فن آوری پوشش pcb نه تنها به ظاهر برد مدار مربوط می شود، بلکه عامل اصلی تعیین کننده عملکرد الکتریکی، قابلیت اطمینان و عمر مفید آن است. با توسعه دستگاه های الکترونیکی به سمت کوچک سازی، عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بالا.
آبکاری مس شیمیایی: سنگ بنای دستیابی به فلزسازی سطح غیررسانا-
آبکاری مس شیمیایی که به نام آبکاری مس الکترولس نیز شناخته می شود، یک فرآیند کلیدی در تولید برد مدار چاپی است که از طریق-رسانایی سوراخ و فلزی شدن سطح به دست می آید. این اصل مبتنی بر واکنش احیای خود کاتالیزوری-اکسیداسیون است که در آن یون‌های مس به مس فلزی کاهش می‌یابند و بر روی سطح زیرلایه تحت اثر یک عامل کاهنده خاص رسوب می‌کنند. این فرآیند نیازی به منبع انرژی خارجی ندارد و می‌تواند به طور یکنواخت یک لایه مس روی سطوح غیر رسانا مانند مواد زیرلایه عایق تشکیل دهد. برای بردهای مدار چاپی با نسبت عمق سوراخ به قطر بزرگ، مزایای آبکاری مس الکترولس به ویژه قابل توجه است. این می تواند اطمینان حاصل کند که تمام قسمت های دیوار سوراخ می توانند یک پوشش یکنواخت را به دست آورند، یک لایه پایین رسانا خوب برای فرآیند آبکاری مس بعدی و اطمینان از اتصال مطمئن مدار در کل تخته مدار. در ساخت تخته‌های اتصال با چگالی بالا، آبکاری مس الکترولس برای پردازش سوراخ کور برای دستیابی به اتصالات الکتریکی بین مدارهای خوب و برآورده کردن الزامات یکپارچه‌سازی بالاتر دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.
آبکاری طلای نیکل: ایجاد-اتصالات الکتریکی با کیفیت بالا و لایه‌های محافظ
فرآیند آبکاری طلای نیکل به طور گسترده در تولید برد مدار چاپی استفاده می شود. ابتدا یک لایه نیکل روی هادی سطحی برد مدار چاپی آبکاری می شود. عملکرد اصلی لایه نیکل جلوگیری از انتشار بین طلا و مس، جلوگیری از تخریب عملکرد ناشی از انتشار مس طلا، و ایجاد بستر مناسب برای افزایش چسبندگی پوشش‌های بعدی است. سپس لایه ای از طلا آبکاری می شود که به دلیل رسانایی عالی، لحیم کاری و مقاومت در برابر اکسیداسیون، عملکرد برد مدار را بسیار افزایش می دهد. در مدارهای با فرکانس بالا، لایه طلایی می‌تواند به طور موثری از دست دادن سیگنال را کاهش دهد و از انتقال سیگنال با کیفیت{5} اطمینان حاصل کند. برای برخی از اینترفیس‌های برد مدار چاپی که اغلب به برق وصل یا قطع می‌شوند، مانند رابط‌های USB در مادربردهای رایانه، رابط‌های شارژ و داده در تلفن‌های همراه، آبکاری نیکل می‌تواند در برابر سایش و پارگی در طول فرآیند اتصال مقاومت کند و اتصالات الکتریکی پایدار را حفظ کند. بردهای مدار چاپی که در محیط‌های سخت کار می‌کنند، مانند بردهای مدار در تجهیزات کنترل صنعتی و دستگاه‌های الکترونیکی خودرو، دارای روکش‌های طلای نیکل مقاوم در برابر خوردگی- هستند که می‌توانند در برابر تهاجم رسانه‌های خورنده در محیط مقاومت کنند و از عملکرد پایدار برد مدار محافظت کنند. با توجه به سناریوهای کاربردی مختلف، آبکاری طلای نیکل را می توان به آبکاری طلای نرم و آبکاری طلای سخت تقسیم کرد. طلای نرم (طلای خالص، با رنگ سطح تیره‌تر) عمدتاً برای اتصال سیم طلا در طول بسته‌بندی تراشه استفاده می‌شود، در حالی که طلای سخت (حاوی عناصری مانند کبالت، با سطح روشن و مقاوم در برابر سایش) معمولاً برای اتصالات الکتریکی در اتصالات غیر لحیم کاری، مانند ناحیه انگشت طلایی استفاده می‌شود.
