فرآیند لبه بندی فلزی برد مدار چاپی

اینفرآیند لبه های فلزیابزار مهمی برای بهبود عملکرد بردهای مدار است. این فرآیند لایه‌ای از فلز را در اطراف لبه PCB می‌پیچد که نه تنها استحکام مکانیکی برد مدار را افزایش می‌دهد، بلکه عملکرد محافظ الکترومغناطیسی، مقاومت در برابر خوردگی و اثر اتلاف گرما را نیز بهبود می‌بخشد. این به طور گسترده ای در زمینه هایی با الزامات عملکردی دقیق مانند تجهیزات هوافضا و ارتباطات استفاده می شود.

1، اصل فرآیند لبه های فلزی

فرآیند بسته بندی لبه فلزی pcb بر اساس خواص فیزیکی عالی مواد فلزی است و از طریق روش های پردازش خاص، یک لایه فلزی پیوسته و متراکم را در لبه pcb تشکیل می دهد. اصل اصلی استفاده از ابزارهای فیزیکی یا شیمیایی برای اتصال محکم فلز با بستر pcb، تشکیل پیوندهای شیمیایی قوی یا ساختارهای مکانیکی به هم پیوسته است، در نتیجه حفاظت موثر و افزایش عملکرد لبه‌های PCB را به دست می‌آورد. مواد مورد استفاده برای لبه های فلزی معمولاً شامل مس، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ و غیره است. به عنوان مثال، لبه‌های مسی بر افزایش هدایت و اتلاف گرما تمرکز می‌کنند، در حالی که لبه‌های آلومینیومی از نظر سبک وزن و مقاومت در برابر خوردگی برتری دارند.

2، جریان فرآیند لبه فلزی

(1) PCB پیش-پردازش

ابتدا pcb را با استفاده از مواد تمیز کننده تخصصی تمیز کنید تا روغن سطحی، گرد و غبار و لایه‌های اکسید را پاک کنید و اطمینان حاصل کنید که نواحی لبه تمیز و عاری از ناخالصی هستند. برای زیرلایه هایی که نیاز به عملیات خاصی دارند، عملیات میکرو اچینگ یا زبری کردن نیز انجام می شود تا از طریق اچ شیمیایی، ساختارهای خشن میکرو بر روی سطح لبه PCB ایجاد شود و سطح تماس بین فلز و بستر افزایش یابد و در نتیجه چسبندگی لایه های فلزی بعدی بهبود یابد.

(2) تهیه لایه فلزی

روش آبکاری: روشی متداول برای تهیه لبه های فلزی است. PCB از پیش فرآوری شده را در محلول آبکاری حاوی یون های فلزی با pcb به عنوان کاتد غوطه ور کنید. یک جریان خارجی اعمال کنید تا یون های فلزی در محلول آبکاری تحت تأثیر میدان الکتریکی به سمت لبه PCB مهاجرت کنند و سپس کاهش یافته و روی سطح لبه رسوب کنند تا یک لایه فلزی تشکیل شود. در فرآیند آبکاری، کنترل دقیق پارامترهایی مانند چگالی جریان، زمان آبکاری و دمای محلول آبکاری برای اطمینان از یکنواختی و چگالی ضخامت لایه فلزی ضروری است.

روش آبکاری شیمیایی: بدون نیاز به جریان خارجی، از یک عامل کاهنده شیمیایی برای شروع واکنش‌های ردوکس در سطح لبه PCB استفاده می‌شود که به یون‌های فلزی اجازه می‌دهد تا کاهش یافته و رسوب کنند تا یک لایه فلزی تحت خود کاتالیزوری تشکیل دهند. روش آبکاری شیمیایی نیاز به تجهیزات کمتری دارد و می تواند به آبکاری یکنواخت روی سطوح نامنظم دست یابد، اما پایداری و عمر مفید محلول آبکاری باید به شدت کنترل شود.

رسوب فیزیکی بخار: اتم ها یا مولکول های فلز از طریق فرآیندهای فیزیکی مانند تبخیر و کندوپاش در محیط خلاء بر روی سطح لبه pcb رسوب می کنند. لایه فلزی تهیه شده به روش PVD دارای خلوص بالا، چگالی خوب و چسبندگی قوی با بستر است، اما هزینه تجهیزات بالا و راندمان تولید نسبتاً پایین است. معمولاً در محصولات مخصوص PCB با الزامات عملکرد بسیار بالا استفاده می شود.

(3) قالب گیری لبه بسته بندی

پس از اتمام رسوب اولیه لایه فلزی، لبه فلزی مطابق با الزامات طراحی تشکیل می شود. برای لبه های ساده با زاویه راست، فلز اضافی را می توان با برش یا مهر زنی مکانیکی جدا کرد تا لبه لبه تمیز شود. برای لبه های پیچیده مانند قوس ها، اشکال نامنظم و غیره، لازم است از قالب ها برای قالب گیری اکستروژن یا نورد استفاده شود تا ضمن دستیابی به شکل طراحی شده و دقت ابعاد، اطمینان حاصل شود که لبه فلزی به طور محکم به لبه pcb چسبیده است.

