In quanto elemento chiave per la trasmissione del segnale e la connessione dei componenti, la stabilità delle prestazioni del circuito stampato influisce direttamente sulla qualità del funzionamento dell'apparecchiatura. Tuttavia, i materiali metallici nei circuiti stampati, in particolare i fili di rame, sono soggetti a reazioni chimiche con l'ossigeno presente nell'aria, portando all'ossidazione. I circuiti stampati ossidati possono presentare problemi come una maggiore resistenza del circuito e una ridotta saldabilità e, in casi gravi, possono persino causare interruzioni del circuito. Pertanto, l'adozione di misure scientificamente efficaci per prevenire l'ossidazione dei circuiti stampati è diventata un anello importante per garantire l'affidabilità dei dispositivi elettronici.
1, Analisi dei principi e dei rischi dell'ossidazione del circuito stampato
L'ossidazione del circuito stampato è essenzialmente una reazione chimica tra materiali metallici e sostanze come ossigeno e umidità. Prendendo come esempio il rame, in un ambiente umido, il rame reagisce prima con l'ossigeno per formare ossido di rame, che si combina ulteriormente con l'anidride carbonica e l'acqua nell'aria per formare carbonato basico di rame. Questo processo di ossidazione non solo modifica le proprietà fisiche e chimiche della superficie metallica, ma danneggia anche la struttura cristallina del metallo a livello microscopico, portando ad una diminuzione della conduttività. Per i circuiti stampati di precisione, le piccole variazioni di resistenza causate dall'ossidazione possono portare a distorsione del segnale, ritardo e altri problemi nella trasmissione del segnale ad alta-frequenza; Nel processo di saldatura, lo strato di ossido ostacolerà l'infiltrazione di saldatura e metallo, causando difetti di saldatura come saldatura virtuale e saldatura a freddo e riducendo il tasso di qualificazione del prodotto.
2, ottimizza il processo di trattamento superficiale
(1) Placcatura in oro nichel chimico
Il processo di placcatura in nichel-doratura chimica è un metodo comunemente utilizzato per prevenire l'ossidazione dei circuiti stampati. Questo processo deposita innanzitutto uno strato uniforme di nichel sulla superficie del circuito stampato, solitamente con uno spessore di 3-5 micron. Lo strato di nichel ha una buona stabilità chimica e riesce a isolare efficacemente il contatto tra l'ossigeno e il rame sottostante; Successivamente, sulla superficie dello strato di nichel viene depositato uno strato d'oro dello spessore di circa 0,05-0,1 micron. Le proprietà chimiche dell'oro sono estremamente stabili e quasi non reagiscono con l'ossigeno, potenziando ulteriormente l'effetto protettivo. La superficie del circuito stampato trattata con placcatura in oro nichel per elettrolisi è piatta e liscia, con eccellente saldabilità, adatta per prodotti elettronici con requisiti elevati di affidabilità, come apparecchiature per stazioni base di comunicazione, strumenti elettronici medici, ecc. Tuttavia, questo processo ha costi relativamente elevati e requisiti rigorosi per il controllo della composizione della soluzione di placcatura e dei parametri di processo. Un funzionamento improprio può comportare un contenuto anomalo di fosforo nello strato di nichel e uno spessore non uniforme dello strato d'oro.
(2) Protettivo organico della saldabilità
Il protettore organico della saldabilità è un sottile strato di pellicola protettiva organica formata sulla superficie di rame del circuito stampato, con uno spessore di soli 0,2-0,5 micron. Questa pellicola protettiva può sopprimere efficacemente l'ossidazione del rame senza compromettere il legame tra saldatura e rame durante la saldatura. La tecnologia OSP è semplice, conveniente-e adatta al cablaggio di circuiti stampati ad alta densità, ampiamente utilizzata nella produzione di circuiti stampati per prodotti elettronici di consumo come smartphone e tablet. Tuttavia, la resistenza all'usura e la resistenza alle alte temperature della pellicola OSP sono relativamente deboli. Durante lo stoccaggio e il trasporto, è necessario prestare attenzione all'umidità e alla resistenza ai graffi. Inoltre, la durata della pellicola OSP è limitata e solitamente si consiglia di completare la saldatura entro 7-10 giorni dalla lavorazione.
