בתהליך הייצור של PCB, טכנולוגיית טיפול פני השטח משפיעה לא רק על יכולת ההלחמה ועמידות הקורוזיה של PCB, אלא גם משפיעה מאוד על הביצועים החשמליים ועל האמינות-לטווח הארוך שלו. עם ההתפתחות המהירה של הטכנולוגיה האלקטרונית,תהליכי טיפול משטח pcbמתפתחים כל הזמן כדי לעמוד בדרישות ביצועים גבוהות יותר ובסטנדרטים סביבתיים.
פילוס אוויר חם
פילוס אוויר חם, הידוע גם בשם פילוס הלחמה באוויר חם, המכונה בדרך כלל התזת פח. תהליך זה כולל ציפוי של פני השטח של ה-PCB בהלחמת עופרת בדיל מותך - בימינו, הלחמה נטולת עופרת-נפוצה יותר עקב דרישות סביבתיות. לאחר מכן, נעשה שימוש באוויר דחוס מחומם כדי ליישר את ההלחמה, ויוצרת שכבת ציפוי שיכולה להתנגד ביעילות לחמצון נחושת ולספק יכולת הלחמה מצוינת. במהלך מיזוג אוויר חם, ההלחמה מקיימת אינטראקציה עם נחושת ליצירת תרכובת מתכת פח נחושת בצומת, בעובי של כ-1-2 מיליליטר.
תהליך זה מחולק לסוגים אנכיים ואופקיים. ציפוי אופקי נחשב באופן נרחב לבעל יתרונות בשל הציפוי האחיד יותר שלו והיכולת להגיע לייצור אוטומטי. התהליך הכללי כולל שלבים כמו מיקרו תחריט, חימום מוקדם, ציפוי שטף, ריסוס פח וניקוי. תהליך פילוס האוויר החם בוגר, עם אספקה מספקת, עלות נמוכה יחסית ויכולת ריתוך טובה, מתאים להלחמה ללא עופרת-, והוא אחת משיטות טיפול פני השטח הנפוצות בתעשייה. עם זאת, פני השטח שלו אינם חלקים מספיק, מה שמקשה על ריתוך רכיבי קצה עדין, והעופרת המכילה HASL מתמודדת גם עם בעיות סביבתיות.
ציפוי אורגני
ציפוי אורגני הוא תהליך של גידול כימי של שכבה של סרט אורגני על משטח נחושת חשוף נקי. שכבת הסרט הזה היא כמו שומר נאמן, עם עמידות לחמצון, עמידות בפני הלם חום ועמידות בפני לחות, שיכולות להגן ביעילות על פני הנחושת מפני קורוזיה כגון חמצון או גיפור בסביבות רגילות. יחד עם זאת, בסביבת הריתוך בטמפרטורה- הגבוהה שלאחר מכן, ניתן להסיר אותו במהירות על ידי השטף, ולפנות את המקום לעבודת הריתוך.
תהליך הציפוי האורגני נמצא בשימוש נרחב בתעשייה בשל יתרונותיו המשמעותיים של תהליך פשוט ועלות נמוכה. מולקולות הציפוי האורגני המוקדמות היו בעיקר אימידאזול ובנזוטריאזול, שהיו להן השפעות נגד חלודה. כיום, מולקולות חדשות הן בעיקר בנזימידאזול. כדי להבטיח את היכולת לעמוד בהלחמה מרובת זרימה חוזרת, יש צורך ליצור שכבות ציפוי אורגניות מרובות על פני הנחושת, מה שמצריך הוספת נוזל נחושת באמבט הכימי. ראשית, מצפים את השכבה הראשונה, אשר סופחת נחושת. לאחר מכן, השכבה השנייה של מולקולות הציפוי האורגני מתמזגות עם נחושת ונערמת שכבה אחר שכבה עד שנוצר מבנה של עשרים או אפילו מאות מכלולי מולקולות ציפוי אורגניים. עם זאת, העמידות בפני קורוזיה של ציפוי OSP חלשה יחסית, ויש להקדיש תשומת לב מיוחדת לתנאים במהלך האחסון והשימוש.
ציפוי ניקל כימי/זהב טבילה
תהליך ציפוי ניקל/טבילת זהב ללא חשמל הוא שכבה עטופה בקפידה של סגסוגת זהב ניקל עבה ומצוינת מבחינה חשמלית על משטח הנחושת, כמו הנחת "שריון" חזק על ה-PCB, שיכול לספק הגנה אמינה ל-PCB לאורך זמן. בניגוד ל-OSP, המשמשת רק כשכבת מחסום פשוטה נגד חלודה, ציפוי ניקל/זהב טבילה ללא חשמל יכול לשמור על ביצועים חשמליים טובים במהלך שימוש-לטווח ארוך ב-PCB ויש לו עמידות חזקה יותר לשינויים סביבתיים.
הסיבה לציפוי ניקל היא שיש דיפוזיה הדדית בין זהב לנחושת, ושכבת הניקל יכולה לשמש מחסום חזק כדי למנוע ביעילות דיפוזיה זו. ללא מחסום של שכבת ניקל, זהב עשוי להתפזר לנחושת תוך שעות ספורות. בנוסף, לציפוי ניקל נטול חשמל/זהב טבילה יש יתרונות רבים, כמו חוזק גבוה של ניקל. רק ניקל בעובי של 5 אום יכול לשלוט ביעילות על ההתרחבות בכיוון Z בטמפרטורות גבוהות, תוך מניעת התמוססות נחושת, שהיא יתרון במיוחד להלחמה נטולת עופרת-. התהליך הכללי של טכנולוגיה זו כולל שלבים כגון כבישה וניקוי חומצה, תחריט מיקרו, טבילה מוקדמת, הפעלה, ציפוי ניקל כימי וטבילת זהב כימית. התהליך כולל שישה מיכלים כימיים וכמעט מאה כימיקלים, מה שהופך את התהליך למורכב יחסית.
