در فرآیند تصفیه سطح PCB، طلا غوطه وری و آبکاری طلا دو تکنیک پرکاربرد هستند که می توانند رسانایی و مقاومت در برابر اکسیداسیون سطح PCB را بهبود بخشند و اطمینان لحیم کاری و تماس اجزا را تضمین کنند. با این حال، تفاوت های قابل توجهی در اصول فرآیند و ویژگی های عملکرد بین این دو وجود دارد. اگر فرآیند اشتباه انتخاب شود، ممکن است منجر به مشکلاتی مانند عملکرد نامرغوب محصول و افزایش هزینه شود. برای انتخاب دقیق، لازم است با پنج شاخص کلیدی شروع کنید: سناریوهای قابل اجرا، شرایط سطح، عملکرد ترکیبی، کنترل هزینه و پردازش بعدی، روشن کردن تفاوت‌های اصلی بین این دو، و اجتناب از پیروی کورکورانه از روندها یا تصمیم‌گیری صرفاً بر اساس تجربه.
1، سناریوهای قابل اجرا
سناریوهای قابل اجرا طلای غوطه‌وری و آبکاری طلا اساساً با ویژگی‌های عملکردی آنها تعیین می‌شوند و باید بر اساس محیط استفاده و الزامات عملکردی محصول انتخاب شوند.
فرآیند غوطه وری طلا بیشتر برای سناریوهایی مناسب است که به دلیل یکنواخت و نازک بودن لایه طلای سطحی، به پایداری انتقال سیگنال بالا نیاز دارند. به عنوان مثال، بردهای مدار چاپی در تجهیزات ارتباطی و ابزار دقیق نیاز به رسانایی پایدار در نقاط تماس سطحی خود (مانند رابط های رابط و نقاط آزمایش) در مدت زمان طولانی دارند. عملکرد یکنواخت لایه رسوب طلا تلفات را در طول انتقال سیگنال کاهش می دهد و از تداخل سیگنال ناشی از تماس ضعیف جلوگیری می کند. در عین حال، پایداری شیمیایی لایه طلای نهشته شده قوی است و در محیط های پیچیده مانند رطوبت و دمای بالا به راحتی اکسید نمی شود. بنابراین، معمولاً در محصولاتی با الزامات اطمینان دقیق مانند تجهیزات الکترونیک پزشکی و تجهیزات کنترل صنعتی نیز استفاده می شود.
ضخامت لایه طلا در فرآیند آبکاری طلا (معمولاً به طلای آبکاری شده اشاره دارد) می تواند به طور انعطاف پذیر تنظیم شود و سختی سطح نسبتاً بالا است و آن را برای سناریوهای تماسی که نیاز به درج و اصطکاک مکرر دارند مناسب تر می کند. برای مثال، کانکتورها، کنتاکت‌های دکمه‌ها و سایر قسمت‌ها در طول استفاده طولانی مدت با اصطکاک مکرر مواجه می‌شوند و یک لایه روکش طلای ضخیم‌تر می‌تواند در برابر سایش مقاومت کند و عمر مفید را طولانی‌تر کند. علاوه بر این، در برخی از سناریوهایی که ظرفیت حمل جریان مورد نیاز است (مانند تماس های رسانای ماژول های قدرت)، رسانایی بالا و ویژگی های لایه ضخیم لایه آبکاری طلا می تواند تولید گرما را در طول انتقال جریان کاهش دهد و پایداری مدار را تضمین کند. با این حال، اگر محصول به اصطکاک مکرر یا جریان زیاد نیاز نداشته باشد، اتکای بیش از حد به فرآیندهای آبکاری طلا ممکن است منجر به اتلاف هزینه شود.
2، وضعیت سطح
یکی از اهداف اصلی عملیات سطح PCB، ایجاد یک حالت سطحی پایدار برای لحیم کاری یا تماس بعدی است. تفاوت طلای غوطه وری و آبکاری طلا در این نشانگر به طور مستقیم بر کیفیت مونتاژ محصول تأثیر می گذارد.
