בתור נושא מפתח להעברת אותות וחיבור רכיבים, היציבות של ביצועי המעגלים המודפסים משפיעה ישירות על איכות פעולת הציוד. עם זאת, חומרי מתכת במעגלים מודפסים, במיוחד חוטי נחושת, מועדים לתגובות כימיות עם חמצן באוויר, מה שמוביל לחמצון. לוחות מעגלים מודפסים מחומצנים עלולים להיתקל בבעיות כמו התנגדות מוגברת במעגל וירידה ביכולת ההלחמה, ובמקרים חמורים אף לגרום להפסקות במעגל. לכן, נקיטת אמצעים יעילים מבחינה מדעית למניעת חמצון של מעגלים מודפסים הפכה לחוליה חשובה בהבטחת האמינות של מכשירים אלקטרוניים.
1, ניתוח העקרונות והסכנות של חמצון מעגלים מודפסים
חמצון של מעגלים מודפסים הוא בעצם תגובה כימית בין חומרי מתכת לחומרים כמו חמצן ולחות. אם ניקח לדוגמה את הנחושת, בסביבה לחה, הנחושת מגיבה תחילה עם חמצן ליצירת תחמוצת נחושת, שמתחברת עוד יותר עם פחמן דו חמצני ומים באוויר ליצירת פחמן נחושת בסיסי. תהליך החמצון הזה לא רק משנה את התכונות הפיזיקליות והכימיות של משטח המתכת, אלא גם פוגע במבנה הגבישי של המתכת ברמה המיקרוסקופית, מה שמוביל לירידה במוליכות. עבור מעגלי מעגלים מודפסים מדויקים, שינויי ההתנגדות הקטנים הנגרמים מחמצון עלולים להוביל לעיוות אות, עיכוב ובעיות אחרות בהעברת אותות-ת גבוהה; בתהליך הריתוך, שכבת התחמוצת תעכב את חדירת ההלחמה והמתכת, תגרום ליקויי ריתוך כגון ריתוך וירטואלי וריתוך קר, ותפחית את שיעור ההסמכה של המוצר.
2, ייעל את תהליך טיפול פני השטח
(1) ציפוי זהב ניקל כימי
תהליך ציפוי זהב ניקל ללא חשמל הוא שיטה נפוצה למניעת חמצון של מעגלים מודפסים. תהליך זה מפקיד תחילה שכבת ניקל אחידה על פני המעגל המודפס, בדרך כלל בעובי של 3-5 מיקרון. לשכבת הניקל יש יציבות כימית טובה והיא יכולה לבודד ביעילות את המגע בין חמצן לנחושת הבסיסית; לאחר מכן, שכבת זהב בעובי של כ-0.05-0.1 מיקרון מונחת על פני שכבת הניקל. התכונות הכימיות של הזהב יציבות ביותר וכמעט אינן מגיבות עם חמצן, מה שמשפר עוד יותר את האפקט המגן. פני המעגל המודפס שטופלו בציפוי זהב ניקל ללא אלקטרו שטוחים וחלקים, בעלי יכולת הלחמה מצוינת, מתאימים למוצרים אלקטרוניים בעלי דרישות אמינות גבוהות, כגון ציוד תחנות בסיס תקשורת, מכשירים אלקטרוניים רפואיים וכו'. עם זאת, לתהליך זה עלויות גבוהות יחסית ודרישות קפדניות לשליטה בהרכב פתרון הציפוי ופרמטרי התהליך. פעולה לא נכונה עלולה לגרום לתכולת זרחן חריגה בשכבת הניקל ולעובי לא אחיד של שכבת הזהב.
(2) מגן הלחמה אורגני
מגן הלחמה אורגנית הוא שכבה דקה של סרט מגן אורגני שנוצר על פני הנחושת של המעגל המודפס, בעובי של 0.2-0.5 מיקרון בלבד. סרט מגן זה יכול לדכא ביעילות את חמצון הנחושת מבלי להשפיע על הקשר בין הלחמה לנחושת במהלך הריתוך. טכנולוגיית OSP פשוטה, חסכונית- ומתאימה לחיווט מעגלים מודפסים בצפיפות גבוהה, בשימוש נרחב בייצור מעגלים למוצרי אלקטרוניקה לצרכן כגון סמארטפונים וטאבלטים. עם זאת, עמידות הבלאי ועמידות הטמפרטורה הגבוהה של סרט OSP חלשים יחסית. במהלך האחסון וההובלה, יש לשים לב לעמידות בפני לחות ושריטות. יתר על כן, חיי השירות של סרט OSP מוגבלים, ובדרך כלל מומלץ להשלים את הריתוך תוך 7-10 ימים לאחר העיבוד.