טבילה בכסף
תהליך טבילת הכסף הוא בין OSP לבין ציפוי ניקל/זהב ללא אלקטרו והתהליך שלו פשוט ומהיר יחסית. טבילת כסף מושגת למעשה באמצעות תגובות עקירה, היוצרות שכבת ציפוי כסף טהור כמעט ברמת תת-מיקרון על פני ה-PCB. לפעמים מוסיפים כמה תרכובות אורגניות במהלך תהליך טבילת הכסף, בעיקר כדי למנוע קורוזיה כסף ולחסל בעיות נדידת כסף. עם זאת, לרוב קשה למדוד את השכבה הדקה הזו של תרכובות אורגניות במדויק, וניתוח מראה ששיעור המשקל שלה נמוך מ-1%.
גם כאשר נחשפת לסביבות מורכבות כמו חום, לחות וזיהום, שכבת הכסף שנוצרת בתהליך הטבילה עדיין יכולה להפגין תכונות חשמליות טובות ויכולת ריתוך, אך הברק שלה עשוי לרדת. בשל היעדר שכבת ניקל מתחת לשכבת הכסף, כסף טבילה אינו חזק פיזית כמו ציפוי ניקל נטול חשמל/זהב טבילה.
טבילת פח
בהתחשב בכך שכל חומרי ההלחמה מבוססים כיום על פח, ושכבת הפח יכולה להתאים בצורה מושלמת לכל סוג הלחמה, מנקודת מבט זו, לתהליך פח הטבילה יש סיכויי פיתוח רחבים. עם זאת, בעבר, PCbs שטופלו בטכנולוגיית טבילת בדיל היו מועדים לבעיות שפם בדיל. במהלך תהליך ההלחמה, תופעות נדידת פח ופח הציבו אתגרים רציניים לאמינות, מה שהגביל מאוד את היישום של טכנולוגיית טבילת הפח. מאוחר יותר, על ידי הוספת תוספים אורגניים לתמיסת הטבילה בדיל, מבנה שכבת הפח עבר בהצלחה טרנספורמציה לחלקיקים, תוך התגברות יעילה על הקשיים-שצוינו לעיל, וגם העניק לתהליך טבילת הפח יציבות תרמית טובה ויכולת הלחמה טובה.
תהליך פח הטבילה יכול ליצור תרכובות בין-מתכתיות של פח נחושת שטוח, מה שהופך את פח הטבילה לדומה לפילוס אוויר חם מבחינת יכולת הריתוך, ללא בעיות השטיחות המטרידות מפילוס אוויר חם וללא הסכנות הנסתרות של דיפוזיה מתכת בציפוי ניקל כימי/טבילה זהב. עם זאת, זמן האחסון של לוחות פח טבילה מוגבל, ואם נשארים זמן רב מדי, תיווצר תחמוצת פח על פני השטח שלהן, מה שישפיע על אפקט הריתוך. לכן, יש צורך להקפיד על סדר הטבילה של פח במהלך ההרכבה.
תהליכי טיפול משטח אחרים
זהב ניקל מצופה אלקטרו
ניתן להתייחס לחשוף זהב ניקל כ"אח הבכור" של טכנולוגיית טיפול פני השטח של PCB, שקיימת מאז לידתו של PCB ונגזרת בהדרגה תהליכים אחרים. תהליך זה כולל ציפוי אלקטרוניקה של שכבת ניקל על פני מוליך ה-PCB, ולאחר מכן ציפוי אלקטרוניקה של שכבת זהב. תפקידו העיקרי של ציפוי ניקל הוא למנוע דיפוזיה בין זהב לנחושת. כיום, זהב ניקל מצופה אלקטרומחול מתחלק בעיקר לשתי קטגוריות: האחת היא ציפוי זהב רך, המשמש בעיקר לציפוי חוטי זהב במהלך אריזת שבבים; הסוג השני הוא ציפוי זהב קשיח, המשמש בעיקר לחיבור חשמלי במפרקים שאינם הלחמה, כגון אצבעות זהב. יש לציין כי בנסיבות רגילות, פעולות ריתוך עלולות לגרום לזהב המצופה האלקטרוניקה להפוך לשביר, ובכך לקצר את חיי השירות שלו. לכן, יש להימנע ככל האפשר מריתוך על זהב מצופה אלקטרו; עם זאת, ההסתברות להתפרקות בציפוי ניקל נטול חשמל/זהב טבילה נמוכה יחסית בשל שכבת הזהב הדקה והאחידה.
ציפוי פלדיום כימי
תהליך ציפוי פלדיום ללא חשמל דומה למדי לזה של ציפוי ניקל ללא חשמל. העיקרון העיקרי הוא שימוש בחומר מפחית, כגון נתרן דימימן פוספט, להפחתת יוני פלדיום לפלדיום על משטח פעיל קטליטית. הפלדיום החדש שנוצר יכול לשמש גם כזרז לקידום התגובה המתמשכת, ובכך להשיג שכבות ציפוי פלדיום בכל עובי. לציפוי פלדיום כימי יש את היתרונות של אמינות ריתוך גבוהה, יציבות תרמית טובה ושטיחות משטח מעולה. עם זאת, פלדיום היא מתכת יקרה יחסית נדירה, מה שמביא לעלות גבוהה יחסית לתהליך זה.