Oggi, mentre i dispositivi elettronici continuano a svilupparsi verso la miniaturizzazione e le prestazioni elevate, le prestazioni dei circuiti stampati, in quanto supporto principale dei sistemi elettronici, influiscono direttamente sulla qualità operativa complessiva delle apparecchiature. La tecnologia di rivestimento dei circuiti stampati, in quanto mezzo importante per migliorare le prestazioni dei circuiti stampati, sta ricevendo una crescente attenzione. Svolge un ruolo chiave nel garantire un funzionamento stabile e prolungare la durata dei dispositivi elettronici coprendo la superficie del circuito con uno o più film sottili di materiali specifici, dotando il circuito di nuove caratteristiche funzionali come maggiore conduttività, migliore resistenza all'ossidazione e migliore saldabilità.
1, Lo scopo e il significato del rivestimento del circuito
(1) Proteggere i circuiti stampati dall'erosione ambientale
Durante l'utilizzo, i circuiti stampati si troveranno ad affrontare vari fattori ambientali complessi, come aria umida, gas corrosivi, polvere, ecc. Questi fattori eroderanno gradualmente le linee metalliche sulla superficie del circuito, causando l'ossidazione del foglio di rame, la corrosione della linea e, infine, portando a guasti del circuito. Il rivestimento può formare una densa pellicola protettiva sulla superficie del circuito, isolando efficacemente il contatto diretto tra l'ambiente esterno e il circuito e rallentando il tasso di ossidazione e corrosione del metallo. Ad esempio, in ambienti difficili come le zone costiere o intorno alle aziende chimiche, i circuiti stampati rivestiti possono avere una durata molto più lunga rispetto ai circuiti stampati non rivestiti.
(2) Migliorare le prestazioni elettriche dei circuiti stampati
Alcuni materiali di rivestimento hanno una buona conduttività. Rivestindo la superficie del circuito con questi materiali, è possibile ridurre la resistenza del circuito e migliorare l'efficienza e la stabilità della trasmissione del segnale. Nei circuiti ad alta-frequenza, la velocità di trasmissione del segnale è elevata e la frequenza è elevata, richiedendo un adattamento di impedenza estremamente elevato del circuito. Un rivestimento appropriato può ottimizzare le caratteristiche di impedenza del circuito, ridurre la riflessione e la perdita del segnale e garantire una trasmissione di alta-qualità di segnali ad alta-frequenza. Inoltre, alcuni rivestimenti hanno anche proprietà isolanti, che possono formare uno strato isolante sul circuito, isolare linee con potenziali diversi, prevenire cortocircuiti e migliorare ulteriormente l'affidabilità elettrica del circuito.
(3) Migliorare la saldabilità dei circuiti
Una buona saldabilità è la chiave per garantire una connessione affidabile tra componenti elettronici e circuiti stampati durante il processo di assemblaggio dei circuiti stampati. Tuttavia, l'ossidazione, la contaminazione e altri problemi sulla superficie del circuito stampato possono ridurne la saldabilità, portando a difetti come saldature scadenti e saldature virtuali. Il rivestimento può rimuovere gli ossidi dalla superficie dei circuiti stampati, formando uno strato superficiale facile da saldare, migliorando la bagnatura e il legame tra saldatura e circuiti stampati, rendendo il processo di saldatura più fluido e migliorando l'efficienza dell'assemblaggio e la qualità del prodotto.
2, tipi comuni di rivestimento del circuito
(1) Placcatura in oro nichel chimico
La placcatura in nichel-doratura chimica è uno dei processi di rivestimento ampiamente utilizzati nell'attuale settore dei circuiti stampati. Questo processo deposita innanzitutto uno strato di nichel sulla superficie del circuito tramite placcatura chimica, con uno spessore generalmente compreso tra 3-5 μ m. Lo strato di nichel ha una buona resistenza all'usura e alla corrosione, che può fornire una protezione preliminare per il circuito. Nel frattempo, la presenza di uno strato di nichel può impedire al rame di diffondersi nello strato d'oro, evitando lo scolorimento e il degrado delle prestazioni dello strato d'oro. Sopra lo strato di nichel, mediante reazione di spostamento, viene depositato uno strato d'oro, con uno spessore tipicamente compreso tra 0,05 e 0,1 μ m. Lo strato d'oro ha un'eccellente resistenza all'ossidazione, conduttività e saldabilità, che può proteggere efficacemente lo strato di nichel. Durante il processo di saldatura dei componenti elettronici, lo strato d'oro può dissolversi rapidamente nella lega di saldatura, ottenendo buoni risultati di saldatura. Il processo di placcatura in oro nichel per elettrolisi è adatto per circuiti stampati che richiedono elevata planarità superficiale, saldabilità e affidabilità, come schede madri di computer, circuiti stampati di telefoni cellulari, ecc.
(2) Placcatura nichel-palladio chimico
Il processo di placcatura in nichel-palladio chimico è sviluppato sulla base del processo di placcatura in nichel-doratura chimica. Rispetto al processo ENIG, aggiunge uno strato di palladio tra lo strato di nichel e lo strato di oro, con uno spessore generalmente compreso tra 0,05-0,1 μ m. L'aggiunta di uno strato di palladio può sopprimere efficacemente il verificarsi del fenomeno del "disco nero". Il fenomeno del "disco nero" si riferisce al contenuto non uniforme di fosforo sulla superficie dello strato di nichel o alla reazione chimica tra lo strato di nichel e lo strato d'oro in ambienti ad alta temperatura e umidità nella tecnologia ENIG, che fa sì che la superficie dello strato di nichel diventi nera, influenzando così le prestazioni di saldatura e l'affidabilità del circuito. Lo strato di palladio nel processo ENEPIG può prevenire reazioni avverse tra nichel e oro, migliorando la stabilità e l'affidabilità del rivestimento. Questo processo è adatto per settori che richiedono un'affidabilità estremamente elevata, come quello aerospaziale, delle apparecchiature mediche, ecc.