(3) פילוס אוויר חם
תהליך פילוס האוויר החם הוא לטבול את המעגל המודפס בהלחמה מותכת, ולאחר מכן להשתמש באוויר חם כדי לפוצץ עודפי הלחמה, כך שההלחמה תכסה באופן שווה את משטח הנחושת. שכבת ההלחמה שנוצרת בשיטה זו עבה יחסית, מה שיכול לספק הגנה פיזית טובה לחדירת נחושת ולחסום חמצן. תהליך ה-HASL המסורתי משתמש בהלחמה המכילה עופרת, שהוחלפה בהדרגה ב-HASL ללא עופרת- עקב דרישות סביבתיות. לתהליך פילוס האוויר החם עלות נמוכה ויעילות ייצור גבוהה, והוא מתאים למעגלים רגילים שאין להם דרישות מחמירות לשטיחות פני השטח. עם זאת, לתהליך זה יש בעיות כמו שטוחות ירודה של פני השטח ומילוי לא מספיק של חורים, ועם התפתחותם של מוצרים אלקטרוניים לקראת מזעור ודיוק, היישום של תהליך HASL מוגבל בהדרגה.
3, יישום של ציפוי מגן
(1) ציפוי צבע שלוש הוכחות
צבע בעל שלוש הוכחות (הוכחה ל-לחות, נגד עובש, תרסיס נגד מלח) יכול ליצור סרט מגן צפוף על פני השטח של המעגל המודפס, ולבודד חמצן, לחות ומגע עם המעגל. סוגים נפוצים של צבעי שלושה הוכחה כוללים פוליאוריטן, אקריליק, סיליקון וכו'. לצבע פוליאוריטן שלוש הוכחות יש עמידות טובה וגמישות ללבוש, מתאים למכשירים אלקטרוניים הדורשים רטט תכופים, כגון המעגל המודפס של יחידות בקרה אלקטרוניות לרכב; לצבע אקרילי שלוש הוכחות יש מהירות ייבוש מהירה ועלות נמוכה, והוא נפוץ במוצרי אלקטרוניקה רגילים; צבע סיליקון אורגני בעל עמידות מצוינת בטמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה כימית, והוא מתאים למעגלים הפועלים בסביבות-טמפרטורות גבוהות, כגון מעגלים מודפסים בציוד בקרה תעשייתי. על ידי מריחת צבעי שלושה הוכחה, ניתן להאריך משמעותית את חיי נוגדי החמצון של המעגלים המודפסים, במיוחד בסביבות קשות, שבהן האפקט המגן בולט יותר.
(2) טכנולוגיית ציפוי ננו
טכנולוגיית ציפוי ננו היא סוג חדש של שיטת הגנה שהופיעה בשנים האחרונות. הוא מנצל את המאפיינים המיוחדים של חומרים ננומטריים כדי ליצור שכבת הגנה אחידה,-דקה במיוחד ובעלת ביצועים גבוהים-על פני המעגלים המודפסים. לדוגמה, ציפוי ננו גרפן, עם היציבות הכימית המצוינת ותכונות המחסום שלו, יכול לחסום ביעילות את חדירתן של מולקולות חמצן ומים, תוך שהוא בעל מוליכות טובה ופיזור חום, מה שיכול לשפר את הביצועים הכוללים של מעגלים מודפסים תוך מניעת חמצון. היישום של ציפויים ננו יכול לא רק לשפר את קיבולת נוגדי החמצון של מעגלים מודפסים, אלא גם לשפר את עמידות הבלאי שלהם, תכונות אנטי-סטטיות ותכונות אחרות, מה שהופך אותם למתאימים למוצרים אלקטרוניים-מתקדמים כגון ציוד תעופה וחלל ומעגלי שרתים בעלי ביצועים גבוהים.
4, בקרת סביבה וניהול אחסון
(1) אופטימיזציה של סביבת הייצור
שליטה בטמפרטורה, הלחות ואיכות האוויר של הסביבה היא חיונית בתהליך ייצור המעגלים המודפסים. שליטה בלחות היחסית בסדנת הייצור ב-40% -60% ושמירה על הטמפרטורה ב-20-25 מעלות יכולה להפחית את העיבוי של אדי מים על פני המעגל המודפס ולבלום תגובות חמצון. במקביל, התקינו ציוד לטיהור אוויר לסינון חומרים קורוזיביים כמו אבק, סולפידים, תחמוצות חנקן וכו' באוויר, כדי למנוע מחומרים אלו להאיץ את חמצון המעגלים המודפסים. לייצור מעגלים מודפסים ברמת דיוק גבוהה, ניתן להיעזר בסדנה נטולת אבק כדי לשפר עוד יותר את ניקיון הסביבה.
(2) הגנה על אחסון ותחבורה
במהלך האחסון וההובלה של מעגלים מודפסים, יש לנקוט באמצעי-הגנת לחות ואנטי-חמצון. השתמשו בשקיות הגנת -לחות כדי לארוז לוחות מעגלים מודפסים ולהניח חומרי ייבוש, כגון חומרי ייבוש מסיליקון, בתוך השקיות כדי לספוג לחות; עבור מעגלים מודפסים המאוחסנים לאורך זמן, ניתן להשתמש באריזות ואקום כדי לבודד אותם מהאוויר. במהלך ההובלה, הימנע רעידות והתנגשויות קשות במעגל המודפס, מניעת נזק לשכבת ההגנה על פני השטח, ושם לב לבקרת טמפרטורה ולחות בסביבת ההובלה כדי להבטיח שהמעגל המודפס תמיד נמצא בתנאי אחסון מתאימים.