Saat ini, seiring dengan perkembangan perangkat elektronik menuju miniaturisasi dan kinerja tinggi, kinerja papan sirkuit, sebagai pembawa inti sistem elektronik, secara langsung mempengaruhi kualitas operasional peralatan secara keseluruhan. Teknologi pelapisan papan sirkuit, sebagai sarana penting untuk meningkatkan kinerja papan sirkuit, semakin mendapat perhatian. Ini memainkan peran penting dalam memastikan pengoperasian yang stabil dan memperpanjang masa pakai perangkat elektronik dengan menutupi permukaan papan sirkuit dengan satu atau lebih film tipis dari bahan tertentu, memberikan papan sirkuit dengan karakteristik fungsional baru seperti peningkatan konduktivitas, peningkatan ketahanan oksidasi, dan peningkatan kemampuan solder.
1, Tujuan dan pentingnya pelapisan papan sirkuit
(1) Lindungi papan sirkuit dari erosi lingkungan
Selama penggunaan papan sirkuit, mereka akan menghadapi berbagai faktor lingkungan yang kompleks, seperti udara lembab, gas korosif, debu, dll. Faktor-faktor ini secara bertahap akan mengikis garis logam pada permukaan papan sirkuit, menyebabkan oksidasi foil tembaga, garis korosi, dan pada akhirnya menyebabkan kegagalan sirkuit. Pelapisan dapat membentuk lapisan pelindung padat pada permukaan papan sirkuit, secara efektif mengisolasi kontak langsung antara lingkungan luar dan papan sirkuit, serta memperlambat laju oksidasi dan korosi logam. Misalnya, di lingkungan yang keras seperti daerah pesisir atau di sekitar perusahaan kimia, papan sirkuit berlapis dapat memiliki masa pakai beberapa kali lebih lama dibandingkan papan sirkuit tidak dilapisi.
(2) Meningkatkan kinerja kelistrikan papan sirkuit
Beberapa bahan pelapis mempunyai konduktivitas yang baik. Dengan melapisi permukaan papan sirkuit dengan bahan-bahan ini, resistansi rangkaian dapat dikurangi, dan efisiensi serta stabilitas transmisi sinyal dapat ditingkatkan. Dalam rangkaian-frekuensi tinggi, kecepatan transmisi sinyal cepat dan frekuensi tinggi, sehingga memerlukan pencocokan impedansi rangkaian yang sangat tinggi. Pelapisan yang sesuai dapat mengoptimalkan karakteristik impedansi rangkaian, mengurangi pantulan dan kehilangan sinyal, serta memastikan transmisi sinyal frekuensi tinggi-berkualitas tinggi. Selain itu, beberapa pelapis juga memiliki sifat insulasi, yang dapat membentuk lapisan insulasi pada papan sirkuit, mengisolasi jalur dengan potensi berbeda, mencegah korsleting, dan selanjutnya meningkatkan keandalan kelistrikan papan sirkuit.
(3) Meningkatkan kemampuan solder papan sirkuit
Kemampuan solder yang baik adalah kunci untuk memastikan koneksi yang andal antara komponen elektronik dan papan sirkuit selama proses perakitan papan sirkuit. Namun, oksidasi, kontaminasi, dan masalah lain pada permukaan papan sirkuit dapat mengurangi kemampuan menyoldernya, sehingga menyebabkan cacat seperti penyolderan yang buruk dan penyolderan virtual. Pelapisan dapat menghilangkan oksida dari permukaan papan sirkuit, membentuk lapisan permukaan yang mudah disolder, meningkatkan pembasahan dan ikatan antara solder dan papan sirkuit, membuat proses penyolderan lebih lancar, dan meningkatkan efisiensi perakitan dan kualitas produk.