(3) Film protettivo di saldabilità organica
La pellicola protettiva per saldabilità organica è un processo di rivestimento che riveste pellicole sottili organiche sulla superficie dei circuiti stampati. Lo spessore del film OSP è estremamente sottile, solitamente compreso tra 0,2 e 0,5 μm. Forma una pellicola organica trasparente sulla superficie del rame attraverso metodi chimici, che può proteggere il rame dall'ossidazione per un certo periodo di tempo e può decomporsi rapidamente durante la saldatura senza compromettere l'effetto di saldatura. La tecnologia OSP presenta i vantaggi di basso costo, processo semplice e protezione ambientale ed è adatta per circuiti stampati sensibili ai costi e che presentano determinati requisiti di saldabilità, come i circuiti stampati nell'elettronica di consumo, nei normali elettrodomestici e in altri campi. Tuttavia, la capacità antiossidante del film OSP è relativamente debole e il suo tempo di conservazione è limitato. Generalmente, la saldatura e l'assemblaggio devono essere completati entro un breve periodo di tempo dopo il rivestimento.
(4) Precipitazione chimica dell'argento
Il processo di deposizione dell'argento deposita un sottile strato di argento sulla superficie del circuito attraverso una reazione di spostamento. Lo strato d'argento ha un'eccellente conduttività (secondo solo all'oro) e saldabilità, che possono ridurre efficacemente la resistenza della linea e migliorare le prestazioni di trasmissione del segnale. Tuttavia, la stabilità chimica dello strato d'argento è scarsa e soggetta a ossidazione o solforazione, quindi è spesso necessario applicare agenti protettivi organici o eseguire un trattamento di immersione in oro per prolungarne la durata. Questo processo è adatto per circuiti ad alta-frequenza (come 5G e apparecchiature di comunicazione satellitare), ma è necessaria un'attenta progettazione in ambienti ad alta umidità/alto zolfo per evitare la migrazione o la corrosione dell'argento.
3, il processo di rivestimento dei circuiti stampati
(1) Pre-elaborazione
Il pretrattamento è la fase fondamentale del rivestimento del circuito, che mira a rimuovere impurità come olio, ossidi, polvere, ecc. sulla superficie del circuito, in modo da ottenere uno stato pulito e attivato e fornire una buona base per i successivi processi di rivestimento. Il pretrattamento comprende solitamente processi come la rimozione dell'olio, la microincisione, il lavaggio con acido e il lavaggio con acqua. Il processo di sgrassaggio utilizza solventi alcalini o organici per rimuovere macchie d'olio dalla superficie del circuito; Il processo di microincisione rimuove lo strato di ossido e leggere sbavature sulla superficie del circuito attraverso la corrosione chimica, aumenta la ruvidità superficiale e migliora l'adesione tra il rivestimento e il circuito; Il processo di decapaggio viene utilizzato per rimuovere ulteriormente gli ossidi dalla superficie metallica e regolare l'acidità o l'alcalinità superficiale; Il processo di lavaggio con acqua viene utilizzato per pulire e rimuovere i reagenti chimici residui dalle fasi precedenti.
(2) Rivestimento
A seconda dei diversi tipi di rivestimento, per il rivestimento vengono utilizzati processi di rivestimento corrispondenti. Prendendo come esempio la nichelatura chimica, dopo aver completato il pre-trattamento, il circuito stampato viene immerso in una soluzione di nichelatura chimica contenente sali di nichel, agenti riducenti, agenti chelanti e altri componenti. In condizioni appropriate di temperatura (solitamente 80-90 gradi) e pH (solitamente 4,5-5,5), gli ioni nichel vengono ridotti dall'agente riducente sulla superficie del circuito, depositando uno strato di nichel. Una volta completata la nichelatura, trasferire il circuito stampato in una soluzione di placcatura in oro e depositare uno strato d'oro sulla superficie dello strato di nichel attraverso la reazione di spostamento. Durante il processo di rivestimento, è necessario controllare rigorosamente i parametri di processo quali composizione della soluzione, temperatura, valore pH e tempo per garantire che lo spessore, l'uniformità e la qualità del rivestimento soddisfino i requisiti.
(3) Post-elaborazione
Il post-trattamento comprende principalmente processi come il lavaggio con acqua, l'asciugatura e il test. Il lavaggio con acqua viene utilizzato per rimuovere soluzioni di rivestimento residue e reagenti chimici sulla superficie dei circuiti stampati, per prevenire i loro effetti negativi sulle prestazioni dei circuiti stampati; L'essiccazione è il processo di rimozione dell'umidità dalla superficie del circuito per evitare che l'umidità residua causi ruggine o altri problemi di qualità; Il processo di test valuta in modo completo la qualità del rivestimento attraverso vari metodi di test, come ispezione visiva, misurazione dello spessore del film, test di saldabilità, test di conduttività, ecc., per garantire che il circuito rivestito soddisfi i requisiti di progettazione e gli standard di utilizzo.