ในฐานะผู้ให้บริการหลักสำหรับการส่งสัญญาณและการเชื่อมต่อส่วนประกอบ ความเสถียรของประสิทธิภาพของแผงวงจรพิมพ์ส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของการทำงานของอุปกรณ์ อย่างไรก็ตาม วัสดุโลหะในแผงวงจรพิมพ์ โดยเฉพาะลวดทองแดง มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีกับออกซิเจนในอากาศ ซึ่งนำไปสู่การออกซิเดชัน แผงวงจรพิมพ์ที่ถูกออกซิไดซ์อาจประสบปัญหาต่างๆ เช่น ความต้านทานของวงจรที่เพิ่มขึ้นและความสามารถในการบัดกรีลดลง และในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้เกิดการลัดวงจรได้ ดังนั้นการใช้มาตรการที่มีประสิทธิผลทางวิทยาศาสตร์เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของแผงวงจรพิมพ์จึงกลายเป็นส่วนสำคัญในการรับรองความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
1 วิเคราะห์หลักการและอันตรายของการเกิดออกซิเดชันของแผงวงจรพิมพ์
ออกซิเดชันของแผงวงจรพิมพ์เป็นหลักปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างวัสดุโลหะและสารเช่นออกซิเจนและความชื้น ยกตัวอย่างทองแดง ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้น ทองแดงจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนก่อนเพื่อสร้างคอปเปอร์ออกไซด์ ซึ่งจะรวมตัวกับคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำในอากาศเพื่อสร้างคอปเปอร์คาร์บอเนตพื้นฐาน กระบวนการออกซิเดชันนี้ไม่เพียงแต่เปลี่ยนคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของพื้นผิวโลหะเท่านั้น แต่ยังทำลายโครงสร้างผลึกของโลหะในระดับจุลภาค ส่งผลให้ค่าการนำไฟฟ้าลดลง สำหรับวงจรแผงวงจรพิมพ์ที่มีความแม่นยำ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานเล็กน้อยที่เกิดจากออกซิเดชั่นอาจทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณ ความล่าช้า และปัญหาอื่นๆ ในการส่งสัญญาณความถี่สูง- ในกระบวนการเชื่อม ชั้นออกไซด์จะขัดขวางการแทรกซึมของโลหะบัดกรีและโลหะ ทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเชื่อม เช่น การเชื่อมเสมือนและการเชื่อมเย็น และลดอัตราคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์
2 เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการรักษาพื้นผิว
(1) การชุบทองนิกเกิลเคมี
กระบวนการชุบทองนิเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้าเป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของแผงวงจรพิมพ์ ขั้นตอนนี้จะสะสมชั้นนิกเกิลที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ โดยปกติจะมีความหนา 3-5 ไมครอน ชั้นนิกเกิลมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีและสามารถแยกการสัมผัสระหว่างออกซิเจนกับทองแดงที่ซ่อนอยู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต่อจากนั้นจะวางชั้นทองคำที่มีความหนาประมาณ 0.05-0.1 ไมครอนบนพื้นผิวของชั้นนิกเกิล คุณสมบัติทางเคมีของทองคำมีความเสถียรอย่างยิ่งและแทบไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการปกป้อง พื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ที่ผ่านการชุบนิกเกิลทองแบบไม่ใช้ไฟฟ้าจะเรียบและเรียบ มีความสามารถในการบัดกรีที่ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น อุปกรณ์สถานีฐานการสื่อสาร เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์ ฯลฯ อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีต้นทุนค่อนข้างสูงและข้อกำหนดที่เข้มงวดในการควบคุมองค์ประกอบของสารละลายการชุบและพารามิเตอร์กระบวนการ การทำงานที่ไม่เหมาะสมอาจส่งผลให้ปริมาณฟอสฟอรัสผิดปกติในชั้นนิกเกิลและความหนาของชั้นทองไม่สม่ำเสมอ