(3) Livellamento dell'aria calda
Il processo di livellamento con aria calda consiste nell'immergere il circuito stampato nella lega di saldatura fusa, quindi utilizzare aria calda per eliminare la lega di saldatura in eccesso, in modo che la lega di saldatura copra uniformemente la superficie del rame. Lo strato di saldatura formato con questo metodo è relativamente spesso e può fornire una buona protezione fisica per il rame e bloccare l'invasione di ossigeno. Il tradizionale processo HASL utilizza saldature contenenti piombo, che è stato gradualmente sostituito da HASL senza piombo-a causa dei requisiti ambientali. Il processo di livellamento ad aria calda ha costi contenuti ed elevata efficienza produttiva ed è adatto per circuiti stampati ordinari che non presentano severi requisiti di planarità superficiale. Tuttavia, questo processo presenta problemi quali scarsa planarità della superficie e riempimento insufficiente dei fori e, con lo sviluppo dei prodotti elettronici verso la miniaturizzazione e la precisione, l'applicazione del processo HASL viene gradualmente limitata.
3, Applicazione del rivestimento protettivo
(1) Rivestimento in vernice a tre prove
La vernice a tre prove (resistente all'umidità-, antimuffa, antispruzzo salino) può formare una densa pellicola protettiva sulla superficie del circuito stampato, isolando l'ossigeno, l'umidità e il contatto con il circuito. I tipi comuni di vernice a tre prove includono poliuretano, acrilico, silicone, ecc. La vernice poliuretanica a tre prove ha una buona resistenza all'usura e flessibilità, adatta per dispositivi elettronici che richiedono vibrazioni frequenti, come il circuito stampato delle unità di controllo elettroniche automobilistiche; La vernice acrilica a tre prove ha una velocità di asciugatura rapida e un basso costo ed è comunemente utilizzata nei normali prodotti elettronici di consumo; La vernice a tre prove al silicio organico ha un'eccellente resistenza alle alte temperature e alla corrosione chimica ed è adatta per circuiti stampati che funzionano in ambienti ad alta-temperatura, come i circuiti stampati nelle apparecchiature di controllo industriale. Applicando la vernice a prova tripla, la durata antiossidante del circuito stampato può essere notevolmente estesa, soprattutto in ambienti difficili, dove l'effetto protettivo è più pronunciato.
(2) Tecnologia di nanorivestimento
La tecnologia di nanorivestimento è un nuovo tipo di metodo protettivo emerso negli ultimi anni. Utilizza le proprietà speciali dei materiali su scala nanometrica per formare uno strato protettivo uniforme, ultra-sottile e ad alte-prestazioni sulla superficie dei circuiti stampati. Ad esempio, il nanorivestimento di grafene, con la sua eccellente stabilità chimica e proprietà barriera, può bloccare efficacemente la penetrazione delle molecole di ossigeno e acqua, possedendo anche una buona conduttività e dissipazione del calore, che possono migliorare le prestazioni complessive dei circuiti stampati prevenendo l'ossidazione. L'applicazione di nanorivestimenti può non solo migliorare la capacità antiossidante dei circuiti stampati, ma anche migliorarne la resistenza all'usura, le proprietà anti-statiche e di altro tipo, rendendoli adatti per prodotti elettronici di fascia alta-come apparecchiature aerospaziali e circuiti stampati per server ad alte-prestazioni.
4, Controllo ambientale e gestione dello stoccaggio
(1) Ottimizzazione dell'ambiente di produzione
Il controllo della temperatura ambientale, dell'umidità e della qualità dell'aria è fondamentale nel processo di produzione dei circuiti stampati. Il controllo dell'umidità relativa nell'officina di produzione al 40% -60% e il mantenimento della temperatura a 20-25 gradi possono ridurre la condensazione del vapore acqueo sulla superficie del circuito stampato e inibire le reazioni di ossidazione. Allo stesso tempo, installare apparecchiature di purificazione dell'aria per filtrare le sostanze corrosive presenti nell'aria come polvere, solfuri, ossidi di azoto, ecc., per evitare che queste sostanze accelerino l'ossidazione del circuito stampato. Per la produzione di circuiti stampati di alta precisione è possibile utilizzare un'officina priva di polvere per migliorare ulteriormente la pulizia ambientale.
(2) Protezione per lo stoccaggio e il trasporto
Durante lo stoccaggio e il trasporto dei circuiti stampati, è necessario adottare misure a prova di umidità e anti-ossidazione. Utilizzare sacchetti a prova di umidità- per imballare i circuiti stampati e posizionare gli essiccanti, come gli essiccanti al silicone, all'interno dei sacchetti per assorbire l'umidità; Per i circuiti stampati conservati per lungo tempo è possibile utilizzare il confezionamento sottovuoto per isolarli dall'aria. Durante il trasporto, evitare forti vibrazioni e collisioni sul circuito stampato, evitare danni allo strato protettivo superficiale e prestare attenzione al controllo della temperatura e dell'umidità nell'ambiente di trasporto per garantire che il circuito stampato sia sempre in condizioni di conservazione adeguate.