لایه طلای تشکیل شده توسط فرآیند رسوب طلا متعلق به "رسوب شیمیایی" با سطح صاف و یکنواخت است و لایه طلا به خوبی به لایه نیکل زیرین چسبیده است و تقریباً هیچ نقصی مانند سوراخ یا خراش ندارد. این حالت سطح صاف می تواند به طور یکنواخت لحیم کاری را در حین لحیم کاری پخش کند، احتمال لحیم کاری مجازی و لحیم کاری کاذب را کاهش می دهد، مخصوصاً برای لحیم کاری قطعات ریز گام مناسب است - سطح تماس بین پین های اجزا و لنت های PCB کوچک است و اگر سطح ناهموار باشد، به راحتی باعث خرابی لحیم کاری می شود. در عین حال، یکنواختی لایه طلای رسوب‌شده نیز مقاومت تماس را پایدارتر می‌کند و از نوسانات مقاومتی ناشی از بی‌نظمی‌های سطحی در نقاط تماس جلوگیری می‌کند.
فرآیند آبکاری طلا (آبکاری طلای آبکاری شده) ممکن است به دلیل "رسوب الکترولیتی" (به ویژه در مناطق پیچیده مانند لبه های PCB و دیواره های سوراخ)، بافت کمی یا ضخامت ناهموار روی سطح داشته باشد، اما این مشکل را می توان از طریق بهینه سازی فرآیند بهبود بخشید. از همه مهمتر، سختی لایه آبکاری طلا بالاتر از لایه غوطه وری است و مقاومت در برابر سایش سطح قوی تر است. حتی اگر برای مدت طولانی در معرض هوا باشد، به راحتی به دلیل اصطکاک جزئی ایجاد خراش نمی کند. با این حال، باید توجه داشت که اگر فرآیند آبکاری طلا به درستی کنترل نشود، ممکن است مشکل "شکنندگی طلا" ناشی از لایه طلای بیش از حد ایجاد شود، که به نوبه خود بر عملکرد جوش تاثیر می گذارد - زمانی که لحیم کاری با یک لایه طلای بیش از حد ترکیب می شود، ترکیبات شکننده به راحتی ایجاد می شوند و استحکام مکانیکی اتصال لحیم را کاهش می دهد.
3، ترکیب عملکرد
لایه‌های طلای رسوب‌شده و روکش‌شده{0}طلا مستقیماً به بستر PCB متصل نمی‌شوند، بلکه از طریق فلز زیرین (عمدتاً لایه نیکل) به هم متصل می‌شوند. تفاوت در عملکرد اتصال بین این دو و لایه زیرین بر دوام طولانی‌مدت PCB تأثیر می‌گذارد.
در فرآیند رسوب طلا، لایه طلا از طریق واکنش های شیمیایی بر روی سطح لایه نیکل رسوب می کند. پیوند بین طلا و نیکل متعلق به "پیوند شیمیایی" است، با چسبندگی قوی و ضخامت نازک لایه طلا (معمولاً 0.1-0.5 میکرون) که به دلیل تنش خود لایه طلا باعث لایه برداری نمی شود. در چرخه دما و آزمایش‌های ارتعاشی بعدی، لایه طلای رسوب‌شده مستعد جدا شدن یا کنده شدن نیست، و آن را برای محصولاتی با شرایط سازگاری محیطی بالا، مانند لوازم الکترونیکی خودرو، که نیاز به مقاومت در برابر نوسانات دما از -40 درجه تا 125 درجه دارند، مناسب می‌سازد. چسبندگی قوی لایه طلای ته نشین شده می تواند ثبات طولانی مدت را تضمین کند.
لایه طلای فرآیند آبکاری طلا از طریق الکترولیز بر روی سطح لایه نیکل رسوب می کند که متعلق به "پیوند فیزیکی" است. چسبندگی تا حد زیادی تحت تأثیر پارامترهای فرآیند مانند چگالی جریان و زمان آبکاری است. اگر پارامترهای فرآیند به خوبی کنترل نشوند، ممکن است شکاف هایی بین لایه طلا و لایه نیکل وجود داشته باشد که به راحتی می تواند منجر به کنده شدن لایه طلا در دمای بالا، تغییرات رطوبت و سایر شرایط محیطی شود. با این حال، ضخامت لایه آبکاری طلا را می‌توان بر اساس تقاضا تنظیم کرد و لایه‌های طلای ضخیم‌تر می‌توانند محافظت جامع‌تری برای لایه زیرین نیکل ایجاد کنند، و خطر اکسیداسیون نیکل - را کاهش می‌دهند، به‌ویژه در صفحات مدار چاپی که نیاز به ذخیره‌سازی طولانی مدت دارند، لایه‌های ضخیم آبکاری طلا اثرات محافظتی بهتری دارند.
4، کنترل هزینه
هزینه یک عامل مهم در انتخاب فرآیندهای تصفیه سطح است و تفاوت هزینه بین رسوب طلا و آبکاری طلا عمدتاً از دو جنبه ناشی می شود: ضخامت لایه طلا و پیچیدگی فرآیند.
