبال مسیر توسعه سبز و پایدار است. فرآیند رسوب قلع دقیقاً با این روند مطابقت دارد و عناصر فلزی سنگین مانند سرب را که در فرآیندهای سنتی برای محیط زیست مضر هستند کنار گذاشته و فرآیندی واقعا سبز و دوستدار محیط زیست است. در عین حال، مایع زباله تولید شده در طول فرآیند رسوب قلع را می توان به صورت رایگان بازیافت کرد، که باعث کاهش بیشتر آسیب های احتمالی به محیط زیست می شود و مسئولیت صنعت تولید الکترونیک در حفاظت از محیط زیست را به طور کامل نشان می دهد.
فرآیند دقیق فناوری رسوب قلع
آماده سازی قبل: تمیز کردن و فعال سازی برد مدار: قبل از رسوب قلع، برد مدار باید به طور کامل و دقیق تمیز شود. ابتدا برای پاک کردن لکه‌های روغن، ناخالصی‌ها و اکسیدهای باقیمانده از فرآیند قبلی روی سطح برد مدار، از یک چربی‌گیر تخصصی استفاده کنید و اطمینان حاصل کنید که سطح مسی به اندازه نو تمیز است. متعاقباً از طریق فرآیند میکرو اچ، اکسید مس باقیمانده روی سطح مس با استفاده از محلول های میکرو اچینگ سری پرسولفات سدیم یا اسید سولفوریک پراکسید هیدروژن به دقت حذف می شود و سطح مس ناصاف و یکنواختی ایجاد می شود. این سطح ناهموار مانند آماده کردن یک "بوم با کیفیت بالا" برای واکنش رسوب قلع بعدی است که می تواند به طور قابل توجهی چسبندگی بین لایه رسوب قلع و سطح مس را افزایش دهد و پایه ای محکم برای پیشرفت صاف واکنش رسوب قلع بعدی ایجاد کند.
مراحل اصلی رسوب قلع: تفسیر دقیق واکنش جابجایی: برد مدار از پیش آماده شده وارد مخزن پیش غوطه وری می شود و ترکیب محلول در مخزن پیش غوطه وری مشابه مخزن اصلی قلع است، اما تفاوت هایی در دما و سایر پارامترها وجود دارد. در طول فرآیند قبل از غوطه وری، یک لایه قلع نازک با ضخامت تقریباً 0.1-0.15 میکرومتر به سرعت روی سطح مس رسوب می کند. این لایه قلع نازک مانند یک "نیروی پیشتاز" است، حضور آن نه تنها می تواند به طور موثری سرعت شروع واکنش را در حمام قلع اصلی کاهش دهد و لایه قلع رسوب شده بعدی را ظریف تر و یکنواخت تر کند، بلکه از ورود آلاینده ها و اکسیدهای احتمالی به حمام قلع اصلی پس از میکرو خوردگی جلوگیری می کند و در نتیجه عمر حمام قلع اصلی را افزایش می دهد. متعاقباً، برد مدار وارد حمام قلع اصلی می شود که حاوی اجزای کلیدی مانند متیل سولفونیک اسید، متیل سولفونات قلع و تیوریا است. در این "مخزن جادویی"، واکنش‌های جابجایی در بالای لایه نازک قلع که با غوطه‌وری اولیه تشکیل شده است، ادامه می‌یابد و یون‌های قلع به طور مداوم از محلول کاهش می‌یابند و در بالای لایه نازک قلع قرار می‌گیرند تا زمانی که ضخامت لایه قلع استاندارد مورد نیاز مشتری را برآورده کند. در این فرآیند، عواملی مانند سرعت خط، دما و غلظت محلول نقش مهمی در کنترل ضخامت لایه قلع ایفا می کنند، درست مانند دستگیره تنظیم یک ابزار دقیق.
پس از پردازش: مراقبت دقیق برای تمیز کردن و خشک کردن: پس از تکمیل قلع بندی صفحه مدار از حمام قلع اصلی، ممکن است مقداری محلول قلع باقی مانده روی سطح وجود داشته باشد. اگر این راه حل ها به موقع حذف نشوند، ممکن است تاثیر منفی بر عملکرد برد مدار داشته باشند. بنابراین، تمیز کردن دقیق مورد نیاز است. ابتدا می توان از آب داغ یا شستشوی قلیایی برای حذف مقدماتی محلول چسبناک آبکاری قلع باقی مانده روی سطح تخته استفاده کرد. سپس می توان از آب دیونیزه برای شستشوهای متعدد استفاده کرد تا اطمینان حاصل شود که سطح برد مدار تمیز و عاری از باقی مانده است. به منظور بهبود بیشتر کیفیت برد مدار، عملیات پس از غوطه وری نیز انجام خواهد شد. راه حل های خاص پس از غوطه وری، مانند محلول راد، با توجه به نیازهای محصولات مختلف برای حذف آلاینده های آلی با قطبیت بالا در سطح قلع و سطح تخته مدار انتخاب می شوند و به طور موثر آلودگی یونی سطح را کاهش می دهند. محلول RPT به طور خاص برای حذف آلاینده‌های آلی غیر قطبی روی سطح قلع استفاده می‌شود و احتمال تغییر رنگ روی سطح قلع پس از لحیم کاری مجدد را کاهش می‌دهد. پس از یک سری عملیات تمیز کردن و پس از خیساندن، برد مدار وارد فرآیند خشک کردن می شود. از طریق کنترل دما و زمان مناسب، برد مدار کاملاً خشک می شود تا در حالت بهینه خود وارد فرآیند بعدی شود.