בתהליך הייצור של מעגלים מודפסים, ציפוי פח על מעגלים ממלא תפקיד מכריע בשיפור הביצועים והאמינות שלהם. עם ההתפתחות המהירה של תעשיית האלקטרוניקה, המוצרים האלקטרוניים הולכים לקראת מזעור וביצועים גבוהים, מה שמציב דרישות גבוהות יותר לאיכות המעגלים, וגם תהליך ציפוי הפח של המעגלים זוכה לתשומת לב גוברת.
עיקרון ותהליך של טכנולוגיית ציפוי פח למעגלים
ציפוי פח על לוחות מעגלים מושג בעיקר באמצעות ציפוי אלקטרוכימי, המבוסס על עקרון השקיעה האלקטרוכימית. במיכל הציפוי, לוח המעגלים משמש כקתודה ואנודת הפח ממוקמת בתוך המיכל. תמיסת הציפוי מכילה יוני פח ורכיבים נוספים. כאשר זרם ישר עובר דרך תמיסת הציפוי, יוני פח נעים לכיוון הקתודה (לוח המעגל) תחת פעולת שדה חשמלי ומקבלים אלקטרונים על פניו, מצטמצמים לפח מתכתי, ובכך יוצרים ציפוי פח אחיד על פני הלוח.
כל תהליך ציפוי הפח מורכב למדי. ראשית, יש לטפל מראש בלוח המעגלים, לרבות שלבים כגון הסרת שמן וחריטה מיקרו, במטרה להסיר זיהומים כגון כתמי שמן ותחמוצות על פני המעגל, להשיג מצב נקי ומופעל, ולהבטיח ששכבת ציפוי הפח שלאחר מכן יכולה להיקשר היטב עם מצע המעגל. לאחר השלמת העיבוד המקדים, מניחים את המעגל במיכל ציפוי פח לצורך ציפוי אלקטרוני. על ידי שליטה מדויקת בפרמטרים כגון זמן ציפוי אלקטרוניקה, צפיפות זרם וטמפרטורת תמיסת הציפוי, מובטחים העובי, האחידות והאיכות של ציפוי הפח. לאחר ציפוי פח, יש צורך לבצע טיפול שלאחר- בלוח המעגל, כגון ניקוי, פסיבציה וכדומה, כדי להסיר שאריות של תמיסת ציפוי על פני השטח ולשפר את עמידות הציפוי בפני קורוזיה.
היתרונות של ציפוי פח על לוחות מעגלים
יכולת הלחמה טובה: למעגלים מצופים פח יש יכולת הלחמה מצוינת. בתהליך ההרכבה האלקטרונית, שכבת הפח יכולה ליצור במהירות סגסוגת עם ההלחמה, להפחית את טמפרטורת הריתוך ולמזער את התרחשותם של ליקויי ריתוך כגון הלחמה וירטואלית והלחמה כוזבת, ולשפר מאוד את איכות ויעילות הריתוך. זה חיוני להבטחת אמינות החיבור החשמלי של מוצרים אלקטרוניים, במיוחד במכלול PCB-בצפיפות גבוהה ובדיוק-גבוהה, כאשר יכולת הלחמה טובה היא הבסיס להבטחת ביצועי המוצר.
עמידות בפני קורוזיה: ציפוי פח יכול לשמש מחסום, ולבודד ביעילות את רדיד הנחושת ממגע עם חמצן, לחות, גזים קורוזיביים וחומרים אחרים בסביבה החיצונית, ובכך להאט את קצב החמצון והקורוזיה של רדיד הנחושת. לוחות מעגלים מצופים בדיל יכולים לשמור על ביצועים חשמליים יציבים, להאריך את חיי השירות של מעגלים ולשפר את האמינות של מוצרים אלקטרוניים בסביבות מורכבות בתנאים קשים כמו לחות וטמפרטורה גבוהה.
אופטימיזציה של מוליכות: למרות שלנחושת עצמה יש מוליכות טובה, ציפוי פח יכול לשפר עוד יותר את המוליכות של לוחות מעגלים. לפח התנגדות נמוכה יחסית. בשידור אותות בתדר גבוה, ציפוי פח יכול להפחית את אובדן שידור האות, לשפר את שלמות האות ואת מהירות השידור, ולעמוד על הצרכים של מוצרים אלקטרוניים מודרניים לעיבוד אותות-במהירות-גבוהה ובתדר גבוה.
בעיות נפוצות ופתרונות לציפוי פח במעגלים
ציפוי לא אחיד: זוהי בעיה נפוצה בתהליך ציפוי הפח. סיבות אפשריות כוללות חלוקה לא אחידה של תמיסת הציפוי, צפיפות זרם לא עקבית ומיקום לא נכון של לוחות מעגלים במיכל הציפוי. הפתרון כולל אופטימיזציה של מערכת מחזור תמיסת הציפוי כדי להבטיח פיזור שווה של תמיסת הציפוי במיכל; התאם במדויק את צפיפות הזרם והגדר אותו באופן סביר בהתאם לצורה ולגודל של לוח המעגלים; שפר את עיצוב המתקן התלוי כדי להבטיח שהמעגל נמצא במיקום האופטימלי במיכל הציפוי, כך שכל החלקים מצופים באופן שווה.
עובי ציפוי לא מספיק או מוגזם: אם עובי הציפוי אינו עומד בדרישות, זה ישפיע על ביצועי המעגל. עובי לא מספיק עלול להוביל לירידה ביכולת הריתוך ועמידות בפני קורוזיה, בעוד שעובי מופרז עלול להגדיל את העלויות ועלול להשפיע על השטיחות של המעגל. כדי לפתור בעיה זו, יש צורך לשלוט בקפדנות על זמן הציפוי וצפיפות הזרם, ולחשב במדויק ולהתאים בהתאם לעובי ציפוי היעד. יחד עם זאת, יש לזהות באופן קבוע את ריכוז יוני הפח בתמיסת הציפוי ולמלא מחדש כדי לשמור על יציבות תמיסת הציפוי.
הידבקות לקויה של הציפוי: הציפוי אינו מחובר היטב למצע של המעגל, מה שעלול לגרום בקלות להתקלפות, ניתוק ותופעות נוספות. זה נובע בדרך כלל מטיפול מוקדם-לא מספיק, שאריות של זיהומים או סרטי תחמוצת על פני הלוח של המעגל, המשפיעים על ההתקשרות בין הציפוי למצע. חיזוק תהליך הטיפול המקדים כדי להבטיח את הניקיון וההפעלה של משטח המעגל, שליטה קפדנית על הפרמטרים של כל שלב טיפול מקדים, כגון זמן הסרת שמן, דרגת קורוזיה מיקרו וכו', יכול לשפר ביעילות את ההדבקה של הציפוי.