لایه طلای فرآیند غوطه وری نازک است، مقدار طلای مورد استفاده در واحد سطح کم است و جریان فرآیند نسبتاً ساده است (بدون نیاز به برق، سرمایه گذاری کم تجهیزات)، بنابراین هزینه غوطه وری یک PCB یک متر مربع معمولاً کمتر از آبکاری طلا است. برای محصولات الکترونیکی مصرفی که تولید انبوه می‌شوند (مانند لوازم خانگی و دستگاه‌های دیجیتال معمولی)، استفاده از PCB زیاد است و انتخاب فرآیند غوطه‌وری طلا می‌تواند هزینه‌های کلی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهد و در عین حال الزامات اولیه رسانایی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را برآورده کند. با این حال، فرآیند رسوب طلا نیاز به خلوص بالا از معرف های شیمیایی دارد. اگر معرف‌ها به‌درستی بازیافت نشوند، ممکن است هزینه‌های زیست‌محیطی را افزایش دهد که این نیز هزینه‌ای ضمنی است که برخی شرکت‌ها باید در نظر بگیرند.
لایه طلای فرآیند آبکاری طلا ضخیم است و میزان طلای استفاده شده بسیار بیشتر از رسوب طلا است. علاوه بر این، فرآیند آبکاری به تجهیزات تخصصی (مانند مخازن آبکاری و یکسو کننده ها) نیاز دارد که انرژی بیشتری مصرف می کند و پیچیدگی فرآیند بالاتری دارد (نیاز به کنترل پارامترهای متعدد مانند جریان، دما، مقدار pH و غیره). بنابراین، هزینه بسیار بالاتر از رسوب طلا است. معمولاً، فناوری آبکاری طلا فقط در سناریوهایی با الزامات عملکرد مشخص (مانند وصل و جدا کردن مکرر، جریان بالا) - مانند اتصالات-بالا و مخاطبین کلیدی تجهیزات کنترل صنعتی انتخاب می‌شود. انتخاب کورکورانه روکش طلا به منظور «ارتقا» می‌تواند منجر به افزایش قابل توجه هزینه و در نهایت کاهش اثربخشی هزینه- محصول شود.
5، پردازش بعدی
پس از اتمام عملیات سطح PCB، هنوز باید مراحل بعدی مانند لحیم کاری و مونتاژ را طی کند. سازگاری بین غوطه وری و آبکاری طلا در پردازش بعدی مستقیماً بر راندمان تولید و بازده محصول تأثیر می گذارد.
وضعیت سطح فرآیند غوطه وری طلا پایدار است و در حین جوشکاری نیازی به عملیات خاصی نیست. لحیم کاری خواص مرطوب کنندگی خوبی دارد و برای خطوط تولید جوشکاری خودکار مناسب است. در عین حال، پایداری شیمیایی لایه طلای غوطه‌وری قوی است. حتی اگر PCB برای یک دوره زمانی (مثل 1-3 ماه) قبل از مونتاژ ذخیره شود، سطح اکسید نمی شود و می توان مستقیماً بدون پردازش مجدد جوش داد و هزینه های دوباره کاری را کاهش داد.
سازگاری پردازش بعدی فناوری آبکاری طلا باید به صورت موردی مورد بحث قرار گیرد: برای سناریوهایی که نیاز به جوشکاری دارند، اگر لایه طلا بیش از حد ضخیم باشد، عملیات "دگلد" (مانند میکرو اچینگ) باید قبل از جوشکاری انجام شود، در غیر این صورت ایجاد اتصالات لحیم شکننده و افزایش پیچیدگی فرآیند آسان است. اما برای سناریوهایی که نیازی به جوشکاری ندارند و فقط برای تماس استفاده می شوند (مانند کنتاکت های رابط)، مقاومت بالای سایشی لایه آبکاری طلا باعث کاهش سایش در هنگام مونتاژ بعدی می شود و در عوض راندمان پردازش را بهبود می بخشد. علاوه بر این، ضخامت ناهموار لایه طلا در فرآیند آبکاری طلا ممکن است باعث نوسانات مقاومت در برابر تماس شود. در فرآیند آزمایش بعدی، لازم است یک مرحله تشخیص مقاومت تماس اضافه شود تا اطمینان حاصل شود که عملکرد هر نقطه تماس با استاندارد مطابقت دارد، که هزینه های پردازش خاصی را نیز افزایش می دهد.