Teknologi pelapisan PCB tidak hanya terkait dengan tampilan papan sirkuit, tetapi juga merupakan faktor inti yang menentukan kinerja kelistrikan, keandalan, dan masa pakainya. Dengan perkembangan perangkat elektronik menuju miniaturisasi, performa tinggi, dan keandalan tinggi.
Pelapisan tembaga kimia: landasan untuk mencapai metalisasi permukaan non{0}}konduktif
Pelapisan tembaga kimia, juga dikenal sebagai pelapisan tembaga tanpa listrik, adalah proses utama dalam pembuatan papan sirkuit cetak yang ingin dicapai melalui-konduktivitas lubang dan metalisasi permukaan. Prinsipnya didasarkan pada reaksi reduksi-oksidasi katalitik mandiri, di mana ion tembaga direduksi menjadi logam tembaga dan diendapkan pada permukaan substrat di bawah aksi zat pereduksi tertentu. Proses ini tidak memerlukan sumber daya eksternal dan dapat membentuk lapisan tembaga secara seragam pada permukaan non-konduktif seperti bahan substrat insulasi. Untuk papan sirkuit tercetak dengan rasio kedalaman lubang terhadap diameter yang besar, keunggulan pelapisan tembaga tanpa listrik sangat signifikan. Hal ini dapat memastikan bahwa semua bagian dinding lubang dapat memperoleh lapisan yang seragam, memberikan lapisan bawah konduktif yang baik untuk proses pelapisan tembaga selanjutnya dan memastikan sambungan sirkuit yang andal di seluruh papan sirkuit. Dalam pembuatan papan interkoneksi kepadatan-tinggi, pelapisan tembaga tanpa listrik digunakan untuk pemrosesan lubang buta guna mencapai sambungan listrik antara sirkuit halus dan memenuhi persyaratan integrasi perangkat elektronik yang lebih tinggi.
Melapisi emas nikel: menciptakan-sambungan listrik dan lapisan pelindung berkualitas tinggi
Proses pelapisan emas nikel banyak digunakan dalam pembuatan papan sirkuit cetak. Pertama, lapisan nikel dilapisi pada permukaan konduktor papan sirkuit tercetak. Fungsi utama lapisan nikel adalah untuk menghalangi difusi antara emas dan tembaga, mencegah penurunan kinerja yang disebabkan oleh difusi tembaga emas, dan menyediakan substrat yang baik untuk meningkatkan daya rekat lapisan berikutnya. Kemudian lapisan emas dilapisi, yang sangat meningkatkan kinerja papan sirkuit karena konduktivitasnya yang sangat baik, kemampuan menyolder, dan ketahanan oksidasi. Di sirkuit-frekuensi tinggi, lapisan emas dapat secara efektif mengurangi kehilangan sinyal dan memastikan transmisi sinyal-berkualitas tinggi. Untuk beberapa antarmuka papan sirkuit cetak yang sering dicolokkan dan dicabut, seperti antarmuka USB pada motherboard komputer, antarmuka pengisian daya dan data pada ponsel, pelapisan nikel dapat menahan keausan selama proses penyumbatan dan menjaga sambungan listrik tetap stabil. papan sirkuit tercetak yang berfungsi di lingkungan yang keras, seperti papan sirkuit pada peralatan kontrol industri dan perangkat elektronik otomotif, memiliki lapisan emas nikel yang tahan korosi-yang dapat menahan serangan media korosif di lingkungan, sehingga melindungi pengoperasian papan sirkuit yang stabil. Menurut skenario aplikasi yang berbeda, pelapisan emas nikel dapat dibagi menjadi pelapisan emas lunak dan pelapisan emas keras. Emas lunak (emas murni, dengan warna permukaan lebih gelap) terutama digunakan untuk merekatkan kawat emas selama pengemasan chip, sedangkan emas keras (mengandung elemen seperti kobalt, dengan permukaan cerah dan{11}}tahan aus) biasanya digunakan untuk interkoneksi listrik pada sambungan non-solder, seperti area jari emas.
Pelapisan nikel kimia/perendaman emas: memberikan-kinerja kelistrikan yang stabil dalam jangka panjang
Proses pelapisan nikel/perendaman emas tanpa listrik dapat membentuk lapisan paduan emas nikel yang tebal dan kuat secara elektrik pada permukaan tembaga, sehingga memberikan perlindungan efektif jangka panjang untuk papan sirkuit cetak. Berbeda dengan proses lain yang hanya berfungsi sebagai penahan anti karat, proses ini dapat menjaga kinerja kelistrikan tetap baik sepanjang-penggunaan papan sirkuit cetak dalam jangka panjang. Fungsi utama pelapisan nikel adalah untuk mencegah difusi timbal balik antara emas dan tembaga. Tanpa penghalang lapisan nikel, emas akan berdifusi menjadi tembaga dalam waktu singkat, sehingga sangat mempengaruhi kinerja papan sirkuit. Pada saat yang sama, lapisan nikel memiliki kekuatan tertentu, bahkan dengan ketebalan hanya 5um, lapisan ini dapat secara efektif mengontrol perluasan papan sirkuit ke arah z-di lingkungan bersuhu tinggi dan mencegah pembubaran tembaga, yang sangat bermanfaat untuk penyolderan bebas timbal-. Dalam pembuatan papan sirkuit cetak perangkat elektronik dengan persyaratan keandalan yang sangat tinggi, seperti sistem elektronik dirgantara dan server kelas atas, proses pelapisan nikel/perendaman emas tanpa listrik banyak digunakan karena keunggulan kinerjanya yang luar biasa. Alur prosesnya relatif kompleks, melibatkan beberapa langkah seperti pengawetan dan pembersihan asam, etsa mikro, pra perendaman, aktivasi, pelapisan nikel kimia, perendaman emas kimia, dll. Proses ini perlu dioperasikan dalam enam tangki kimia, menggunakan hampir seratus bahan kimia, dan persyaratan pengendalian proses sangat ketat.
