ILprocesso di bordatura metallicaè un mezzo importante per migliorare le prestazioni dei circuiti stampati. Questo processo avvolge uno strato di metallo attorno al bordo del circuito stampato, che non solo migliora la resistenza meccanica del circuito, ma migliora anche le prestazioni di schermatura elettromagnetica, la resistenza alla corrosione e l'effetto di dissipazione del calore. È ampiamente utilizzato in campi con severi requisiti prestazionali come le apparecchiature aerospaziali e di comunicazione.
1, Principio del processo di bordatura metallica
Il processo di rivestimento dei bordi metallici dei circuiti stampati si basa sulle eccellenti proprietà fisiche dei materiali metallici e, attraverso metodi di lavorazione specifici, forma uno strato metallico continuo e denso sul bordo del circuito stampato. Il principio fondamentale è quello di utilizzare mezzi fisici o chimici per legare saldamente il metallo al substrato del pcb, formando forti legami chimici o strutture di incastro meccanico, ottenendo così una protezione efficace e un miglioramento delle prestazioni dei bordi del pcb. I materiali utilizzati per i bordi metallici includono solitamente rame, alluminio, acciaio inossidabile, ecc. Materiali diversi conferiscono ai circuiti stampati diverse direzioni di miglioramento delle prestazioni. Ad esempio, i bordi in rame si concentrano sul miglioramento della conduttività e della dissipazione del calore, mentre i bordi in alluminio eccellono in termini di leggerezza e resistenza alla corrosione.
2, flusso del processo di bordatura metallica
(1) pre-elaborazione del PCB
Innanzitutto, pulire la scheda elettronica utilizzando detergenti specializzati per rimuovere olio superficiale, polvere e strati di ossido, assicurandosi che le aree dei bordi siano pulite e prive di impurità. Per substrati che necessitano di trattamenti particolari, vengono eseguite anche operazioni di microincisione o irruvidimento per formare microstrutture ruvide sulla superficie del bordo del pcb mediante attacco chimico, aumentando l'area di contatto tra il metallo e il substrato, migliorando così l'adesione degli strati metallici successivi.
(2) Preparazione dello strato metallico
Metodo galvanico: questo è un metodo comune per preparare i bordi metallici. Immergere il PCB preelaborato in una soluzione di placcatura contenente ioni metallici, con il PCB come catodo. Applicare una corrente esterna per far migrare gli ioni metallici nella soluzione di placcatura verso il bordo del circuito stampato sotto l'azione di un campo elettrico, quindi ridurli e depositarli sulla superficie del bordo per formare uno strato metallico. Nel processo di galvanizzazione, è necessario controllare accuratamente parametri quali densità di corrente, tempo di galvanizzazione e temperatura della soluzione galvanica per garantire l'uniformità e la densità dello spessore dello strato di metallo.
Metodo di placcatura chimica: senza la necessità di corrente esterna, viene utilizzato un agente riducente chimico per avviare reazioni redox sulla superficie del bordo del PCB, consentendo agli ioni metallici di ridursi e depositarsi per formare uno strato metallico sotto autocatalisi. Il metodo di placcatura chimica ha requisiti di attrezzatura inferiori e può ottenere una placcatura uniforme su superfici irregolari, ma la stabilità e la durata della soluzione di placcatura devono essere rigorosamente controllate.
Deposizione fisica del vapore: atomi o molecole di metallo vengono depositati sulla superficie del bordo del PCB attraverso processi fisici come l'evaporazione e lo sputtering in un ambiente sotto vuoto. Lo strato metallico preparato con il metodo PVD ha elevata purezza, buona densità e forte adesione al substrato, ma il costo dell'attrezzatura è elevato e l'efficienza produttiva è relativamente bassa. Viene comunemente utilizzato in prodotti PCB speciali con requisiti di prestazioni estremamente elevati.
(3) Modanatura avvolgente dei bordi
Dopo aver completato la deposizione iniziale dello strato metallico, il bordo metallico viene formato secondo le esigenze progettuali. Per i bordi semplici ad angolo retto, il metallo in eccesso può essere rimosso mediante taglio meccanico o stampaggio per rendere il bordo pulito. Per bordi di forma complessa, come archi, forme irregolari, ecc., è necessario utilizzare stampi per estrusione o stampaggio a rotolamento per garantire che il bordo metallico aderisca saldamente al bordo del circuito stampato, ottenendo al contempo la forma e la precisione dimensionale progettate.
