בתהליך המתפתח במהירות של מכשירים אלקטרוניים, PCB, כמנשא של רכיבים אלקטרוניים והגשר של חיבורים חשמליים, ביצועיו ואיכותו הם קריטיים. מעגלים שוקעים מזהב, עם טכנולוגיית טיפול פני השטח הייחודית שלהם, בולטים בין סוגים רבים של מעגלים ונמצאים בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים-מתקדמים שונים.
1, הסבר מפורט על תהליך טבילה זהב
זהב טבילה, הידוע גם בשם טבילת זהב בציפוי ניקל כימי, הוא תהליך של יצירת שכבת סגסוגת זהב ניקל על פני השטח של PCB. תהליך זה כולל בעיקר את השלבים העיקריים הבאים:
טיפול מקדים: נקה בקפדנות את לוח ה-PCB כדי להסיר כתמי שמן משטח, תחמוצות, זיהומים וכו', כדי להבטיח התקדמות חלקה של התהליכים הבאים. שלב זה משתמש בדרך כלל בחומרי ניקוי אלקליים ובטיפול מיקרו תחריט כדי לחספס את פני הנחושת ולשפר את ההדבקה בין הציפוי למצע.
ציפוי ניקל כימי: טבלו את לוח ה-PCB בתמיסת ציפוי המכילה מלחי ניקל, חומרים מפחיתים, חומרים מורכבים ורכיבים אחרים. תחת פעולת תגובת הפחתה כימית, יוני ניקל מופחתים ומושקעים על פני הנחושת של לוח ה-PCB, ויוצרים שכבת ניקל אחידה. שכבת ניקל זו יכולה לא רק לשמש כשכבה התחתונה לטבילת זהב לאחר מכן, לשפר את ההידבקות של שכבת הזהב, אלא יותר מכך, לניקל עצמו יש עמידות טובה וקשיות בפני קורוזיה, שיכולים להגן ביעילות על מעגל הנחושת הפנימי. עובי שכבת ציפוי הניקל נשלט בדרך כלל על 3-5 מיקרומטר כדי להבטיח את הביצועים האופטימליים שלה ביישומים אלקטרוניים.
טבילת זהב: לאחר השלמת ציפוי ניקל, לוח ה-PCB נכנס לתמיסת טבילת זהב המכילה מלחי זהב. בשל פעילותו הכימית הגבוהה מזהב, ניקל עובר תגובות עקירה עם מלחי זהב, תוך הפקדת שכבת זהב על פני שכבת הניקל. עובי שכבת הזהב הוא בדרך כלל בין 0.05-0.15 מיקרומטר, אם כי דקה מאוד, יש לה תפקיד מכריע. לזהב מוליכות מעולה ויציבות כימית, שיכולים לשפר משמעותית את הביצועים החשמליים של לוחות מעגלים ולשפר את עמידותם בפני קורוזיה.
לאחר עיבוד: לאחר השלמת טבילת הזהב, מנקים ומייבשים את לוח ה-PCB כדי להסיר שאריות של תמיסת ציפוי וזיהומים על פני השטח, תוך הבטחת פני השטח של המעגל נקי ויבש, ועומד בתקנים להרכבת רכיבים אלקטרוניים.
2, יתרונות טכניים שללוח מעגל זהב טבילה
מוליכות מצוינת: לזהב התנגדות נמוכה במיוחד של 2.4 × 10 Ω·m בלבד, מה שהופך אותו לחומר מוליך טוב. שכבת הזהב על פני השטח של מעגל הטבילה יכולה לספק נתיב שידור חלק במיוחד לאותות אלקטרוניים, ובכך להפחית ביעילות את ההתנגדות והנחת האות במהלך שידור האות. זה חשוב במיוחד במעגלים ויישומים בתדר גבוה- הדורשים שלמות אות גבוהה במיוחד, כגון תחנות בסיס תקשורת 5G, ציוד להעברת נתונים במהירות- גבוהה וכו', כדי להבטיח שידור אות מהיר ומדויק ולשפר את הביצועים הכוללים של הציוד.