(4) پس پردازش

لبه های فلزی تشکیل شده باید تحت عملیات سطحی قرار گیرد تا عملکرد و کیفیت ظاهری آن افزایش یابد. تکنیک‌های متداول پردازش{1}} عبارتند از غیرفعال کردن، پوشش دادن با رنگ محافظ، و غیره. عملیات غیرفعال‌سازی می‌تواند یک لایه اکسید متراکم را روی سطح فلز ایجاد کند و مقاومت در برابر خوردگی فلز را افزایش دهد. استفاده از رنگ محافظ می تواند از خراشیدگی و سایش بر روی سطوح فلزی جلوگیری کند و در عین حال عایق و مقاومت در برابر رطوبت را نیز ایجاد کند. در نهایت، یک بازرسی جامع بر روی PCB پردازش شده با استفاده از بازرسی بصری، مشاهده میکروسکوپ متالوگرافی، اندازه‌گیری ضخامت و روش‌های دیگر انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که کیفیت لبه فلزی مطابق با استانداردهای فرآیند است.

3، کنترل پارامترهای کلیدی فرآیند لبه فلزی

(1) ضخامت لایه فلزی

ضخامت لایه فلزی به طور مستقیم بر عملکرد لبه تأثیر می گذارد. لایه های فلزی نازک ممکن است حفاظت مکانیکی و محافظ الکترومغناطیسی کافی را ارائه نکنند، در حالی که لایه های ضخیم می توانند هزینه ها و وزن را افزایش دهند و همچنین ممکن است بر مونتاژ PCB تأثیر بگذارند. به طور کلی، بسته به سناریوی کاربردی، ضخامت لبه های فلزی باید بین 5-50 میکرون کنترل شود. به عنوان مثال، لبه فلزی مورد استفاده برای محافظ الکترومغناطیسی معمولاً به ضخامت حداقل 10 میکرون نیاز دارد تا به طور مؤثر تداخل الکترومغناطیسی را مسدود کند.

(2) دما و زمان

دما و زمان پارامترهای کنترلی کلیدی در فرآیندهای آبکاری یا آبکاری شیمیایی هستند. دمای بیش از حد می تواند باعث رسوب سریع فلز و در نتیجه تشکیل لایه های فلزی خشن و شل شود. اگر دما خیلی پایین باشد، سرعت ته نشینی کند می شود و راندمان تولید کاهش می یابد. کنترل زمان به همان اندازه مهم است. زمان پردازش خیلی کوتاه ممکن است منجر به ضخامت ناکافی لایه فلزی شود، در حالی که زمان پردازش بسیار طولانی ممکن است منجر به رشد بیش از حد لایه فلزی شود که بر دقت ابعاد PCB تأثیر می گذارد. با در نظر گرفتن لبه های مسی آبکاری، دمای محلول آبکاری معمولاً در 25-35 درجه کنترل می شود و زمان آبکاری با توجه به ضخامت مورد نیاز بین 15-60 دقیقه تنظیم می شود.

(3) چگالی جریان

چگالی جریان میزان رسوب و کیفیت یون های فلزی را در لبه PCB تعیین می کند. یک چگالی جریان معقول می تواند رشد یکنواخت و متراکم لایه فلزی را تضمین کند. چگالی جریان بیش از حد ممکن است باعث ایجاد نقص هایی مانند سوزش و دندریت شود، در حالی که چگالی جریان ناکافی می تواند منجر به رسوب ناهموار شود. در تولید واقعی، لازم است چگالی جریان را بر اساس عواملی مانند مواد فلزی، ترکیب محلول آبکاری و مساحت سطح pcb که معمولاً در محدوده 0.5-5A/dm² کنترل می‌شود، به طور دقیق تنظیم کنید.

4، مشکلات و راه حل های رایج

(1) چسبندگی ناکافی لایه فلزی

به صورت لبه های فلزی که مستعد جدا شدن یا پوسته شدن است ظاهر می شود. دلایل ممکن است ناکافی بودن قبل-صفحه‌کاری pcb، پارامترهای فرآیند نامناسب در حین آبکاری الکتریکی یا شیمیایی، و مشکلات سازگاری بین فلز و مواد زیرلایه باشد. راه حل این است که فرآیند قبل از{3} پردازش PCB را تقویت کنید تا اطمینان حاصل شود که لبه ها به درستی تمیز و زبر شده اند. ترکیب و پارامترهای فرآیند محلول آبکاری را به شدت کنترل کنید و در صورت لزوم یک لایه انتقالی بین فلز و بستر اضافه کنید تا استحکام پیوند را بهبود بخشد.

(2) ضخامت لبه ناهموار

این ممکن است به دلیل توزیع ناهموار جریان در طول آبکاری، غلظت محلول ناسازگار در طول آبکاری شیمیایی، یا فشار ناهموار در طول فرآیند شکل‌دهی باشد. یکنواختی ضخامت لبه را می توان با بهینه سازی طراحی مخزن آبکاری، استفاده از همزن یا آبکاری به کمک اولتراسونیک و بهبود توزیع فشار قالب بهبود بخشید.

(3) عیوب سطحی

عیوب سطحی مانند سوراخ‌ها و حفره‌ها عمدتاً ناشی از ناخالصی‌های محلول آبکاری و خروج گاز است. این محلول‌ها شامل فیلتراسیون و خالص‌سازی منظم محلول آبکاری، عملیات همزدن و گاززدایی مناسب در طول فرآیند آبکاری و صیقل دادن و آسیاب کردن سطح فلز قبل از اعمال رنگ محافظ برای رفع عیوب سطح است.