Sebagai pembawa utama transmisi sinyal dan sambungan komponen, stabilitas kinerja papan sirkuit tercetak secara langsung mempengaruhi kualitas pengoperasian peralatan. Namun, bahan logam pada papan sirkuit cetak, terutama kabel tembaga, rentan terhadap reaksi kimia dengan oksigen di udara, sehingga menyebabkan oksidasi. Papan sirkuit cetak yang teroksidasi mungkin mengalami masalah seperti peningkatan resistansi sirkuit dan penurunan kemampuan solder, dan dalam kasus yang parah, bahkan dapat menyebabkan putusnya sirkuit. Oleh karena itu, mengambil langkah-langkah yang efektif secara ilmiah untuk mencegah oksidasi papan sirkuit cetak telah menjadi penghubung penting dalam memastikan keandalan perangkat elektronik.
1, Menganalisis prinsip dan bahaya oksidasi papan sirkuit cetak
Oksidasi papan sirkuit tercetak pada dasarnya adalah reaksi kimia antara bahan logam dan zat seperti oksigen dan kelembapan. Mengambil contoh tembaga, di lingkungan lembab, tembaga pertama-tama bereaksi dengan oksigen membentuk oksida tembaga, yang selanjutnya bergabung dengan karbon dioksida dan air di udara untuk membentuk tembaga karbonat basa. Proses oksidasi ini tidak hanya mengubah sifat fisik dan kimia permukaan logam, tetapi juga merusak struktur kristal logam pada tingkat mikroskopis sehingga menyebabkan penurunan konduktivitas. Untuk sirkuit papan sirkuit cetak presisi, perubahan resistansi kecil yang disebabkan oleh oksidasi dapat menyebabkan distorsi sinyal, penundaan, dan masalah lain dalam transmisi sinyal frekuensi tinggi;{3}} Pada proses pengelasan, lapisan oksida akan menghambat infiltrasi solder dan logam sehingga menyebabkan cacat pengelasan seperti pengelasan virtual dan pengelasan dingin, serta menurunkan tingkat kualifikasi produk.
2, Optimalkan proses perawatan permukaan
(1) Pelapisan emas nikel kimia
Proses pelapisan emas nikel tanpa listrik adalah metode yang umum digunakan untuk mencegah oksidasi papan sirkuit cetak. Proses ini pertama-tama mengendapkan lapisan nikel yang seragam pada permukaan papan sirkuit tercetak, biasanya dengan ketebalan 3-5 mikron. Lapisan nikel memiliki stabilitas kimia yang baik dan secara efektif dapat mengisolasi kontak antara oksigen dan tembaga di bawahnya; Selanjutnya lapisan emas dengan ketebalan sekitar 0,05-0,1 mikron diendapkan pada permukaan lapisan nikel. Sifat kimia emas sangat stabil dan hampir tidak bereaksi dengan oksigen, sehingga semakin meningkatkan efek perlindungannya. Permukaan papan sirkuit cetak yang diberi pelapisan emas nikel tanpa listrik rata dan halus, dengan kemampuan solder yang sangat baik, cocok untuk produk elektronik dengan persyaratan keandalan tinggi, seperti peralatan stasiun pangkalan komunikasi, instrumen elektronik medis, dll. Namun, proses ini memiliki biaya yang relatif tinggi dan persyaratan yang ketat untuk mengontrol komposisi larutan pelapisan dan parameter proses. Pengoperasian yang tidak tepat dapat mengakibatkan kandungan fosfor yang tidak normal pada lapisan nikel dan ketebalan lapisan emas yang tidak merata.
(2) Pelindung kemampuan solder organik
Pelindung kemampuan solder organik adalah lapisan tipis film pelindung organik yang terbentuk pada permukaan tembaga papan sirkuit tercetak, dengan ketebalan hanya 0,2-0,5 mikron. Film pelindung ini dapat secara efektif menekan oksidasi tembaga tanpa mempengaruhi ikatan antara solder dan tembaga selama pengelasan. Teknologi OSP sederhana,-efektif biaya, dan cocok untuk pemasangan kabel papan sirkuit cetak berdensitas tinggi, banyak digunakan dalam produksi papan sirkuit untuk produk elektronik konsumen seperti ponsel cerdas dan tablet. Namun, ketahanan aus dan ketahanan suhu tinggi dari film OSP relatif lemah. Selama penyimpanan dan pengangkutan, perhatian harus diberikan pada kelembapan dan ketahanan gores. Selain itu, masa pakai film OSP terbatas, dan biasanya disarankan untuk menyelesaikan pengelasan dalam waktu 7-10 hari setelah pemrosesan.
