Como portador clave para la transmisión de señales y la conexión de componentes, la estabilidad del rendimiento de la placa de circuito impreso afecta directamente la calidad del funcionamiento del equipo. Sin embargo, los materiales metálicos de las placas de circuito impreso, especialmente los cables de cobre, son propensos a reacciones químicas con el oxígeno del aire, lo que provoca oxidación. Las placas de circuito impreso oxidadas pueden experimentar problemas como una mayor resistencia del circuito y una menor soldabilidad y, en casos graves, incluso pueden provocar roturas del circuito. Por lo tanto, tomar medidas científicamente efectivas para prevenir la oxidación de las placas de circuito impreso se ha convertido en un eslabón importante para garantizar la confiabilidad de los dispositivos electrónicos.
1, análisis de los principios y peligros de la oxidación de las placas de circuito impreso.
La oxidación de la placa de circuito impreso es esencialmente una reacción química entre materiales metálicos y sustancias como el oxígeno y la humedad. Tomando el cobre como ejemplo, en un ambiente húmedo, el cobre primero reacciona con el oxígeno para formar óxido de cobre, que luego se combina con dióxido de carbono y agua en el aire para formar carbonato de cobre básico. Este proceso de oxidación no sólo cambia las propiedades físicas y químicas de la superficie del metal, sino que también daña la estructura cristalina del metal a nivel microscópico, provocando una disminución de la conductividad. En el caso de los circuitos de placa de circuito impreso de precisión, los pequeños cambios de resistencia causados por la oxidación pueden provocar distorsión de la señal, retrasos y otros problemas en la transmisión de señales de alta-frecuencia; En el proceso de soldadura, la capa de óxido dificultará la infiltración de soldadura y metal, provocando defectos de soldadura como soldadura virtual y soldadura en frío, y reduciendo la tasa de calificación del producto.
2, optimizar el proceso de tratamiento de superficies
(1) Chapado en oro con níquel químico
El proceso de chapado en oro con níquel no electrolítico es un método comúnmente utilizado para prevenir la oxidación de las placas de circuito impreso. Este proceso primero deposita una capa uniforme de níquel en la superficie de la placa de circuito impreso, generalmente con un espesor de 3 a 5 micras. La capa de níquel tiene buena estabilidad química y puede aislar eficazmente el contacto entre el oxígeno y el cobre subyacente; Posteriormente, se deposita una capa de oro con un espesor de aproximadamente 0,05-0,1 micrómetros sobre la superficie de la capa de níquel. Las propiedades químicas del oro son extremadamente estables y casi no reaccionan con el oxígeno, lo que mejora aún más el efecto protector. La superficie de la placa de circuito impreso tratada con niquelado no electrolítico es plana y lisa, con excelente soldabilidad, adecuada para productos electrónicos con requisitos de alta confiabilidad, como equipos de estaciones base de comunicación, instrumentos electrónicos médicos, etc. Sin embargo, este proceso tiene costos relativamente altos y requisitos estrictos para controlar la composición de la solución de enchapado y los parámetros del proceso. Un funcionamiento inadecuado puede provocar un contenido anormal de fósforo en la capa de níquel y un espesor desigual de la capa de oro.
(2) Protector orgánico de soldabilidad
El protector orgánico de soldabilidad es una fina capa de película protectora orgánica que se forma sobre la superficie de cobre de la placa de circuito impreso, con un espesor de sólo 0,2-0,5 micrones. Esta película protectora puede suprimir eficazmente la oxidación del cobre sin afectar la unión entre la soldadura y el cobre durante la soldadura. La tecnología OSP es simple, rentable-efectiva y adecuada para cableado de placas de circuito impreso de alta densidad, ampliamente utilizado en la producción de placas de circuito para productos electrónicos de consumo como teléfonos inteligentes y tabletas. Sin embargo, la resistencia al desgaste y a las altas temperaturas de la película OSP son relativamente débiles. Durante el almacenamiento y transporte, se debe prestar atención a la resistencia a la humedad y a los rayones. Además, la vida útil de la película OSP es limitada y, por lo general, se recomienda completar la soldadura dentro de los 7 a 10 días posteriores al procesamiento.
