Som kärnkomponenten i elektroniska produkter påverkar prestanda och kvalitet på kretskort direkt stabiliteten och tillförlitligheten hos hela den elektroniska enheten. Bland de många faktorer som påverkar kretskorts prestanda spelar antioxidantkapacitet en avgörande roll.
Riskerna med oxidation av kretskort
kretskort består huvudsakligen av ledande ledningar, isolerande substrat och olika elektroniska komponenter. I dagligt bruk möter kretskort olika miljöutmaningar, och oxidation är ett problem som inte kan ignoreras. Syre, fukt och olika föroreningar i luften kan reagera kemiskt med metalltrådarna på kretskortet, vilket orsakar korrosion, ökat motstånd, instabil signalöverföring och till och med kretsfel. Speciellt metalldelarna som kopparfolielinjer och lödfogar på kretskort är benägna att reagera med syre i luften och generera oxider. Dessa oxider kan öka kretsens motstånd, störa signalöverföringens stabilitet och i allvarliga fall orsaka kretsavbrott, vilket resulterar i att elektroniska enheter inte fungerar korrekt.
Antioxidantprocess
Ekologisk lödmask
Detta är en vanlig anti-oxidationsprocess för tryckta kretskort, som genererar en tunn organisk skyddsfilm på kretskortets yta för att isolera metallen från luften och därigenom utöva anti-oxidationseffekter. Principen bygger på kemisk bindning. Om man tar den vanliga azol-OSP som ett exempel, kan imidazolringen i organiska alkylbensimidazolföreningar bilda en koordinationsbindning med 3d10-elektronerna i kopparatomer och därigenom bilda alkylbensimidazol-kopparkomplex. Under beläggningsprocessen beläggs först det första skiktet, vilket adsorberar koppar. Sedan kombineras det andra lagret av organiska beläggningsmolekyler med koppar, och denna process upprepas tills en struktur som består av många organiska beläggningsmolekyler bildas. Slutligen bildas ett skyddsskikt med en tjocklek i allmänhet mellan 0,2-0,5 µm på kopparytan. Dessutom, på grund av van der Waals attraktion mellan långkedjiga alkylgrupper och närvaron av bensenringar, har denna skyddsfilm god värmebeständighet och hög nedbrytningstemperatur. I den efterföljande högtemperatursvetsningsmiljön kan denna skyddsfilm enkelt och snabbt avlägsnas av flussmedlet, vilket gör att den exponerade rena kopparytan kan binda till det smälta lodet på mycket kort tid och bilda en fast lödfog.
OSP-processen har relativt låg kostnad och är inte komplicerad, vilket gör den lämplig för stor-produktion. Och det kan bibehålla god lödbarhet för lödkuddarna, vilket säkerställer svetskvalitet. Men det har också vissa nackdelar, såsom det tunna filmskiktet som leder till begränsad lagringstid, och antioxidantprestandan är benägen att avta med tiden och miljöförändringar; Inte resistent mot höga temperaturer, begränsad i scenarier som kräver flera processer med hög-temperatur; Svetsmiljön har höga krav och faktorer som föroreningar och fukt i miljön kan lätt påverka dess prestanda och svetskvalitet.
nedsänkning guld
Denna process involverar avsättning av ett lager av nickel på ytan av det tryckta kretskortet, följt av ett lager av guld. Nickelskiktet kan blockera diffusionen av koppar, medan guldskiktet har bra oxidationsbeständighet och ledningsförmåga, vilket avsevärt kan förbättra prestanda och tillförlitlighet hos kretskort. Den kemiska nickelguldpläteringsprocessen är mogen, med tillräcklig tillgång, lämplig för blyfri lödning.- Kostnaden för denna process är dock relativt hög och dess yta är inte tillräckligt jämn, vilket gör det svårt att svetsa komponenter med fin delning.
Nedsänkning i silver
Nedsänkningssilverprocessen kan bilda ett enhetligt silverskikt på ytan av det tryckta kretskortet, med god oxidationsbeständighet och lödbarhet. Det finns inget nickelskikt under silverskiktet, så nedsänkningssilver är inte lika fysiskt starkt som strömlös nickelplätering/doppguld. Silverskiktet kommer att genomgå en dubbel korrosionsväg när det utsätts för luft. Under kemisk oxidation bildar 4Ag+O₂ → 2Ag₂ O ett gult oxidskikt; Vid elektrokemisk korrosion producerar Ag+H₂S → Ag₂S+H₂ svarta sulfider. När den relativa luftfuktigheten är större än 60 % ökar korrosionshastigheten tre gånger; I svavelhaltiga miljöer, som gummiförpackningar, kan synlig missfärgning inträffa inom 24 timmar.
plåtdoppning
Nedsänkningstennprocessen täcker ytan på det tryckta kretskortet med ett tennskikt, vilket effektivt kan förhindra oxidation. Eftersom alla lödmaterial är baserade på tenn kan tennskiktet matcha vilken typ av lod som helst. Tryckta kretskort som tidigare behandlats med tenndoppningsprocesser var emellertid benägna att få problem med tennhårhår, och under lödningsprocessen utgjorde tennhårhår och tennmigreringsfenomen allvarliga utmaningar för tillförlitligheten. Senare, genom att tillsätta organiska tillsatser till tennnedsänkningslösningen, omvandlades tennskiktets struktur till partiklar, vilket övervann ovannämnda- svårigheter och hade god termisk stabilitet och svetsbarhet. Lagringstiden för plåtplåtar är begränsad och om de får stå för länge bildas tennoxid på deras yta, vilket påverkar svetseffekten. Därför är det nödvändigt att strikt följa ordningen för nedsänkningsplåt under monteringen.
