Hoy en día, a medida que los dispositivos electrónicos continúan desarrollándose hacia la miniaturización y el alto rendimiento, el rendimiento de las placas de circuito, como soporte principal de los sistemas electrónicos, afecta directamente la calidad operativa general del equipo. La tecnología de recubrimiento de placas de circuito, como medio importante para mejorar el rendimiento de las placas de circuito, está recibiendo cada vez más atención. Desempeña un papel clave para garantizar un funcionamiento estable y extender la vida útil de los dispositivos electrónicos al cubrir la superficie de la placa de circuito con una o más películas delgadas de materiales específicos, dotando a la placa de circuito de nuevas características funcionales como conductividad mejorada, resistencia a la oxidación mejorada y soldabilidad mejorada.
1, El propósito y la importancia del recubrimiento de la placa de circuito.
(1) Proteger las placas de circuito de la erosión ambiental.
Durante el uso de las placas de circuito, se enfrentarán a varios factores ambientales complejos, como aire húmedo, gases corrosivos, polvo, etc. Estos factores erosionarán gradualmente las líneas metálicas en la superficie de la placa de circuito, provocando oxidación de la lámina de cobre, corrosión de las líneas y, en última instancia, provocando fallas en el circuito. El recubrimiento puede formar una película protectora densa en la superficie de la placa de circuito, aislando eficazmente el contacto directo entre el entorno externo y la placa de circuito y ralentizando la tasa de oxidación y corrosión del metal. Por ejemplo, en entornos hostiles, como zonas costeras o alrededor de empresas químicas, las placas de circuito recubiertas pueden tener una vida útil varias veces mayor que las placas de circuito no revestidas.
(2) Mejorar el rendimiento eléctrico de las placas de circuito.
Algunos materiales de revestimiento tienen buena conductividad. Al recubrir la superficie de la placa de circuito con estos materiales, se puede reducir la resistencia del circuito y se puede mejorar la eficiencia y estabilidad de la transmisión de la señal. En los circuitos de alta-frecuencia, la velocidad de transmisión de la señal es rápida y la frecuencia alta, lo que requiere una adaptación de impedancia extremadamente alta del circuito. Un recubrimiento adecuado puede optimizar las características de impedancia del circuito, reducir la reflexión y la pérdida de la señal y garantizar una transmisión de alta-calidad de señales de alta-frecuencia. Además, algunos recubrimientos también tienen propiedades aislantes, que pueden formar una capa aislante en la placa de circuito, aislar líneas con diferentes potenciales, prevenir cortocircuitos y mejorar aún más la confiabilidad eléctrica de la placa de circuito.
(3) Mejorar la soldabilidad de las placas de circuito.
Una buena soldabilidad es la clave para garantizar una conexión confiable entre los componentes electrónicos y las placas de circuito durante el proceso de ensamblaje de las placas de circuito. Sin embargo, la oxidación, la contaminación y otros problemas en la superficie de la placa de circuito pueden reducir su soldabilidad, lo que provoca defectos como soldadura deficiente y soldadura virtual. El recubrimiento puede eliminar los óxidos de la superficie de las placas de circuito, formando una capa superficial que es fácil de soldar, mejorando la humectación y la unión entre la soldadura y las placas de circuito, haciendo que el proceso de soldadura sea más fluido y mejorando la eficiencia del ensamblaje y la calidad del producto.
2, tipos comunes de revestimiento de placas de circuito
(1) Chapado en oro con níquel químico
El baño químico de níquel-oro es uno de los procesos de recubrimiento más utilizados en la industria actual de placas de circuito. Este proceso primero deposita una capa de níquel en la superficie de la placa de circuito mediante un revestimiento químico, con un espesor generalmente de entre 3 y 5 μm. La capa de níquel tiene buena resistencia al desgaste y a la corrosión, lo que puede proporcionar protección preliminar a la placa de circuito. Mientras tanto, la presencia de una capa de níquel puede evitar que el cobre se difunda en la capa de oro, evitando la decoloración y la degradación del rendimiento de la capa de oro. Sobre la capa de níquel, se deposita una capa de oro mediante una reacción de desplazamiento, con un espesor que normalmente oscila entre 0,05 y 0,1 µm. La capa de oro tiene excelente resistencia a la oxidación, conductividad y soldabilidad, lo que puede proteger eficazmente la capa de níquel. Durante el proceso de soldadura de componentes electrónicos, la capa de oro puede disolverse rápidamente en la soldadura, logrando buenos resultados de soldadura. El proceso de chapado en oro con níquel no electrolítico es adecuado para placas de circuito que requieren una gran planitud de superficie, soldabilidad y confiabilidad, como placas base de computadoras, placas de circuitos de teléfonos móviles, etc.
(2) Recubrimiento químico de níquel-paladio
El proceso de enchapado químico de níquel-paladio se desarrolla en base al proceso de enchapado químico de níquel-oro. En comparación con el proceso ENIG, añade una capa de paladio entre la capa de níquel y la capa de oro, con un espesor que generalmente oscila entre 0,05 y 0,1 μm. La adición de una capa de paladio puede suprimir eficazmente la aparición del fenómeno del "disco negro". El fenómeno del "disco negro" se refiere al contenido desigual de fósforo en la superficie de la capa de níquel o la reacción química entre la capa de níquel y la capa de oro en ambientes de alta temperatura y alta humedad en la tecnología ENIG, lo que hace que la superficie de la capa de níquel se vuelva negra, afectando así el rendimiento de la soldadura y la confiabilidad de la placa de circuito. La capa de paladio en el proceso ENEPIG puede prevenir reacciones adversas entre el níquel y el oro, mejorando la estabilidad y confiabilidad del recubrimiento. Este proceso es adecuado para campos que requieren una confiabilidad extremadamente alta, como el aeroespacial, equipos médicos, etc.