2, Jenis umum pelapisan papan sirkuit
(1) Pelapisan emas nikel kimia
Pelapisan emas nikel kimia adalah salah satu proses pelapisan yang banyak digunakan di industri papan sirkuit saat ini. Proses ini pertama-tama mengendapkan lapisan nikel pada permukaan papan sirkuit melalui pelapisan kimia, dengan ketebalan umumnya antara 3-5 μm. Lapisan nikel memiliki ketahanan aus dan ketahanan korosi yang baik, yang dapat memberikan perlindungan awal pada papan sirkuit. Sementara itu, keberadaan lapisan nikel dapat mencegah tembaga berdifusi ke dalam lapisan emas, sehingga menghindari perubahan warna dan penurunan kinerja lapisan emas. Di atas lapisan nikel, lapisan emas diendapkan melalui reaksi perpindahan, dengan ketebalan biasanya berkisar antara 0,05 hingga 0,1 μm. Lapisan emas memiliki ketahanan oksidasi, konduktivitas, dan kemampuan las yang sangat baik, yang secara efektif dapat melindungi lapisan nikel. Selama proses penyolderan komponen elektronik, lapisan emas dapat dengan cepat larut dalam solder, sehingga menghasilkan hasil penyolderan yang baik. Proses pelapisan emas nikel tanpa listrik cocok untuk papan sirkuit yang memerlukan kerataan permukaan tinggi, kemampuan solder, dan keandalan, seperti motherboard komputer, papan sirkuit ponsel, dll.
(2) Pelapisan paladium nikel kimia
Proses pelapisan kimia nikel paladium dikembangkan berdasarkan proses pelapisan emas nikel kimia. Dibandingkan dengan proses ENIG, proses ini menambahkan lapisan paladium di antara lapisan nikel dan lapisan emas, dengan ketebalan umumnya berkisar antara 0,05-0,1 μm. Penambahan lapisan paladium secara efektif dapat menekan terjadinya fenomena “cakram hitam”. Fenomena "cakram hitam" mengacu pada kandungan fosfor yang tidak merata pada permukaan lapisan nikel atau reaksi kimia antara lapisan nikel dan lapisan emas pada lingkungan bersuhu tinggi dan lembab dalam teknologi ENIG, yang menyebabkan permukaan lapisan nikel menjadi hitam, sehingga mempengaruhi kinerja penyolderan dan keandalan papan sirkuit. Lapisan paladium dalam proses ENEPIG dapat mencegah reaksi merugikan antara nikel dan emas, sehingga meningkatkan stabilitas dan keandalan lapisan. Proses ini cocok untuk bidang yang memerlukan keandalan yang sangat tinggi, seperti dirgantara, peralatan medis, dll.
(3) Film pelindung kemampuan solder organik
Film pelindung kemampuan solder organik adalah proses pelapisan yang melapisi film tipis organik pada permukaan papan sirkuit. Ketebalan film OSP sangat tipis, biasanya antara 0,2-0,5 μm. Ini membentuk film organik transparan pada permukaan tembaga melalui metode kimia, yang dapat melindungi tembaga dari oksidasi untuk jangka waktu tertentu, dan dapat dengan cepat terurai selama pengelasan tanpa mempengaruhi efek pengelasan. Teknologi OSP memiliki keunggulan berbiaya rendah, proses sederhana, dan ramah lingkungan, serta cocok untuk papan sirkuit yang sensitif terhadap biaya dan memiliki persyaratan kemampuan solder tertentu, seperti papan sirkuit pada elektronik konsumen, peralatan rumah tangga biasa, dan bidang lainnya. Namun kapasitas antioksidan film OSP relatif lemah dan waktu penyimpanannya terbatas. Umumnya, pengelasan dan perakitan harus diselesaikan dalam waktu singkat setelah pelapisan.