Varmluftsutjämning
Varmluftsutjämning, även känd som varmluftslödning, allmänt känd som tennsprutning. Denna process involverar beläggning av ytan på ett tryckt kretskort med smält tennblylod. Nuförtiden används blyfritt-lod mer allmänt, och sedan används uppvärmning av tryckluft för att jämna ut lodet, vilket bildar ett beläggningsskikt som effektivt kan motstå kopparoxidation och ge utmärkt lödbarhet. Under varmluftkonditionering interagerar lodet med koppar för att bilda koppartennmetallföreningar vid korsningen. Denna process är uppdelad i vertikala och horisontella typer, där den horisontella typen generellt anses mer fördelaktig på grund av dess mer enhetliga beläggning och förmågan att uppnå automatiserad produktion. Den allmänna processen inkluderar steg som mikroetsning, förvärmning, flussmedelsbeläggning, plåtsprutning och rengöring. Varmluftsutjämningsprocessen är mogen, med relativt låg kostnad och god lödbarhet, lämplig för blyfri-lödning. Men dess yta är inte tillräckligt jämn, vilket gör det svårt att svetsa komponenter med fin delning, och blyet som innehåller HASL möter också miljöproblem.
browning
I tillverkningsprocessen av flerlagers tryckta kretskort är behandlingen av den inre kopparfoliens yta avgörande för lamineringskvaliteten, och bryningsprocessen används ofta i den. Dess kärna är att bilda en porös kopparoxid- eller kopparoxidfilm på kopparytan genom kemisk oxidationsreaktion. Under inverkan av alkaliska oxidanter genomgår koppar oxidationsreaktioner, med 2Cu+4OH ⁻+O₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu+2OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e . Browning ger inte bara god vidhäftning mellan skikten, utan förbättrar också vätbarheten hos hartset under lamineringsprocessen. Den porösa strukturen hos det brunfärgade skiktet ökar kopparfoliens yta, vilket underlättar hartspenetrering och fyllning av mikroporer, minskar bubblor och hålrum under laminering, ökar den mekaniska bitkraften och minskar risken för delaminering. Vid termisk cykling av kretskort kan spänningen fördelas jämnare, vilket minskar risken för delaminering mellan skikten och förbättrar den termiska tillförlitligheten. Men om den inte kontrolleras ordentligt kan överdriven oxidation göra oxidskiktet för tjockt och sprött, vilket minskar bindningsstyrkan; Ojämn oxidation kan leda till inkonsekventa bindningskrafter och öka risken för delaminering; Om brunfärgning är förorenad före efterföljande laminering, såsom fuktabsorption eller skada på oxidfilmen, kan det också leda till en minskning av bindningsstyrkan. Oxidskiktets tjocklek styrs vanligtvis mellan 0,5-1,5 μm. Innan bryningen används en mikroetsningsprocess för att avlägsna oxider och organiska föroreningar från kopparytan. Vanliga mikroetsningsmedel inkluderar ammoniumpersulfat eller svavelsyraväteperoxidsystem. Brynningslösningar är vanligtvis sammansatta av alkaliska oxidanter, komplexbildare och stabilisatorer. Genom att justera oxidationsförhållandena kan det optimala CuO/CuO 2 O-förhållandet erhållas för att balansera bindningsstyrka och värmebeständighet. Kopparytan efter brunfärgning är benägen att utsättas för fukt eller luftföroreningar, och kräver vanligtvis antioxidantbehandling före laminering, såsom att använda organiska skyddsskikt som bensotriazol eller andra antioxidanter, samt torrförvaring för att undvika fuktupptagning och minska risken för försämring.
Andra åtgärder för oxidationsbeständighet för kretskort
Materialval
Att välja substrat och metallmaterial av-hög kvalitet är avgörande i tillverkningsprocessen för kretskort. Högkvalitativa substrat har goda isoleringsegenskaper och stabilitet, vilket effektivt kan blockera invasionen av syre och fukt. Under tiden, genom att använda metallbeläggningar med starka antioxidantegenskaper såsom guldplätering, silverplätering, tennplätering, etc., kan en skyddande film bildas på ytan av metallkretsen för att förhindra att oxidationsreaktioner inträffar. Till exempel, i vissa avancerade elektroniska produkter, används syrefri kopparfolie med utmärkt oxidationsbeständighet som koppar-beklädd material för att förbättra det tryckta kretskortets totala oxidationsbeständighet.
miljökontroll
Rimlig lagrings- och användningsmiljö är lika avgörande för oxidationsbeständigheten hos kretskort. Under produktion, lagring och transport av tryckta kretskort bör temperaturen och luftfuktigheten i miljön kontrolleras strikt för att undvika att utsätta kretskort för hög temperatur, hög luftfuktighet eller miljöer som innehåller föroreningar. Till exempel kan lagring av kretskort i en miljö med relativ luftfuktighet kontrollerad mellan 40 % -60 % och temperatur kontrollerad mellan 20 grader -25 grader effektivt sakta ner oxidationshastigheten. Välj samtidigt lämpligt förpackningsmaterial, såsom fuktsäkra påsar, skumlådor, etc., för att säkerställa integriteten och kvaliteten på det tryckta kretskortet. För kala skivor som ännu inte är monterade kan vakuumförpackning effektivt isolera luft och fördröja oxidationsprocessen.
Produktionsprocessoptimering
Att optimera produktionsprocessen kan minska exponeringstiden för tryckta kretskort för luft under tillverkningsprocessen och även minska risken för oxidation. Genom att till exempel använda automatiserad utrustning för att snabbt slutföra övergången från etsning till lödmask kan onödig väntetid undvikas. Att använda antioxidantlösningar för att behandla kopparytor under specifika stadier av tillverkningen av kretskort kan ge ett tillfälligt skydd för kopparytan på kort tid tills nästa process börjar.