تشير المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى منطقة الرقائق النحاسية المكشوفة من لوحة الدوائر المطبوعة (مثل الوسادات والمسارات الموصلة) المغطاة بطبقة من المعدن أو طلاء السبائك، حيث إن السطح النحاسي "الحاجز الواقي" و"وسيط اللحام".
الوظائف الأساسية للتشطيب السطحي لثنائي الفينيل متعدد الكلور
الحماية المادية:يعزل النحاس عن التلامس مع الهواء والرطوبة، مما يمنع الأكسدة والكبريتات وغيرها من التفاعلات المسببة للتآكل;
تحسين قابلية اللحام: توفير واجهة لحام مسطحة وثابتة لضمان اتصال موثوق به بين اللحام (على سبيل المثال ， معجون اللحام) والطبقة النحاسية;
ضمان الأداء الكهربائي: للحفاظ على ثبات توصيل الدائرة، لتجنب تشوهات المعاوقة أو مخاطر حدوث ماس كهربائي بسبب تدهور سطح النحاس.
أهمية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور
الغرض الأساسي: حل "مشكلة الأكسدة" لسطح النحاس
سيولد النحاس في درجة حرارة الغرفة مع وجود الأكسجين في الهواء، وتلامس بخار الماء أكسيد النحاس (CuO) أو كربونات النحاس القلوية (النحاس الأخضر)، وهذه الطبقات المؤكسدة ستقلل بشكل كبير من قابلية الترطيب في اللحام—؛ ويتجلى ذلك على وجه التحديد في صورة لحام "يرفض اللحام"، أو وصلات لحام خاطئة أو متشققة. يضمن إعداد السطح أن يكون السطح النحاسي نشطًا أثناء اللحام من خلال تغطيته بطبقة تحجب بشكل جذري مسار تلامس النحاس’مع المؤكسد.
أهمية الصناعة: عملية حاسمة طوال دورة حياة ثنائي الفينيل متعدد الكلور
1-التصنيع
ضمان إنتاجية SMT (تقنية التركيب السطحي) وتقليل تكاليف إعادة العمل بسبب ضعف قابلية اللحام;
يؤثر اتساق الطلاء بشكل مباشر على القوة الميكانيكية للمكونات بعد اللحام (على سبيل المثال ， شد وصلة اللحام وقوة القص).
2- التخزين والنقل
في التخزين طويل الأجل، يمكن للطلاء أن يقاوم الرطوبة ورذاذ الملح وعوامل بيئية أخرى للتآكل (مثل المناطق الساحلية التي تحتوي على معدات، تحتاج مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى إيلاء اهتمام خاص للقدرة على منع الصدأ);
تجنب تلف سطح النحاس الناجم عن الاحتكاك والاصطدام أثناء النقل.
3- التكيف مع استخدام المشاهد
تتطلب البيئات ذات درجات الحرارة العالية (مثل إلكترونيات السيارات، والتحكم الصناعي) أن يكون للطلاء مقاومة للتقادم لمنع تحلل الطلاء أو تأكسده في درجات الحرارة العالية;
في الدوائر عالية التردد، يؤثر تسطيح الطلاء على فقدان إرسال الإشارة (على سبيل المثال، يشيع استخدام عملية غمر الذهب في عملية غمر الذهب في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور للترددات اللاسلكية بسبب التوحيد الجيد للطلاء).
مقارنة متعمقة بين 7 تشطيبات لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور
1.تسوية اللحام بالهواء الساخن (HASL)
مبدأ العملية:
يؤدي غمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في لحام مصهور بدرجة حرارة 260 درجة مئوية (Sn63Pb37 أو SAC305)، متبوعًا بإزالة الهواء الساخن عالي الضغط (400 درجة مئوية) من اللحام الزائد، إلى إنشاء أسطح غير متساوية “، متفاوتة التلال ”.
مثالي لـ:
- الإلكترونيات الاستهلاكية (شواحن، محركات LED)
- الطلبات الكبيرة الحجم الحساسة من حيث التكلفة
الدرس الصعب:
واجهت إحدى الشركات المصنعة لأجهزة التوجيه فراغات BGA واسعة الانتشار باستخدام HASL الخالي من الرصاص، مما أدى في النهاية إلى إضافة خطوة التعليب المسبق للوحة مما أدى إلى زيادة التكلفة بمقدار 0.17 دولار/لوحة.
الضوابط الحرجة:
| المعلمة | الهدف | مخاطر الانحراف |
|---|
| محتوى النحاس الملحوم | <؛ 0.7% | وصلات اللحام الهشة |
| زاوية سكين الهواء | 75°±2° | سمك غير متساوٍ |
| معدل التبريد | 4 درجات مئوية/ثانية | الخشونة المفرطة |
2.الذهب المغمور بالنيكل عديم النيكل الكهربائي (ENIG)
هيكلية الطبقة:
“Sandwich” deposition: ني عديم الإلكتروليت (3-5 ميكرومتر) → إزاحة Au (0.05-0.1 ميكرومتر). يعمل النيكل كجدار حماية نحاسي ““نحاس“،” Au كواجهة لحام“”
دراسة حالة عالية التردد:
اختارت لوحة رادار الموجات mmWave لوحة رادار ENIG على OSP لأن خسارة تأثير الجلد في Au&8217 كانت أقل بنسبة 23% (@77 جيجا هرتز).