آبکاری نیکل شیمیایی/طلای غوطه‌وری: ارائه-عملکرد الکتریکی پایدار طولانی‌مدت
فرآیند آبکاری نیکل الکترولس/غوطه وری طلا می تواند یک لایه آلیاژ طلا نیکل ضخیم و از نظر الکتریکی قوی بر روی سطح مس تشکیل دهد و حفاظت موثر طولانی مدت برای برد مدار چاپی فراهم کند. برخلاف سایر فرآیندها که فقط به عنوان موانع ضد زنگ عمل می کنند، این فرآیند می تواند عملکرد الکتریکی خوبی را در طول مدت استفاده طولانی مدت از بردهای مدار چاپی حفظ کند. عملکرد کلیدی آبکاری نیکل جلوگیری از انتشار متقابل بین طلا و مس است. بدون مانع لایه نیکل، طلا در مدت زمان کوتاهی به مس پخش می شود و عملکرد برد مدار را به طور جدی تحت تاثیر قرار می دهد. در عین حال، لایه نیکل دارای استحکام خاصی است، حتی با ضخامت تنها 5 میلی متر، می تواند به طور موثر انبساط برد مدار را در جهت z-در محیط های با دمای بالا کنترل کند و از انحلال مس جلوگیری کند که برای لحیم کاری بدون سرب بسیار مفید است. در ساخت برد مدار چاپی دستگاه‌های الکترونیکی با الزامات قابلیت اطمینان بسیار بالا، مانند سیستم‌های الکترونیکی هوافضا و سرورهای{10}بالا، به دلیل مزایای عملکرد عالی، فرآیند آبکاری نیکل الکترولس/غوطه‌ورسازی طلا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. جریان فرآیند نسبتاً پیچیده است و شامل مراحل متعددی مانند ترشی اسید و تمیز کردن، میکرو اچینگ، پیش غوطه‌وری، فعال‌سازی، آبکاری نیکل شیمیایی، غوطه‌وری طلای شیمیایی و غیره است. باید در شش مخزن شیمیایی با استفاده از نزدیک به صد ماده شیمیایی کار کرد و الزامات کنترل فرآیند بسیار سخت‌گیرانه است.
نقره غرق شده: ترکیبی از عملکرد عالی و مزایای تکنولوژیکی
فرآیند رسوب نقره بین پوشش آلی و الکترولس نیکل/طلا غوطه ور است و مزایای منحصر به فردی دارد. این فرآیند نسبتاً ساده و سریع است و از طریق واکنش جابجایی، یک لایه پوشش نقره خالص در سطح تقریباً زیر میکرون را بر روی سطح برد مدار چاپی تشکیل می دهد. لایه نقره می تواند عملکرد الکتریکی و لحیم کاری خوبی را برای برد مدار چاپی در محیط های پیچیده مانند گرما، رطوبت و آلودگی فراهم کند، اما سطح آن به مرور زمان براقیت خود را از دست می دهد. به دلیل عدم وجود یک لایه نیکل در زیر لایه نقره، استحکام فیزیکی نقره رسوب‌شده کمی کمتر از فرآیند آبکاری نیکل الکترولس/طلای غوطه‌وری است. در طی فرآیند رسوب جزئی نقره، برخی از ترکیبات آلی عمدتاً برای جلوگیری از خوردگی نقره و حذف مشکلات مهاجرت نقره اضافه می‌شوند. اگرچه محتوای ترکیب آلی در این لایه بسیار کم است، معمولاً کمتر از 1٪ وزنی، اما نقش مهمی در بهبود پایداری و قابلیت اطمینان لایه رسوب نقره ایفا می کند. در تولید برد مدار چاپی برخی از محصولات الکترونیکی مصرفی که به هزینه حساس هستند و دارای الزامات خاصی برای عملکرد الکتریکی و لحیم کاری هستند، فرآیند رسوب نقره دارای کارایی بالا-هزینه است.