Sinking Silver: Menggabungkan kinerja luar biasa dan keunggulan teknologi
Proses pengendapan perak terjadi antara pelapisan organik dan emas nikel/perendaman tanpa listrik, dan memiliki keunggulan unik. Proses ini relatif sederhana dan cepat, membentuk lapisan lapisan perak murni hampir submikron pada permukaan papan sirkuit cetak melalui reaksi perpindahan. Lapisan perak dapat memberikan kinerja listrik dan kemampuan solder yang baik untuk papan sirkuit cetak di lingkungan yang kompleks seperti panas, lembab, dan polusi, namun permukaannya akan kehilangan kilau seiring waktu. Karena tidak adanya lapisan nikel di bawah lapisan perak, kekuatan fisik perak yang diendapkan sedikit lebih rendah dibandingkan dengan proses pelapisan nikel/perendaman emas tanpa listrik. Selama proses pengendapan perak parsial, beberapa senyawa organik ditambahkan terutama untuk mencegah korosi perak dan menghilangkan masalah migrasi perak. Meskipun kandungan senyawa organik pada lapisan ini sangat rendah, biasanya kurang dari 1% berat, namun berperan penting dalam meningkatkan stabilitas dan keandalan lapisan pengendapan perak. Dalam pembuatan papan sirkuit cetak beberapa produk elektronik konsumen yang sensitif terhadap biaya dan memiliki persyaratan tertentu untuk kinerja kelistrikan dan kemampuan menyolder, proses pengendapan perak memiliki efektivitas-biaya yang tinggi.
Deposisi timah: memecahkan masalah tradisional
Proses pengendapan timah mempunyai potensi pengembangan dalam pembuatan papan sirkuit cetak karena lapisan timah dapat cocok dengan berbagai bahan solder berbahan dasar timah. Proses pengendapan timah awal mempunyai masalah kumis timah yang serius, dan selama proses pengelasan, kumis timah dan migrasi timah dapat menyebabkan bahaya keandalan, sehingga sangat membatasi penerapannya. Namun seiring kemajuan teknologi, dengan menambahkan bahan tambahan organik ke dalam larutan pengendapan timah, struktur lapisan timah diubah menjadi partikel, berhasil mengatasi masalah kumis timah, sekaligus memiliki stabilitas termal dan kemampuan las yang baik. Proses pengendapan timah dapat membentuk senyawa intermetalik timah tembaga datar, sehingga memberikan kemampuan las yang sebanding dengan perataan udara panas, tanpa masalah kerataan yang mengganggu perataan udara panas, dan tanpa masalah difusi logam pada pelapisan nikel kimia/perendaman emas. Namun pelat timah sebaiknya tidak disimpan dalam waktu lama. Pada beberapa produk elektronik yang memerlukan kemampuan solder tinggi dan memiliki batasan waktu penyimpanan yang kecil, seperti pembuatan papan sirkuit uji untuk penggunaan jangka pendek, proses pengendapan timah telah diterapkan.
Lapisan organik: pilihan perlindungan yang ekonomis dan praktis
Lapisan organik, juga dikenal sebagai masker solder organik, adalah lapisan film organik yang ditanam pada permukaan tembaga bersih melalui metode kimia. Lapisan film ini secara efektif dapat mencegah oksidasi, sengatan panas, kelembapan, dan melindungi permukaan tembaga dari karat (oksidasi atau vulkanisasi, dll.) di lingkungan normal. Selama pengelasan berikutnya pada suhu tinggi, fluks dapat dengan cepat dihilangkan, memungkinkan permukaan tembaga yang bersih dengan cepat terikat dengan solder cair untuk membentuk sambungan solder. Teknologi OSP sederhana,-hemat biaya, dan banyak digunakan di industri. Molekul OSP awal sebagian besar merupakan zat seperti imidazol dan benzotriazol yang bertindak sebagai penghambat karat, sedangkan molekul terbaru sebagian besar adalah benzimidazol. Untuk mencapai penyolderan reflow ganda, beberapa lapisan pelapis organik perlu dibentuk pada permukaan tembaga, yang memerlukan penambahan cairan tembaga dalam penangas kimia. Selama proses pelapisan, lapisan pertama menyerap tembaga, dan molekul pelapis organik berikutnya bergabung dengan tembaga secara berurutan, akhirnya membentuk lapisan pelapis organik hingga dua puluh atau bahkan ratusan lapisan. Alur proses mencakup langkah-langkah seperti degreasing, etsa mikro, pencucian asam, pembersihan air murni, pelapisan organik, dan pembersihan, dan pengendalian prosesnya relatif mudah dibandingkan dengan proses perawatan permukaan lainnya. Namun, OSP juga memiliki keterbatasan tertentu, seperti lapisan pelindung yang sangat tipis yang terbentuk, yang rentan terhadap goresan atau lecet, dan setelah beberapa kali pengelasan bersuhu tinggi, lapisan OSP pada bantalan sambungan yang tidak dilas dapat berubah warna atau retak, sehingga memengaruhi kemampuan las dan keandalan.