(4) Post-elaborazione
Il bordo metallico formato deve essere sottoposto a un trattamento superficiale per migliorarne ulteriormente le prestazioni e la qualità estetica. Le tecniche comuni di post-lavorazione includono la passivazione, il rivestimento con vernice protettiva, ecc. Il trattamento di passivazione può formare una densa pellicola di ossido sulla superficie del metallo, migliorando la resistenza alla corrosione del metallo; L'applicazione di vernice protettiva può prevenire graffi e usura sulle superfici metalliche, fornendo allo stesso tempo isolamento e resistenza all'umidità. Infine, viene condotta un'ispezione completa sul PCB lavorato, utilizzando l'ispezione visiva, l'osservazione al microscopio metallografico, la misurazione dello spessore e altri metodi per garantire che la qualità del bordo metallico soddisfi gli standard di processo.
3, controllo dei parametri chiave del processo di bordatura metallica
(1) Spessore dello strato metallico
Lo spessore dello strato metallico influisce direttamente sulla prestazione del bordo. Gli strati metallici sottili potrebbero non fornire una protezione meccanica e una schermatura elettromagnetica sufficienti, mentre gli strati spessi possono aumentare i costi e il peso e possono anche influire sull'assemblaggio della scheda stampata. In generale, a seconda dello scenario applicativo, lo spessore del bordo metallico dovrebbe essere controllato tra 5 e 50 micron. Ad esempio, i bordi metallici utilizzati per la schermatura elettromagnetica richiedono in genere uno spessore di almeno 10 micron per bloccare efficacemente le interferenze elettromagnetiche.
(2) Temperatura e tempo
La temperatura e il tempo sono parametri di controllo chiave nei processi di galvanica o placcatura chimica. Una temperatura eccessiva può causare una rapida deposizione di metallo, con conseguente formazione di strati metallici ruvidi e sciolti; Se la temperatura è troppo bassa, la velocità di sedimentazione sarà lenta e l’efficienza produttiva diminuirà. Il controllo del tempo è altrettanto importante. Un tempo di lavorazione troppo breve può comportare uno spessore insufficiente dello strato metallico, mentre un tempo di lavorazione troppo lungo può portare ad una crescita eccessiva dello strato metallico, influenzando la precisione dimensionale del PCB. Prendendo come esempio la galvanica del bordo in rame, la temperatura della soluzione galvanica è solitamente controllata a 25-35 gradi e il tempo di galvanizzazione è impostato a 15-60 minuti in base allo spessore richiesto.
(3) Densità di corrente
La densità di corrente determina il tasso di deposizione e la qualità degli ioni metallici sul bordo del circuito stampato. Una densità di corrente ragionevole può garantire la crescita uniforme e densa dello strato metallico. Una densità di corrente eccessiva può causare difetti come bruciature e dendriti, mentre una densità di corrente insufficiente può portare a una deposizione non uniforme. Nella produzione effettiva, è necessario regolare accuratamente la densità di corrente in base a fattori quali materiali metallici, composizione della soluzione di placcatura e area della superficie del circuito stampato, generalmente controllati entro l'intervallo di 0,5-5 A/dm².
4, Problemi comuni e soluzioni
(1) Adesione insufficiente dello strato metallico
Si manifesta come un bordo metallico soggetto a distacco o scrostatura. I motivi potrebbero essere un pre-trattamento insufficiente della scheda, parametri di processo inadeguati durante la galvanica o la placcatura chimica e problemi di compatibilità tra il metallo e i materiali del substrato. La soluzione è rafforzare il processo di pre-lavorazione del PCB per garantire che i bordi siano puliti e adeguatamente irruviditi; Controllare rigorosamente la composizione e i parametri di processo della soluzione di placcatura e, se necessario, aggiungere uno strato di transizione tra il metallo e il substrato per migliorare la forza di adesione.
(2) Spessore del bordo irregolare
Ciò potrebbe essere dovuto a una distribuzione non uniforme della corrente durante la galvanica, a una concentrazione incoerente della soluzione durante la placcatura chimica o a una pressione non uniforme durante il processo di formatura. L'uniformità dello spessore del bordo può essere migliorata ottimizzando il design della vasca di placcatura, utilizzando l'agitazione o la placcatura assistita da ultrasuoni e migliorando la distribuzione della pressione dello stampo.
(3) Difetti superficiali
Difetti superficiali come fori di spillo e vaiolature sono causati principalmente da impurità nella soluzione di placcatura e dalla fuga di gas. Le soluzioni includono filtrazione e purificazione regolari della soluzione di placcatura, opportune operazioni di agitazione e degasaggio durante il processo di galvanica, nonché lucidatura e molatura della superficie metallica prima dell'applicazione della vernice protettiva per eliminare i difetti superficiali.