تحليل الوسادة السوداء:
عندما تتجاوز درجة حرارة حمام النيكل 91 درجة مئوية، يشكل انفصال الفوسفور أطوار Ni3P الهشة (يُظهر SEM “SEM تشققًا” مورفولوجيا). الوقاية:
- أضف مخزن حمض الستريك العازل
- تنفيذ التصفيح النبضي
- تضمين الحفر الجزئي قبل ترسيب الذهب الأسود
3.المادة الحافظة لقابلية اللحام العضوي (OSP)
الحماية الجزيئية:
تشكل مخلّبات البنزيميدازول-النحاس أغشية من 0.2 إلى 0.5 ميكرومتر تقاوم الأكسدة الطبيعية لمدة 6 أشهر.
الخيار المفضل 5G 5G:
وفرت لوحة وحدة AAU للمحطة الأساسية التي تستخدم OSP+LDI 4.2 دولارًا أمريكيًا لكل متر مربع مقابل ENIG مع خسارة إدخال أقل بمقدار 0.3 ديسيبل/سم (عند 28 جيجاهرتز).
ما لا يجب تخزينه وما لا يجب تخزينه:
- الرطوبة الرطوبة الرطبة>60٪ يسبب التحلل المائي للفيلم
- تخلق العبوات المحتوية على الكبريت بقعًا سوداء Cu2S
- يجب SMT في غضون 24 ساعة بعد التفريغ
4.القصدير الغاطس (ImSn)
البنية المجهرية:
يحدد سمك Cu6Sn5 البيني المعدني (المثالي: 1.2-1.8 ميكرومتر عن طريق EDX) الموثوقية.
نجاح السيارات:
اجتازت وحدة وحدة ECU 3000 مرة -40 درجة مئوية ~ 125 درجة مئوية مع ImSn مقابل 2400 مرة ENIG&8217;2400 مرة.
مخاطر العملية:
- نمو شعيرات القصدير (يتم كبحها عن طريق إعادة التدفق قبل التقادم)
- التلوث المتبادل في الألواح ذات الوجهين
- غير متوافق مع ربط الأسلاك الألومنيوم
5.الفضة المغمورة (ImAg)
حافة تكامل الإشارة:
فقدان الإدراج 10 جيجا هرتز أقل بنسبة 15% من ENIG (حسب IPC-601212B).
التدابير المضادة للهجرة:
“منشطات الجسيمات النانوية”؛ ترفع عتبة الترحيل من 3.1 فولت إلى 5.6 فولت لوحدات الطاقة بجهد 48 فولت.
التحكم في السماكة:
- ثيوكبريتات الصوديوم كمثبط
- خزان طلاء من نوع الرذاذ
- التخميل بالكرومات بعد المعالجة بالكرومات
6.ذهب النيكل عديم النيكل الكهربائي عديم البلاديوم المغمور بالبلاديوم (ENEPIG)
ابتكار الطبقات:
0.1-0.2 ميكرومتر Pd بين النيكل (3-4 ميكرومتر) والـ Au (0.03-0.05 ميكرومتر) يمنع انتشار الأوكتانول.
تطبيق SiP:
حققت الحزمة ثلاثية الأبعاد لحام سلك Au/SnAgCu المختلط باستخدام ENEPIG.
تحسين التكلفة:
- سُمك Pd المتدرج (0.15 ميكرومتر حافة/ 0.08 ميكرومتر مركز)
- سبيكة Pd-Co بدلاً من Pd النقي
7. الذهب الصلب الإلكتروليتي
حماية من الدرجة العسكرية:
يقاوم الذهب المطعّم بمادة Co (1-3 ميكرومتر) بصلابة 180HV تآكلًا أكثر من ENIG بمقدار 50 ضعفًا.
مواصفات الموصل:
- شطبة الإصبع الذهبي: 30 درجة ± 1 درجة
- سمك ني ≥5 ميكرومتر
- مطلوب مناطق انتقالية 3 مم
فخ التكلفة:
زادت مساحة الطلاء غير الصحيحة في اللوحة الخلفية&8217 من تكلفة الإنهاء من 8% إلى 34% من الإجمالي.
