La tecnología de recubrimiento de PCB no solo está relacionada con la apariencia de la placa de circuito, sino también con el factor central que determina su rendimiento eléctrico, confiabilidad y vida útil. Con el desarrollo de dispositivos electrónicos hacia la miniaturización, alto rendimiento y alta confiabilidad.
Cobrizado químico: la piedra angular para lograr una metalización de superficies no-conductoras
El revestimiento de cobre químico, también conocido como revestimiento de cobre no electrolítico, es un proceso clave en la fabricación de placas de circuito impreso para lograr{0}}conductividad por orificios y metalización de superficies. El principio se basa en una reacción de oxidación-reducción autocatalítica, donde los iones de cobre se reducen a cobre metálico y se depositan en la superficie del sustrato bajo la acción de un agente reductor específico. Este proceso no requiere una fuente de energía externa y puede formar uniformemente una capa de cobre en superficies no-conductoras, como materiales de sustrato aislantes. Para placas de circuito impreso con grandes proporciones de profundidad de orificio a diámetro, las ventajas del revestimiento de cobre no electrolítico son particularmente significativas. Puede garantizar que todas las partes de la pared del orificio puedan obtener un recubrimiento uniforme, proporcionando una buena capa inferior conductora para el posterior proceso de revestimiento de cobre y asegurando una conexión confiable del circuito en toda la placa de circuito. En la fabricación de placas de interconexión de alta-densidad, el revestimiento de cobre no electrolítico se utiliza para el procesamiento de orificios ciegos para lograr conexiones eléctricas entre circuitos finos y cumplir con los requisitos de integración más altos de los dispositivos electrónicos.
Galvanoplastia de níquel-oro: creación de conexiones eléctricas y capas protectoras de alta-calidad
El proceso de galvanoplastia con níquel-oro se utiliza ampliamente en la fabricación de placas de circuito impreso. Primero, se galvaniza una capa de níquel sobre la superficie conductora de la placa de circuito impreso. La función principal de la capa de níquel es bloquear la difusión entre el oro y el cobre, evitar la degradación del rendimiento causada por la difusión del oro y el cobre y proporcionar un buen sustrato para mejorar la adhesión de recubrimientos posteriores. Luego se galvaniza una capa de oro, lo que mejora enormemente el rendimiento de la placa de circuito debido a su excelente conductividad, soldabilidad y resistencia a la oxidación. En circuitos de alta-frecuencia, la capa de oro puede reducir eficazmente la pérdida de señal y garantizar una transmisión de señal de alta-calidad. Para algunas interfaces de placas de circuito impreso que se conectan y desconectan con frecuencia, como las interfaces USB en las placas base de las computadoras, las interfaces de carga y datos de los teléfonos móviles, el niquelado puede resistir el desgaste durante el proceso de conexión y mantener conexiones eléctricas estables. Las placas de circuito impreso que funcionan en entornos hostiles, como placas de circuito en equipos de control industrial y dispositivos electrónicos automotrices, tienen recubrimientos de níquel-oro resistentes a la corrosión-que pueden resistir la invasión de medios corrosivos en el medio ambiente, protegiendo el funcionamiento estable de la placa de circuito. Según los diferentes escenarios de aplicación, la galvanoplastia de oro con níquel se puede dividir en chapado en oro blando y chapado en oro duro. El oro blando (oro puro, con un color de superficie más oscuro) se usa principalmente para unir cables de oro durante el empaquetado de chips, mientras que el oro duro (que contiene elementos como el cobalto, con una superficie brillante y resistente al desgaste-) se usa comúnmente para interconexiones eléctricas en uniones sin soldadura, como el área de los dedos de oro.
Niquelado químico/oro por inmersión: proporcionando un rendimiento eléctrico estable-a largo plazo
El proceso de niquelado no electrolítico/oro por inmersión puede formar una capa gruesa y eléctricamente fuerte de aleación de níquel-oro sobre la superficie de cobre, lo que proporciona una protección efectiva-a largo plazo para la placa de circuito impreso. A diferencia de otros procesos que solo sirven como barreras antioxidantes, este proceso puede mantener un buen rendimiento eléctrico durante el uso a largo plazo-de las placas de circuito impreso. La función clave del niquelado es evitar la difusión mutua entre el oro y el cobre. Sin una barrera de capa de níquel, el oro se difundirá en el cobre en un corto período de tiempo, afectando gravemente el rendimiento de la placa de circuito. Al mismo tiempo, la capa de níquel tiene cierta resistencia, incluso con un espesor de solo 5 um, puede controlar eficazmente la expansión de la placa de circuito en la dirección z-en ambientes de alta temperatura y evitar la disolución del cobre, lo cual es muy beneficioso para la soldadura sin plomo-. En la fabricación de placas de circuito impreso de dispositivos electrónicos con requisitos de confiabilidad extremadamente altos, como sistemas electrónicos aeroespaciales y servidores de alta gama, el proceso de niquelado no electrolítico/oro por inmersión se usa ampliamente debido a sus excelentes ventajas de rendimiento. El flujo del proceso es relativamente complejo e implica múltiples pasos, como decapado y limpieza con ácido, micrograbado, preinmersión, activación, niquelado químico, inmersión en oro químico, etc. Debe funcionar en seis tanques de productos químicos, utilizando casi cien productos químicos, y los requisitos de control del proceso son extremadamente estrictos.