(3) Nivelación de aire caliente
El proceso de nivelación con aire caliente consiste en sumergir la placa de circuito impreso en soldadura fundida y luego usar aire caliente para eliminar el exceso de soldadura, de modo que la soldadura cubra uniformemente la superficie de cobre. La capa de soldadura formada por este método es relativamente gruesa, lo que puede proporcionar una buena protección física para el cobre y bloquear la invasión de oxígeno. El proceso HASL tradicional utiliza soldadura que contiene plomo, que ha sido reemplazada gradualmente por HASL sin plomo-debido a requisitos ambientales. El proceso de nivelación con aire caliente tiene un bajo costo y una alta eficiencia de producción, y es adecuado para placas de circuitos comunes que no tienen requisitos estrictos de planitud de la superficie. Sin embargo, este proceso tiene problemas tales como una mala planitud de la superficie y un llenado insuficiente de los agujeros, y con el desarrollo de productos electrónicos hacia la miniaturización y la precisión, la aplicación del proceso HASL se limita gradualmente.
3, Aplicación de capa protectora
(1) Recubrimiento de pintura de tres pruebas
La pintura de tres pruebas (a prueba de humedad-, antimoho y antisalina) puede formar una película protectora densa en la superficie de la placa de circuito impreso, aislando el oxígeno, la humedad y el contacto con la placa de circuito. Los tipos comunes de pintura de tres pruebas incluyen poliuretano, acrílico, silicona, etc. La pintura de poliuretano de tres pruebas tiene buena resistencia al desgaste y flexibilidad, adecuada para dispositivos electrónicos que requieren vibración frecuente, como la placa de circuito impreso de las unidades de control electrónico de automóviles; La pintura acrílica de tres pruebas tiene una velocidad de secado rápida y un bajo costo, y se usa comúnmente en productos electrónicos de consumo comunes; La pintura de silicio orgánico de tres pruebas tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y a la corrosión química, y es adecuada para placas de circuito que funcionan en entornos de alta-temperatura, como placas de circuito impreso en equipos de control industrial. Al aplicar pintura de tres pruebas, la vida antioxidante de la placa de circuito impreso se puede extender significativamente, especialmente en ambientes hostiles, donde el efecto protector es más pronunciado.
(2) Tecnología de nanorrecubrimiento
La tecnología de nanorrevestimiento es un nuevo tipo de método de protección que ha surgido en los últimos años. Utiliza las propiedades especiales de los materiales a nanoescala para formar una capa protectora uniforme, ultra-delgada y de alto-rendimiento en la superficie de las placas de circuito impreso. Por ejemplo, el nanorrecubrimiento de grafeno, con su excelente estabilidad química y propiedades de barrera, puede bloquear eficazmente la penetración de moléculas de oxígeno y agua, al mismo tiempo que posee buena conductividad y disipación de calor, lo que puede mejorar el rendimiento general de las placas de circuito impreso y al mismo tiempo prevenir la oxidación. La aplicación de nanorrecubrimientos no solo puede mejorar la capacidad antioxidante de las placas de circuito impreso, sino también mejorar su resistencia al desgaste y sus propiedades anti-estáticas y de otro tipo, lo que las hace adecuadas para productos electrónicos de alta-gama, como equipos aeroespaciales y placas de circuitos de servidores de alto-rendimiento.
4, Control Ambiental y Gestión de Almacenamiento
(1) Optimización del entorno de producción.
Controlar la temperatura ambiental, la humedad y la calidad del aire es crucial en el proceso de producción de placas de circuito impreso. Controlar la humedad relativa en el taller de producción al 40% -60% y mantener la temperatura a 20-25 grados puede reducir la condensación de vapor de agua en la superficie de la placa de circuito impreso e inhibir las reacciones de oxidación. Al mismo tiempo, instale equipos de purificación de aire para filtrar sustancias corrosivas como polvo, sulfuros, óxidos de nitrógeno, etc. en el aire, para evitar que estas sustancias aceleren la oxidación de la placa de circuito impreso. Para la producción de placas de circuito impreso de alta precisión se puede utilizar un taller libre de polvo para mejorar aún más la limpieza ambiental.
(2) Protección de almacenamiento y transporte
Durante el almacenamiento y transporte de placas de circuito impreso, se deben tomar medidas a prueba de humedad-y anti-oxidación. Utilice bolsas-a prueba de humedad para empaquetar placas de circuito impreso y coloque desecantes, como desecantes de silicona, dentro de las bolsas para absorber la humedad; Para las placas de circuito impreso almacenadas durante mucho tiempo, se puede utilizar un envasado al vacío para aislarlas del aire. Durante el transporte, evite vibraciones y colisiones severas en la placa de circuito impreso, evite daños a la capa protectora de la superficie y preste atención al control de temperatura y humedad en el entorno de transporte para garantizar que la placa de circuito impreso esté siempre en condiciones de almacenamiento adecuadas.