(2) สารป้องกันการบัดกรีแบบอินทรีย์
สารป้องกันการบัดกรีแบบอินทรีย์เป็นชั้นบางๆ ของฟิล์มป้องกันแบบอินทรีย์ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวทองแดงของแผงวงจรพิมพ์ โดยมีความหนาเพียง 0.2-0.5 ไมครอน ฟิล์มป้องกันนี้สามารถยับยั้งการเกิดออกซิเดชันของทองแดงได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่กระทบต่อพันธะระหว่างบัดกรีและทองแดงระหว่างการเชื่อม เทคโนโลยี OSP นั้นเรียบง่าย คุ้มค่า- และเหมาะสำหรับการเดินสายแผงวงจรพิมพ์ที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตแผงวงจรสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต อย่างไรก็ตาม ความต้านทานการสึกหรอและทนต่ออุณหภูมิสูงของฟิล์ม OSP ค่อนข้างอ่อนแอ ในระหว่างการจัดเก็บและขนส่งควรคำนึงถึงความชื้นและความต้านทานต่อการขีดข่วน นอกจากนี้ อายุการใช้งานของฟิล์ม OSP ยังมีจำกัด และโดยปกติจะแนะนำให้ทำการเชื่อมให้เสร็จสิ้นภายใน 7-10 วันหลังการประมวลผล
(3) การปรับระดับอากาศร้อน
กระบวนการปรับระดับอากาศร้อนคือการจุ่มแผงวงจรพิมพ์ลงในตัวประสานที่หลอมละลาย จากนั้นใช้ลมร้อนเป่าบัดกรีส่วนเกินออกไป เพื่อให้ตัวบัดกรีครอบคลุมพื้นผิวทองแดงอย่างสม่ำเสมอ ชั้นโลหะบัดกรีที่เกิดจากวิธีนี้มีความหนาค่อนข้างมาก ซึ่งสามารถให้การป้องกันทางกายภาพที่ดีสำหรับทองแดงและป้องกันการบุกรุกของออกซิเจน กระบวนการ HASL แบบดั้งเดิมใช้ตะกั่วที่มีตะกั่วบัดกรี ซึ่งค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วย HASL ไร้สารตะกั่ว- เนื่องจากข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม กระบวนการปรับระดับลมร้อนมีต้นทุนที่ต่ำและมีประสิทธิภาพการผลิตสูง และเหมาะสำหรับแผงวงจรทั่วไปที่ไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดในเรื่องความเรียบของพื้นผิว อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้มีปัญหา เช่น ความเรียบของพื้นผิวไม่ดีและการเติมรูไม่เพียงพอ และด้วยการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ไปสู่การย่อขนาดและความแม่นยำ การประยุกต์ใช้กระบวนการ HASL จึงค่อยๆ ถูกจำกัด
3, การใช้สารเคลือบป้องกัน
(1) การเคลือบสีสามหลักฐาน
สีเคลือบสามสี (ป้องกันความชื้น- ป้องกันเชื้อรา สเปรย์ป้องกันเกลือ) สามารถสร้างฟิล์มป้องกันที่มีความหนาแน่นบนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ เพื่อแยกออกซิเจน ความชื้น และการสัมผัสกับแผงวงจร สีเคลือบสามสีทั่วไป ได้แก่ โพลียูรีเทน อะคริลิค ซิลิโคน ฯลฯ สีโพลียูรีเทนป้องกันสามสีมีความต้านทานการสึกหรอและความยืดหยุ่นที่ดี เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการการสั่นสะเทือนบ่อยครั้ง เช่น แผงวงจรพิมพ์ของชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของยานยนต์ สีอะครีลิคสามสีมีความเร็วแห้งเร็วและต้นทุนต่ำ และมักใช้ในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไป สีซิลิโคนป้องกันสามชนิดอินทรีย์มีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนของสารเคมีได้ดีเยี่ยม และเหมาะสำหรับแผงวงจรที่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง- เช่น แผงวงจรพิมพ์ในอุปกรณ์ควบคุมทางอุตสาหกรรม ด้วยการใช้สีกันซึมสามสี อายุการใช้งานของสารต้านอนุมูลอิสระของแผงวงจรพิมพ์สามารถยืดออกไปได้อย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ซึ่งผลการป้องกันจะเด่นชัดมากขึ้น