رسوب قلع: حل مشکلات سنتی
فرآیند رسوب قلع دارای پتانسیل توسعه در تولید برد مدار چاپی است زیرا لایه قلع می تواند به خوبی با مواد لحیم کاری مختلف بر پایه قلع مطابقت داشته باشد. فرآیند رسوب اولیه قلع مشکلات جدی سبیل قلع داشت، و در طول فرآیند جوشکاری، سبیل‌های قلع و مهاجرت قلع می‌توانند خطرات قابلیت اطمینان ایجاد کنند و کاربرد آن را تا حد زیادی محدود کنند. اما با پیشرفت تکنولوژی، با افزودن مواد افزودنی آلی به محلول رسوب قلع، ساختار لایه قلع به ذرات تبدیل می‌شود و با موفقیت بر مشکل سبیل قلع غلبه می‌کند و در عین حال پایداری حرارتی و جوش‌پذیری خوبی نیز دارد. فرآیند رسوب قلع می‌تواند ترکیبات بین‌فلزی مسطح قلع را تشکیل دهد و به آنها قابلیت جوش‌پذیری قابل مقایسه با تسطیح هوای گرم را بدهد، بدون مسائل مسطح بودن که با تسطیح هوای داغ مشکل‌ساز هستند، و بدون مشکل انتشار فلز در آبکاری نیکل شیمیایی/طلا غوطه‌ور شوند. با این حال، صفحات قلع را نباید برای مدت طولانی نگهداری کرد. در برخی از محصولات الکترونیکی که نیاز به لحیم کاری بالا دارند و محدودیت‌های زمانی ذخیره‌سازی کمی دارند، مانند ساخت بردهای مدار آزمایشی برای استفاده کوتاه مدت، فرآیند رسوب قلع اعمال شده است.
پوشش ارگانیک: یک انتخاب اقتصادی و عملی برای محافظت
پوشش ارگانیک که به عنوان ماسک لحیم آلی نیز شناخته می شود، لایه ای از فیلم آلی است که از طریق روش های شیمیایی روی سطح مسی تمیز و لخت رشد می کند. این لایه فیلم می تواند به طور موثری از اکسیداسیون، شوک حرارتی، رطوبت جلوگیری کند و سطح مس را از زنگ زدگی (اکسیداسیون یا ولکانیزاسیون و غیره) در محیط های معمولی محافظت کند. در طول جوشکاری بعدی در دماهای بالا، می توان آن را به سرعت توسط شار جدا کرد و به سطح مس تمیز اجازه می دهد تا سریعاً با لحیم مذاب پیوند بخورد و اتصالات لحیم ایجاد شود. فناوری OSP ساده، مقرون به صرفه{4}}و به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. مولکول های اولیه OSP عمدتاً موادی مانند ایمیدازول و بنزوتریازول بودند که به عنوان بازدارنده زنگ عمل می کردند، در حالی که آخرین مولکول ها عمدتاً بنزیمیدازول هستند. برای دستیابی به لحیم کاری مجدد چند لایه، چندین لایه پوشش آلی باید روی سطح مس تشکیل شود که نیاز به افزودن مایع مس در حمام شیمیایی دارد. در طول فرآیند پوشش، لایه اول مس را جذب می کند و مولکول های پوشش آلی بعدی به ترتیب با مس ترکیب می شوند و در نهایت لایه های پوشش آلی تا بیست یا حتی صدها لایه را تشکیل می دهند. جریان فرآیند شامل مراحلی مانند چربی زدایی، میکرو اچینگ، شستشوی اسیدی، تمیز کردن آب خالص، پوشش ارگانیک و تمیز کردن است و کنترل فرآیند در مقایسه با سایر فرآیندهای تصفیه سطح نسبتاً آسان است. با این حال، OSP همچنین دارای محدودیت‌های خاصی است، مانند لایه محافظ بسیار نازک تشکیل شده، که مستعد خراش یا ساییدگی است، و پس از چندین جوش{10}در دمای بالا، ممکن است لایه OSP روی پد اتصال جوش‌نشده تغییر رنگ داده یا ترک بخورد که بر قابلیت جوشکاری و قابلیت اطمینان تأثیر می‌گذارد.