(3) Película protectora de soldabilidad orgánica
La película protectora de soldabilidad orgánica es un proceso de recubrimiento que recubre películas delgadas orgánicas en la superficie de las placas de circuito. El espesor de la película OSP es extremadamente delgado, generalmente entre 0,2 y 0,5 μm. Forma una película orgánica transparente en la superficie del cobre mediante métodos químicos, que puede proteger el cobre de la oxidación durante un cierto período de tiempo y puede descomponerse rápidamente durante la soldadura sin afectar el efecto de la soldadura. La tecnología OSP tiene las ventajas de bajo costo, proceso simple y protección ambiental, y es adecuada para placas de circuito que son sensibles a los costos y tienen ciertos requisitos de soldabilidad, como placas de circuito en electrónica de consumo, electrodomésticos comunes y otros campos. Sin embargo, la capacidad antioxidante de la película OSP es relativamente débil y su tiempo de almacenamiento es limitado. Generalmente, la soldadura y el montaje deben completarse en un corto período de tiempo después del recubrimiento.
(4) Precipitación química de plata.
El proceso de deposición de plata deposita una fina capa de plata en la superficie de la placa de circuito mediante una reacción de desplazamiento. La capa de plata tiene una excelente conductividad (solo superada por el oro) y soldabilidad, lo que puede reducir eficazmente la resistencia de la línea y mejorar el rendimiento de transmisión de la señal. Sin embargo, la estabilidad química de la capa de plata es pobre y propensa a la oxidación o sulfuración, por lo que a menudo es necesario aplicar agentes protectores orgánicos o realizar un tratamiento de inmersión en oro para extender su vida útil. Este proceso es adecuado para circuitos de alta-frecuencia (como 5G y equipos de comunicación por satélite), pero se requiere un diseño cuidadoso en ambientes con alta humedad y alto contenido de azufre para evitar la migración de plata o la corrosión.
3, el proceso de recubrimiento de placas de circuito.
(1) Preprocesamiento
El pretratamiento es el paso básico del recubrimiento de la placa de circuito, cuyo objetivo es eliminar impurezas como aceite, óxidos, polvo, etc. en la superficie de la placa de circuito, para lograr un estado limpio y activado, y proporcionar una buena base para los procesos de recubrimiento posteriores. El pretratamiento generalmente incluye procesos como eliminación de aceite, micrograbado, lavado con ácido y lavado con agua. El proceso de desengrasado utiliza solventes alcalinos u orgánicos para eliminar las manchas de aceite de la superficie de la placa de circuito; El proceso de micrograbado elimina la capa de óxido y ligeras rebabas en la superficie de la placa de circuito a través de la corrosión química, aumenta la rugosidad de la superficie y mejora la adhesión entre el revestimiento y la placa de circuito; El proceso de decapado se utiliza para eliminar aún más los óxidos de la superficie del metal y ajustar la acidez o alcalinidad de la superficie; El proceso de lavado con agua se utiliza para limpiar y eliminar reactivos químicos residuales de los pasos anteriores.
(2) Recubrimiento
Según los diferentes tipos de revestimiento se utilizan los correspondientes procesos de revestimiento. Tomando como ejemplo el niquelado químico, después de completar el pre-tratamiento, la placa de circuito se sumerge en una solución de niquelado químico que contiene sales de níquel, agentes reductores, agentes quelantes y otros componentes. En condiciones apropiadas de temperatura (generalmente 80-90 grados) y pH (generalmente 4,5-5,5), el agente reductor reduce los iones de níquel en la superficie de la placa de circuito, depositando una capa de níquel. Una vez completado el niquelado, transfiera la placa de circuito a una solución de niquelado y deposite una capa de oro en la superficie de la capa de níquel mediante una reacción de desplazamiento. Durante el proceso de recubrimiento, es necesario controlar estrictamente los parámetros del proceso, como la composición de la solución, la temperatura, el valor del pH y el tiempo, para garantizar que el espesor, la uniformidad y la calidad del recubrimiento cumplan con los requisitos.
(3) Postprocesamiento
El postratamiento incluye principalmente procesos como lavado, secado y prueba con agua. El lavado con agua se utiliza para eliminar soluciones de recubrimiento residuales y reactivos químicos en la superficie de las placas de circuito, para evitar sus efectos adversos en el rendimiento de las placas de circuito; El secado es el proceso de eliminar la humedad de la superficie de la placa de circuito para evitar que la humedad residual cause oxidación u otros problemas de calidad; El proceso de prueba evalúa exhaustivamente la calidad del recubrimiento a través de varios métodos de prueba, como inspección visual, medición del espesor de la película, pruebas de soldabilidad, pruebas de conductividad, etc., para garantizar que la placa de circuito recubierta cumpla con los requisitos de diseño y los estándares de uso.