(4) Pengendapan kimia perak
Proses pengendapan perak mengendapkan lapisan tipis perak pada permukaan papan sirkuit melalui reaksi perpindahan. Lapisan perak memiliki konduktivitas yang sangat baik (kedua setelah emas) dan kemampuan menyolder, yang secara efektif dapat mengurangi hambatan saluran dan meningkatkan kinerja transmisi sinyal. Namun, stabilitas kimia lapisan perak buruk dan rentan terhadap oksidasi atau sulfurisasi, sehingga sering kali perlu menggunakan bahan pelindung organik atau melakukan perawatan perendaman emas untuk memperpanjang umurnya. Proses ini cocok untuk sirkuit frekuensi tinggi-(seperti 5G dan peralatan komunikasi satelit), namun desain yang cermat diperlukan di lingkungan dengan kelembapan tinggi/sulfur tinggi untuk menghindari migrasi perak atau korosi.
3, Proses pelapisan papan sirkuit
(1) Pra pemrosesan
Pra-perawatan adalah langkah dasar pelapisan papan sirkuit, yang bertujuan untuk menghilangkan kotoran seperti minyak, oksida, debu, dll. pada permukaan papan sirkuit, sehingga mencapai keadaan bersih dan aktif, serta memberikan landasan yang baik untuk proses pelapisan selanjutnya. Pra-perawatan biasanya mencakup proses seperti penghilangan minyak, etsa mikro, pencucian asam, dan pencucian air. Proses degreasing menggunakan pelarut alkali atau organik untuk menghilangkan noda minyak dari permukaan papan sirkuit; Proses etsa mikro menghilangkan lapisan oksida dan sedikit gerinda pada permukaan papan sirkuit melalui korosi kimia, meningkatkan kekasaran permukaan, dan meningkatkan daya rekat antara lapisan dan papan sirkuit; Proses pengawetan digunakan untuk menghilangkan oksida lebih lanjut dari permukaan logam dan mengatur keasaman atau alkalinitas permukaan; Proses pencucian air digunakan untuk membersihkan dan menghilangkan sisa reagen kimia dari langkah sebelumnya.
(2) Pelapisan
Menurut jenis pelapisan yang berbeda, proses pelapisan yang sesuai digunakan untuk pelapisan. Mengambil contoh pelapisan nikel tanpa listrik, setelah menyelesaikan pra-perlakuan, papan sirkuit direndam dalam larutan pelapisan nikel tanpa listrik yang mengandung garam nikel, zat pereduksi, zat pengkhelat, dan komponen lainnya. Di bawah kondisi suhu yang sesuai (biasanya 80-90 derajat) dan pH (biasanya 4,5-5,5), ion nikel direduksi oleh zat pereduksi pada permukaan papan sirkuit, mengendapkan lapisan nikel. Setelah pelapisan nikel selesai, pindahkan papan sirkuit ke larutan pelapisan emas dan simpan lapisan emas pada permukaan lapisan nikel melalui reaksi perpindahan. Selama proses pelapisan, parameter proses seperti komposisi larutan, suhu, nilai pH, dan waktu perlu dikontrol secara ketat untuk memastikan bahwa ketebalan, keseragaman, dan kualitas pelapisan memenuhi persyaratan.
(3) Pasca pemrosesan
Pasca perawatan terutama mencakup proses seperti pencucian air, pengeringan, dan pengujian. Pencucian air digunakan untuk menghilangkan sisa larutan pelapis dan reagen kimia pada permukaan papan sirkuit, untuk mencegah dampak buruknya terhadap kinerja papan sirkuit; Pengeringan adalah proses menghilangkan kelembapan dari permukaan papan sirkuit untuk mencegah sisa kelembapan yang menyebabkan karat atau masalah kualitas lainnya; Proses pengujian secara komprehensif mengevaluasi kualitas lapisan melalui berbagai metode pengujian, seperti inspeksi visual, pengukuran ketebalan film, pengujian kemampuan solder, pengujian konduktivitas, dll., untuk memastikan bahwa papan sirkuit yang dilapisi memenuhi persyaratan desain dan standar penggunaan.