En el proceso de fabricación de PCB, la tecnología de tratamiento de superficies no solo afecta la soldabilidad y la resistencia a la corrosión de la PCB, sino que también tiene un profundo impacto en su rendimiento eléctrico y su confiabilidad-a largo plazo. Con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica,procesos de tratamiento de superficies de PCBestán en constante evolución para cumplir con mayores requisitos de rendimiento y estándares medioambientales.
Nivelación de aire caliente
Nivelación con aire caliente, también conocida como nivelación de soldadura con aire caliente, comúnmente conocida como pulverización de estaño. Este proceso implica recubrir la superficie de la PCB con soldadura de plomo y estaño fundido - hoy en día, la soldadura sin plomo-se usa más comúnmente debido a requisitos ambientales. Luego, se utiliza aire comprimido calentado para nivelar la soldadura, formando una capa de recubrimiento que puede resistir eficazmente la oxidación del cobre y proporcionar una excelente soldabilidad. Durante el aire acondicionado caliente, la soldadura interactúa con el cobre para formar un compuesto metálico de cobre y estaño en la unión, con un espesor de aproximadamente 1 a 2 mil.
Este proceso se divide en tipos verticales y horizontales. Se considera ampliamente que el recubrimiento horizontal tiene ventajas debido a su recubrimiento más uniforme y a la capacidad de lograr una producción automatizada. El proceso general incluye pasos como micrograbado, precalentamiento, recubrimiento fundente, pulverización de estaño y limpieza. El proceso de nivelación con aire caliente está maduro, tiene suficiente suministro, costo relativamente bajo y buena soldabilidad, es adecuado para soldadura sin plomo-y es uno de los métodos de tratamiento de superficies más utilizados en la industria. Sin embargo, su superficie no es lo suficientemente lisa, lo que dificulta la soldadura de componentes de paso fino, y el HASL que contiene plomo también enfrenta problemas ambientales.
Recubrimiento orgánico
El recubrimiento orgánico es el proceso de hacer crecer químicamente una capa de película orgánica sobre una superficie de cobre desnuda y limpia. Esta capa de película es como un guardián leal, con resistencia a la oxidación, resistencia al choque térmico y resistencia a la humedad, que puede proteger eficazmente la superficie de cobre de la corrosión como la oxidación o la vulcanización en ambientes normales. Al mismo tiempo, en el posterior entorno de soldadura a alta temperatura-, el fundente puede eliminarlo rápidamente, dando paso al trabajo de soldadura.
El proceso de recubrimiento orgánico ha sido ampliamente utilizado en la industria debido a sus importantes ventajas de proceso simple y bajo costo. Las primeras moléculas de recubrimiento orgánico eran principalmente imidazol y benzotriazol, que tenían efectos antioxidantes. Hoy en día, las nuevas moléculas son principalmente bencimidazol. Para garantizar la capacidad de resistir múltiples soldaduras por reflujo, 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. Primero, cubra la primera capa, que adsorbe el cobre. Luego, la segunda capa de moléculas de recubrimiento orgánico se combina con cobre y se apila capa por capa hasta que se forma una estructura de veinte o incluso cientos de conjuntos de moléculas de recubrimiento orgánico. Sin embargo, la resistencia a la corrosión del recubrimiento OSP es relativamente débil y se debe prestar especial atención a las condiciones durante el almacenamiento y uso.
Niquelado químico/oro por inmersión
El proceso de niquelado no electrolítico/oro por inmersión es una capa cuidadosamente envuelta de una aleación de níquel-oro gruesa y eléctricamente excelente sobre la superficie de cobre, como colocar una "armadura" fuerte en la PCB, que puede proporcionar una protección confiable para la PCB durante mucho tiempo. A diferencia del OSP, que solo sirve como una simple capa de barrera antioxidante, el niquelado químico/oro por inmersión puede mantener un buen rendimiento eléctrico durante el uso a largo plazo-de las PCB y tiene una mayor resistencia a los cambios ambientales.
La razón del niquelado es que existe una difusión mutua entre el oro y el cobre, y la capa de níquel puede actuar como una fuerte barrera para prevenir eficazmente esta difusión. Sin la barrera de una capa de níquel, el oro puede convertirse en cobre en tan sólo unas horas. Además, el niquelado no electrolítico/oro por inmersión tiene muchos beneficios, como la alta resistencia del níquel. Solo el níquel de 5 um de espesor puede controlar eficazmente la expansión en la dirección Z a altas temperaturas, al mismo tiempo que previene la disolución del cobre, lo cual es particularmente ventajoso para la soldadura sin plomo-. El proceso general de esta tecnología incluye pasos como decapado y limpieza con ácido, micrograbado, preinmersión, activación, niquelado químico e inmersión química en oro. El proceso implica seis tanques de productos químicos y casi un centenar de productos químicos, lo que hace que el proceso sea relativamente complejo.