עמידות בפני קורוזיה מעולה: לזהב יציבות כימית גבוהה ואינו נוטה לתגובות כימיות עם חמצן, אדי מים וחומרים מאכלים אחרים באוויר. שכבת הזהב פני השטח של לוח המעגלים המצופה-זהב יכולה לספק הגנה אמינה למעגל הנחושת הפנימי, אפילו בתנאי סביבה קשים כגון טמפרטורה גבוהה, לחות גבוהה, חומציות חזקה ובסיסיות, היא יכולה לשמור על ביצועים טובים לאורך זמן, ולהאריך ביעילות את חיי השירות של המעגל. זה עושה שימוש נרחב בזהב טבילה בתחומים כגון תעופה וחלל, אלקטרוניקה לרכב ובקרה תעשייתית הדורשים אמינות גבוהה.
יכולת ריתוך טובה: לזהב יכולת ריתוך מצוינת ויכול ליצור קשרי ריתוך חזקים עם חומרי ריתוך שונים. בתהליך ההרכבה של רכיבים אלקטרוניים, זהב טבילה יכול להפחית את קושי הריתוך, לשפר את איכות הריתוך ולהפחית את ההסתברות לפגמי ריתוך כגון הלחמה וירטואלית והלחמה. יש לכך משמעות רבה לשיפור יעילות הייצור ואיכות המוצר של מוצרים אלקטרוניים, במיוחד בייצור-בקנה מידה גדול, אשר יכול למעשה להפחית את עלויות הייצור ואת שיעורי הפגמים במוצר.
התנגדות מגע יציבה: מגע חשמלי טוב בין המעגל לרכיבים אלקטרוניים הוא חיוני במכשירים אלקטרוניים. שכבת הזהב על משטח הזהב הטבילה יכולה לספק התנגדות יציבה למגע, מה שמבטיח את האמינות של חיבורים אלקטרוניים. עם התפתחות המזעור והאינטגרציה של מוצרים אלקטרוניים, הדרישה ליציבות חיבור חשמלי של לוחות מעגלים הולכת ונעשית גבוהה יותר, והיתרון של זהב טבילה הולך וגובר.
3, השוואה לחומרי לוח מעגלים אחרים
בהשוואה למעגלי ריסוס פח: תהליך ריסוס הפח כולל ריסוס שכבה של סגסוגת עופרת פח או פח טהור על פני לוח ה-PCB. למרות שהעלות של מעגלים מרוססים בדיל נמוכה יחסית, עמידות החמצון ויכולת ההלחמה של הפח תקטן בהדרגה במהלך שימוש-לטווח ארוך, מה שעלול להוביל לבעיות כגון חמצון מפרקי הלחמה וצמיחת שפם פח, המשפיעות על אמינות המעגל. היציבות של שכבת הזהב על לוח המעגלים המצופה-זהב גבוהה, מה שיכול למנוע ביעילות בעיות אלו ויש לו יתרון במוצרים אלקטרוניים-מתקדמים.
בהשוואה למעגלי OSP (מסיכת הלחמה אורגנית): OSP היא שכבה של סרט מגן אורגני המצופה על פני הלוח של לוח ה-PCB, אשר מונעת בעיקר חמצון משטח הנחושת ומשפרת את יכולת ההלחמה. עם זאת, שכבת סרט ה-OSP דקה ובעלת עמידות מוגבלת בפני קורוזיה, מה שהופך אותה לנטייה לכישלון בסביבות טמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה. לעומת זאת, לשכבת סגסוגת זהב ניקל של לוח המעגלים המצופה-זהב יש יכולות הגנה חזקות יותר ויכולה להסתגל טוב יותר לסביבות עבודה מורכבות.
בהשוואה למעגלים מצופים כסף: למעגלים מצופים כסף יש מוליכות והלחמה טובה, אך שכבת הכסף שלהם נוטה לחמצון, ותחמוצת הכסף שנוצרת תגביר את ההתנגדות למגע, ומשפיעה על הביצועים החשמליים. למעגל המצופה-זהב אין בעיה זו, מכיוון שעמידות החמצון של שכבת הזהב מאפשרת לו לשמור על ביצועים חשמליים יציבים לאורך זמן.