Sinking Silver: Combinando excelente rendimiento y ventajas tecnológicas
El proceso de deposición de plata se encuentra entre el recubrimiento orgánico y el níquel no electrolítico/oro por inmersión y tiene ventajas únicas. Este proceso es relativamente simple y rápido y forma una capa de recubrimiento de plata pura de nivel casi submicrónico en la superficie de la placa de circuito impreso mediante una reacción de desplazamiento. La capa de plata puede proporcionar un buen rendimiento eléctrico y soldabilidad para placas de circuito impreso en entornos complejos como calor, humedad y contaminación, pero su superficie perderá brillo con el tiempo. Debido a la ausencia de una capa de níquel debajo de la capa de plata, la resistencia física de la plata depositada es ligeramente inferior a la del proceso de niquelado no electrolítico/oro por inmersión. Durante el proceso de deposición parcial de plata, se agregan algunos compuestos orgánicos principalmente para prevenir la corrosión de la plata y eliminar problemas de migración de plata. Aunque el contenido de compuestos orgánicos en esta capa es muy bajo, normalmente menos del 1% en peso, juega un papel importante en la mejora de la estabilidad y fiabilidad de la capa de deposición de plata. En la fabricación de placas de circuito impreso de algunos productos electrónicos de consumo que son sensibles al costo y tienen ciertos requisitos de rendimiento eléctrico y soldabilidad, el proceso de deposición de plata tiene una alta rentabilidad-.
Deposición de estaño: solución de problemas tradicionales
El proceso de deposición de estaño tiene potencial de desarrollo en la fabricación de placas de circuito impreso porque la capa de estaño puede combinar bien con diversos materiales de soldadura a base de estaño. El proceso inicial de deposición de estaño tenía serios problemas con los bigotes de estaño y, durante el proceso de soldadura, los bigotes de estaño y la migración del estaño podían causar riesgos de confiabilidad, limitando en gran medida su aplicación. Pero con el avance de la tecnología, al agregar aditivos orgánicos a la solución de deposición de estaño, la estructura de la capa de estaño se transforma en partículas, superando con éxito el problema de los bigotes de estaño, y al mismo tiempo posee buena estabilidad térmica y soldabilidad. El proceso de deposición de estaño puede formar compuestos intermetálicos planos de cobre y estaño, dotándolos de una soldabilidad comparable a la nivelación con aire caliente, sin los problemas de planitud que son problemáticos con la nivelación con aire caliente y sin el problema de la difusión del metal en el niquelado químico/oro por inmersión. Sin embargo, los platos de hojalata no deben almacenarse durante mucho tiempo. En algunos productos electrónicos que requieren una alta soldabilidad y tienen pequeñas limitaciones de tiempo de almacenamiento, como la fabricación de placas de circuitos de prueba para uso a corto plazo-, se ha aplicado el proceso de deposición de estaño.
Revestimiento orgánico: una opción económica y práctica de protección
El recubrimiento orgánico, también conocido como máscara de soldadura orgánica, es una capa de película orgánica que se cultiva sobre una superficie de cobre desnuda y limpia mediante métodos químicos. Esta capa de película puede prevenir eficazmente la oxidación, el choque térmico, la humedad y proteger la superficie de cobre de la oxidación (oxidación o vulcanización, etc.) en ambientes normales. Durante la soldadura posterior a altas temperaturas, el fundente puede eliminarlo rápidamente, lo que permite que la superficie de cobre limpia se una rápidamente con la soldadura fundida para formar uniones de soldadura. La tecnología OSP es simple, rentable-y ampliamente utilizada en la industria. Las primeras moléculas de OSP eran principalmente sustancias como imidazol y benzotriazol que actuaban como inhibidores de la oxidación, mientras que las moléculas más recientes son en su mayoría bencimidazol. Para lograr una soldadura por reflujo múltiple, es necesario formar múltiples capas de recubrimiento orgánico en la superficie de cobre, lo que requiere la adición de líquido de cobre en el baño químico. Durante el proceso de recubrimiento, la primera capa absorbe cobre y las moléculas de recubrimiento orgánico posteriores se combinan con el cobre en secuencia, formando finalmente capas de recubrimiento orgánico de hasta veinte o incluso cientos de capas. El flujo del proceso incluye pasos como desengrasado, micrograbado, lavado con ácido, limpieza con agua pura, recubrimiento orgánico y limpieza, y el control del proceso es relativamente sencillo en comparación con otros procesos de tratamiento de superficies. Sin embargo, el OSP también tiene ciertas limitaciones, como la película protectora extremadamente delgada que se forma, que es propensa a rayones o abrasiones, y después de múltiples soldaduras a alta temperatura-, la película de OSP en la placa de conexión no soldada puede decolorarse o agrietarse, lo que afecta la soldabilidad y la confiabilidad.