(3) Perataan udara panas
Proses perataan udara panas adalah dengan merendam papan sirkuit cetak ke dalam solder cair, kemudian menggunakan udara panas untuk menghilangkan kelebihan solder, sehingga solder menutupi permukaan tembaga secara merata. Lapisan solder yang dibentuk dengan metode ini relatif tebal, yang dapat memberikan perlindungan fisik yang baik untuk tembaga dan menghalangi invasi oksigen. Proses HASL tradisional menggunakan solder yang mengandung timbal, yang secara bertahap digantikan oleh HASL-bebas timbal karena persyaratan lingkungan. Proses perataan udara panas memiliki biaya rendah dan efisiensi produksi yang tinggi, dan cocok untuk papan sirkuit biasa yang tidak memiliki persyaratan ketat untuk kerataan permukaan. Namun, proses ini memiliki masalah seperti kerataan permukaan yang buruk dan pengisian lubang yang tidak mencukupi, dan seiring dengan perkembangan produk elektronik menuju miniaturisasi dan presisi, penerapan proses HASL secara bertahap menjadi terbatas.
3, Penerapan lapisan pelindung
(1) Lapisan cat tiga bukti
Cat tiga bukti (tahan-lembap, antijamur, semprotan anti garam) dapat membentuk lapisan pelindung padat pada permukaan papan sirkuit tercetak, mengisolasi oksigen, kelembapan, dan kontak dengan papan sirkuit. Jenis cat tiga bukti yang umum termasuk poliuretan, akrilik, silikon, dll. Cat tiga bukti poliuretan memiliki ketahanan aus dan fleksibilitas yang baik, cocok untuk perangkat elektronik yang sering memerlukan getaran, seperti papan sirkuit cetak unit kontrol elektronik otomotif; Cat akrilik tiga bukti memiliki kecepatan pengeringan yang cepat dan biaya rendah, dan biasanya digunakan pada produk elektronik konsumen biasa; Cat tiga bukti silikon organik memiliki ketahanan suhu tinggi dan ketahanan korosi kimia yang sangat baik, dan cocok untuk papan sirkuit yang bekerja di lingkungan bersuhu tinggi, seperti papan sirkuit cetak pada peralatan kontrol industri. Dengan menerapkan cat tiga bukti, masa pakai antioksidan pada papan sirkuit cetak dapat diperpanjang secara signifikan, terutama di lingkungan yang keras, di mana efek perlindungannya lebih terasa.
(2) Teknologi pelapisan nano
Teknologi pelapisan nano adalah metode perlindungan jenis baru yang muncul dalam beberapa tahun terakhir. Ia memanfaatkan sifat khusus material berskala nano untuk membentuk lapisan pelindung yang seragam, sangat-tipis, dan berperforma tinggi-pada permukaan papan sirkuit tercetak. Misalnya, lapisan nano graphene, dengan stabilitas kimia dan sifat penghalang yang sangat baik, dapat secara efektif memblokir penetrasi molekul oksigen dan air, sekaligus memiliki konduktivitas dan pembuangan panas yang baik, yang dapat meningkatkan kinerja keseluruhan papan sirkuit cetak sekaligus mencegah oksidasi. Penerapan lapisan nano tidak hanya dapat meningkatkan kapasitas antioksidan pada papan sirkuit cetak, namun juga meningkatkan ketahanan aus, anti-statis, dan sifat lainnya, sehingga cocok untuk produk elektronik-kelas atas seperti peralatan luar angkasa dan papan sirkuit server-performa tinggi.
4, Pengendalian Lingkungan dan Manajemen Penyimpanan
(1) Optimalisasi lingkungan produksi
Mengontrol suhu lingkungan, kelembapan, dan kualitas udara sangat penting dalam proses produksi papan sirkuit cetak. Mengontrol kelembapan relatif di bengkel produksi pada 40% -60% dan menjaga suhu pada 20-25 derajat dapat mengurangi kondensasi uap air pada permukaan papan sirkuit cetak dan menghambat reaksi oksidasi. Pada saat yang sama, pasang peralatan pemurni udara untuk menyaring zat korosif seperti debu, sulfida, nitrogen oksida, dll. di udara, untuk mencegah zat tersebut mempercepat oksidasi papan sirkuit cetak. Untuk produksi papan sirkuit cetak presisi tinggi, bengkel bebas debu dapat digunakan untuk lebih meningkatkan kebersihan lingkungan.
(2) Perlindungan penyimpanan dan transportasi
Selama penyimpanan dan pengangkutan papan sirkuit cetak, tindakan-tahan lembab dan anti-oksidasi harus dilakukan. Gunakan tas-anti lembab untuk mengemas papan sirkuit tercetak dan menempatkan bahan pengering, seperti bahan pengering silikon, di dalam tas untuk menyerap kelembapan; Untuk papan sirkuit cetak yang disimpan dalam waktu lama, kemasan vakum dapat digunakan untuk mengisolasinya dari udara. Selama pengangkutan, hindari getaran dan benturan parah pada papan sirkuit tercetak, cegah kerusakan pada lapisan pelindung permukaan, dan perhatikan pengendalian suhu dan kelembapan di lingkungan pengangkutan untuk memastikan bahwa papan sirkuit tercetak selalu dalam kondisi penyimpanan yang sesuai.