(2) เทคโนโลยีการเคลือบนาโน
เทคโนโลยีการเคลือบนาโนเป็นวิธีการป้องกันรูปแบบใหม่ที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ใช้คุณสมบัติพิเศษของวัสดุระดับนาโนเพื่อสร้างชั้นป้องกันประสิทธิภาพสูง-บางเป็นพิเศษและสูง-บนพื้นผิวของแผงวงจรพิมพ์ ตัวอย่างเช่น การเคลือบนาโนกราฟีนซึ่งมีความเสถียรทางเคมีและคุณสมบัติกั้นที่ดีเยี่ยม สามารถป้องกันการแทรกซึมของโมเลกุลของออกซิเจนและน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันก็ยังมีการนำไฟฟ้าและการกระจายความร้อนที่ดี ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของแผงวงจรพิมพ์ในขณะที่ป้องกันการเกิดออกซิเดชัน การเคลือบนาโนไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของแผงวงจรพิมพ์เท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ ป้องกันไฟฟ้าสถิต- และคุณสมบัติอื่นๆ อีกด้วย ทำให้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ระดับไฮเอนด์- เช่น อุปกรณ์การบินและอวกาศและแผงวงจรเซิร์ฟเวอร์-ประสิทธิภาพสูง
4 การควบคุมสิ่งแวดล้อมและการจัดการการจัดเก็บ
(1) การเพิ่มประสิทธิภาพสภาพแวดล้อมการผลิต
การควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น และคุณภาพอากาศของสิ่งแวดล้อมถือเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์ การควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ในโรงปฏิบัติงานการผลิตที่ 40% -60% และการรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 20-25 องศา สามารถลดการควบแน่นของไอน้ำบนพื้นผิวแผงวงจรพิมพ์ และยับยั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ ในเวลาเดียวกัน ให้ติดตั้งอุปกรณ์ฟอกอากาศเพื่อกรองสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น ฝุ่น ซัลไฟด์ ไนโตรเจนออกไซด์ ฯลฯ ในอากาศ เพื่อป้องกันไม่ให้สารเหล่านี้เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของแผงวงจรพิมพ์ สำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่มีความแม่นยำสูง สามารถใช้เวิร์กช็อปไร้ฝุ่นเพื่อปรับปรุงความสะอาดของสิ่งแวดล้อมให้ดียิ่งขึ้น
(2) การคุ้มครองการจัดเก็บและการขนส่ง
ในระหว่างการจัดเก็บและขนส่งแผงวงจรพิมพ์ ควรมีมาตรการ-ป้องกันความชื้นและป้องกัน-การเกิดออกซิเดชัน ใช้ถุงกันความชื้น-เพื่อบรรจุแผงวงจรพิมพ์และวางสารดูดความชื้น เช่น สารดูดความชื้นแบบซิลิโคน ไว้ในถุงเพื่อดูดซับความชื้น สำหรับแผงวงจรพิมพ์ที่เก็บไว้เป็นเวลานาน สามารถใช้บรรจุภัณฑ์สุญญากาศเพื่อแยกออกจากอากาศได้ ในระหว่างการขนส่ง หลีกเลี่ยงการสั่นสะเทือนและการชนอย่างรุนแรงบนแผงวงจรพิมพ์ ป้องกันความเสียหายต่อชั้นป้องกันพื้นผิว และให้ความสำคัญกับการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นในสภาพแวดล้อมการขนส่งเพื่อให้แน่ใจว่าแผงวงจรพิมพ์อยู่ในสภาพการจัดเก็บที่เหมาะสมเสมอ