شجرة قرار الاختيار
5 عيادات الفشل الشائع 5 عيادات الفشل الشائع
س1: البقايا السوداء على وسادات ENIG بعد إعادة التدفق؟
→ ““تقصف الذهب”! تحقق فوراً:
- محتوى النيتروز-بي (7-9% مثالي)
- سمك Au >0.08 ميكرومتر؟
- محتوى معجون اللحام ثنائي اللصق
س2: هل توجد شعيرات من القصدير على مادة ImSn بعد تخزينها لمدة 3 أشهر؟
→ تنفيذ “إنقاذ الثلاثي “إنقاذ الثلاثي”:
- خَبز 150 درجة مئوية لمدة 2 ساعة
- تطبيق الطلاء النانوي المضاد للانتشار
- قم بالتبديل إلى عملية القصدير غير اللامع
س3: هل تُظهر ألواح OSP قابلية رطوبة ضعيفة بعد عمليات إعادة التدفق المتعددة؟
→ يتحلل الفيلم العضوي! اتبع هذه الخطوات:
- تحقق من أن درجة الحرارة القصوى لإعادة التدفق لم تتجاوز 245 درجة مئوية
- تحقق من وقت التخزين –؛ يتحلل OSP بعد 6 أشهر
- ضع في اعتبارك إضافة جو نيتروجين أثناء إعادة التدفق
س4: هل تفشل لوحات ENEPIG في اختبارات سحب السندات السلكية؟
→ عادة، مشكلة طبقة البلاديوم:
- قياس سُمك Pd (0.15-0.25 ميكرومتر مثالي)
- التحقق من أكسدة Pd (يوصى بتحليل XPS)
- ضبط الأس الهيدروجيني لحمام PD على نطاق 8.2-8.6
س5: هل لديك ألواح HASL ذات سماكة لحام غير متساوية؟
→ يلزم معايرة سكين الهواء المطلوبة:
- تحقق من ضغط سكين الهواء (25-35 رطل/بوصة مربعة نموذجي)
- تحقق من وقت التسوية (3-5 ثوانٍ على النحو الأمثل)
- افحص تركيبات دعم اللوح للتأكد من عدم وجود اعوجاج في اللوح
- HASL –؛ بالنسبة للألواح مزدوجة الوجه، اطلب المعالجة المزدوجة”؛ لمنع تأثير الظل
- ENIG –؛ حدد دائمًا “منتصف الفوسفور&8221؛ النيكل (6-9% فوسفور) للحصول على أفضل موثوقية
- OSP –؛ للتطبيقات عالية الموثوقية، اختر تركيبات OSP من النوع 3&8221
- إيمسن –؛ التخزين في خزانات النيتروجين يطيل فترة الصلاحية من 6 إلى 12 شهرًا
- ImAg –؛ أضف معالجة مضادة للتلطيخ إذا كانت الألواح ستخضع لدورات حرارية متعددة
- ENEPIG –؛ حدد “نيكل منخفض الإجهاد&8221; لتطبيقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة
- هارد جولد –؛ يجب أن يكون محتوى الكوبالت 0.1-0.3% لمقاومة التآكل المثلى
تحليل المفاضلة بين التكلفة والأداء
| الإنهاء | التكلفة النسبية | قابلية اللحام | مدة الصلاحية | فقدان الإشارة |
|---|
| HASL | $ | ★★★★☆ | 12 شهراً | عالية |
| ENIG | $$$$ | ★★★☆☆ | 12 شهراً | متوسط |
| OSP | $ | ★★★★☆ | 6 أشهر | الأقل |
| إيمسن | $$ | ★★★★★ | 6 أشهر | متوسط |
| ImAg | $$$ | ★★★★☆ | 9 أشهر | منخفضة |
| ENEPIG | $$$$$ | ★★★☆☆ | 12 شهراً | متوسط |
| هارد جولد | $$$$$$ | ★★☆☆☆ | 24 شهرًا | عالية |
الاتجاهات المستقبلية في تشطيبات الأسطح
- مركب النانو المركب النانوي OSP –؛ تُظهر التركيبات المحسّنة من الجرافين مدة صلاحية أطول بمرتين في التجارب
- ENIG بدرجة حرارة منخفضة –؛ تسمح الكيميائيات الجديدة بالمعالجة عند درجة حرارة 65 درجة مئوية مقابل 85 درجة مئوية التقليدية
- تشطيبات انتقائية –؛ الجمع بين تشطيبات مختلفة على ألواح واحدة (على سبيل المثال ， ENIG + OSP)
- أفلام الشفاء الذاتي –؛ نظام OSP التجريبي الذي يصلح الخدوش الطفيفة أثناء إعادة التدفق
- العمليات الخالية من الهالوجين –؛ تلبية اللوائح البيئية القادمة للاتحاد الأوروبي
عند تقييم التشطيبات السطحية، تذكر: لا يوجد “الأفضل”، لا يوجد خيار عالمي “، الأفضل” الخيار الأفضل” فقط الحل الأنسب لمتطلبات التصميم الخاصة بك، وقيود الميزانية، وقدرات التصنيع. ليس بالضرورة أن تكون اللمسة النهائية الأغلى ثمناً هي الخيار الصحيح، تماماً كما يمكن أن يؤدي الخيار الأكثر اقتصاداً إلى فشل ميداني. قم دائمًا بإجراء اختبار واقعي مع التصميم الفعلي لثنائي الفينيل متعدد الكلور ومكوناته قبل الانتهاء من اختيارك.