Inmersión en plata
El proceso de inmersión en plata se encuentra entre OSP y niquelado/dorado no electrolítico, y su proceso es relativamente simple y rápido. La inmersión en plata en realidad se logra mediante reacciones de desplazamiento, formando una capa de recubrimiento de plata pura de nivel casi submicrónico en la superficie de la PCB. En ocasiones se añaden algunos compuestos orgánicos durante el proceso de inmersión en plata, principalmente para prevenir la corrosión de la plata y eliminar problemas de migración de plata. Sin embargo, esta fina capa de compuestos orgánicos suele ser difícil de medir con precisión y el análisis muestra que su proporción en peso es inferior al 1%.
Incluso cuando se expone a entornos complejos como calor, humedad y contaminación, la capa de plata formada por el proceso de inmersión aún puede exhibir buenas propiedades eléctricas y soldabilidad, pero su brillo puede disminuir. Debido a la ausencia de una capa de níquel debajo de la capa de plata, la plata por inmersión no es tan fuerte físicamente como el niquelado no electrolítico o el oro por inmersión.
inmersión de estaño
Dado que actualmente todos los materiales de soldadura se basan en estaño y la capa de estaño se adapta perfectamente a cualquier tipo de soldadura, desde esta perspectiva el proceso de inmersión en estaño tiene amplias perspectivas de desarrollo. Sin embargo, en el pasado, las PCB tratadas con tecnología de inmersión en estaño eran propensas a tener problemas con los bigotes de estaño. Durante el proceso de soldadura, los fenómenos de bigotes de estaño y migración de estaño plantearon serios desafíos a la confiabilidad, lo que limitó en gran medida la aplicación de la tecnología de inmersión de estaño. Posteriormente, al agregar aditivos orgánicos a la solución de inmersión de estaño, la estructura de la capa de estaño se transformó exitosamente en partículas, superando efectivamente las dificultades-mencionadas anteriormente y también dotando al proceso de inmersión de estaño con buena estabilidad térmica y soldabilidad.
El proceso de inmersión de estaño puede formar compuestos intermetálicos planos de cobre y estaño, lo que hace que la inmersión de estaño sea comparable a la nivelación con aire caliente en términos de soldabilidad, sin los problemas de planitud que son problemáticos con la nivelación con aire caliente y sin los peligros ocultos de la difusión del metal en el niquelado químico/oro por inmersión. Sin embargo, el tiempo de almacenamiento de las placas de estaño sumergidas es limitado y, si se dejan demasiado tiempo, se formará óxido de estaño en su superficie, lo que afectará el efecto de soldadura. Por tanto, es necesario seguir estrictamente el orden de inmersión del estaño durante el montaje.
Otros procesos de tratamiento de superficies
Oro níquel galvanizado
La galvanoplastia con níquel-oro puede considerarse como el "hermano mayor" de la tecnología de tratamiento de superficies de PCB, que ha existido desde el nacimiento de la PCB y gradualmente derivó otros procesos. Este proceso implica galvanizar una capa de níquel en la superficie del conductor de la PCB, seguido de galvanoplastia con una capa de oro. La función principal del niquelado es evitar la difusión entre el oro y el cobre. Hoy en día, el oro con níquel galvanizado se divide principalmente en dos categorías: una es el chapado en oro blando, que se utiliza principalmente para el chapado de alambre de oro durante el envasado de chips; El otro tipo es el chapado en oro duro, que se utiliza principalmente para interconexión eléctrica en uniones sin soldadura, como los dedos de oro. Cabe señalar que, en circunstancias normales, las operaciones de soldadura pueden hacer que el oro galvanizado se vuelva quebradizo, acortando así su vida útil. Por lo tanto, se debe evitar en la medida de lo posible la soldadura sobre oro galvanizado; Sin embargo, la probabilidad de fragilización en el niquelado no electrolítico/oro por inmersión es relativamente baja debido a la capa de oro delgada y uniforme.
Chapado químico de paladio
El proceso de niquelado no electrolítico es bastante similar al del niquelado no electrolítico. El principio fundamental es utilizar un agente reductor, como dihidrógenofosfato de sodio, para reducir los iones de paladio a paladio en una superficie catalíticamente activa. El paladio recién generado también puede servir como catalizador para promover la reacción continua, obteniendo así capas de paladio de cualquier espesor. El revestimiento químico de paladio tiene las ventajas de una alta confiabilidad de la soldadura, buena estabilidad térmica y excelente planitud de la superficie. Sin embargo, el paladio es un metal precioso relativamente raro, lo que resulta en un coste relativamente alto para este proceso.