Dentre os processos de tratamento de superfície de placas de circuito impresso (PCBs), o processo níquel-paládio-ouro tem atraído muita atenção por seu excelente desempenho e ampla gama de aplicações. Este processo fornece garantia confiável para PCB em ambientes complexos de aplicações eletrônicas, garantindo o alto desempenho e estabilidade dos equipamentos eletrônicos.
I. Princípios básicos do processo de liga de níquel-paládio
O processo níquel-paládio-ouro é uma tecnologia de tratamento de superfície que forma sequencialmente uma camada de níquel, uma camada de paládio e uma camada de ouro na superfície de cobre de um PCB por meio de deposição química. Seu princípio é baseado no processo redox em reações químicas. Em uma solução de revestimento eletrolítico contendo sal de níquel, sal de paládio e sal de ouro, a superfície de cobre do PCB é usada como agente redutor. Sob a ação de temperatura específica, valor de pH e aditivos, os íons metálicos são gradualmente reduzidos e depositados na superfície do cobre. Primeiro, os íons de níquel são reduzidos na superfície do cobre para formar uma camada de níquel. O papel da camada de níquel é fornecer uma base plana, uniforme e de boa adesão, além de fornecer certa proteção para a camada subsequente de paládio e de ouro. Em seguida, os íons de paládio são reduzidos e depositados na camada de níquel para formar uma camada de paládio. A camada de paládio tem boa resistência à corrosão e serve como camada de transição entre a camada de ouro e a camada de níquel. Pode prevenir eficazmente a oxidação da camada de níquel e melhorar a qualidade da camada de ouro. de adesão. Finalmente, os íons de ouro são reduzidos na camada de paládio para formar uma camada de ouro. A camada de ouro confere ao PCB boa condutividade, soldabilidade e resistência à oxidação, garantindo que as peças de conexão do PCB possam ser estáveis durante a montagem e uso de equipamentos eletrônicos. Funciona de forma confiável.
II. O processo de operação do processo níquel-paládio-ouro
(1) Pré-processamento.
Antes de prosseguir com o processo de níquel-paládio-ouro, o PCB precisa ser totalmente pré-processado. Isso inclui etapas como desengorduramento, micro-gravação e pré-imersão. O desengorduramento consiste em remover manchas de óleo e impurezas da superfície do PCB. Os desengraxantes alcalinos são geralmente usados para emulsionar as manchas de óleo e separá-las da superfície do PCB por imersão ou pulverização. A microgravação usa uma solução ácida para gravar levemente a superfície do cobre para remover a camada de óxido na superfície do cobre, ativar a superfície do cobre e aumentar a força de ligação com o revestimento subsequente. A etapa de pré-imersão consiste em mergulhar o PCB em uma solução semelhante à solução de revestimento químico, mas que não contém íons metálicos. O objetivo é evitar que o PCB traga umidade ou impurezas para a solução de revestimento químico, afetando a estabilidade da solução de revestimento e a qualidade do revestimento.
(2) Niquelagem eletrolítica.
O PCB pré-tratado entra no banho de níquel sem eletrólito. A solução de niquelagem eletrolítica contém sais de níquel (como sulfato de níquel), agentes redutores (como hipofosfito de sódio), tampões, estabilizantes e outros ingredientes. Sob condições apropriadas de temperatura (geralmente 80 - 90°C) e pH (aproximadamente 4,5 - 5,5), os íons de níquel são reduzidos e depositados na superfície do cobre para formar uma camada de níquel. Durante o processo de niquelagem, parâmetros como temperatura, valor de pH, concentração de íons de níquel e velocidade de agitação da solução de revestimento precisam ser rigorosamente controlados. Uma temperatura muito alta pode causar a decomposição da solução de revestimento, e uma temperatura muito baixa fará com que a taxa de deposição seja muito lenta; o valor de pH inadequado afetará a taxa de deposição de níquel e a qualidade do revestimento; concentração insuficiente de íons de níquel causará espessura irregular do revestimento e velocidade de agitação muito rápida ou excessiva afetará a taxa de deposição de níquel e a qualidade do revestimento. Lento afetará a uniformidade da solução de revestimento e o nivelamento do revestimento. A espessura da camada de níquel é geralmente controlada em 3 - 5 μm, o que é conseguido controlando o tempo de niquelagem.
(3) Revestimento de paládio eletrolítico
Depois de completar o revestimento de níquel sem eletrólito, o PCB entra no banho de revestimento de paládio sem eletrólito. A solução de revestimento eletrolítico de paládio contém sais de paládio (como cloreto de paládio), agentes complexantes, agentes redutores, etc. A deposição da camada de paládio também requer controle preciso dos parâmetros do processo, como temperatura, valor de pH, concentração de íons paládio, etc. A temperatura para o revestimento de paládio está geralmente entre 40 - 60°C e o pH está em torno de 8 - 9. A espessura da camada de paládio é relativamente fina, geralmente entre 0,05 - 0,2μm. Desempenha um papel fundamental em todo o processo, não só protegendo a camada de níquel da oxidação, mas também proporcionando uma boa base de adesão para a camada de ouro.
(4) Chapeamento de ouro químico.
O banho de ouro sem eletricidade é a etapa final no processo de banho de ouro com níquel-paládio. O líquido de revestimento de ouro sem eletrólito contém sais de ouro (como cianeto de ouro de potássio ou sais de ouro sem cianeto), agentes complexantes, agentes redutores e outros ingredientes. O processo de folheamento de ouro ocorre em temperaturas mais baixas (aproximadamente 25 - 35°C) e normalmente tem um pH de 4 - 6. A espessura da camada de ouro varia de acordo com os diferentes requisitos de aplicação, geralmente entre 0,025-0,1μm. A principal função da camada de ouro é fornecer excelente condutividade, soldabilidade e resistência à oxidação, garantindo o desempenho da conexão elétrica e a estabilidade a longo prazo do PCB em equipamentos eletrônicos. Durante o processo de folheamento de ouro, atenção especial deve ser dada à concentração de sal de ouro e ao controle do tempo de folheamento para obter uma camada de ouro uniforme e densa.
(5) Pós-processamento.
Após a conclusão do revestimento químico de ouro, o PCB precisa ser pós-processado. O pós-processamento consiste em etapas de limpeza e secagem. A limpeza consiste em remover a solução de revestimento restante e as impurezas da superfície do PCB. É usado um processo de limpeza em vários estágios, como enxaguar primeiro com água limpa e depois com água deionizada para garantir que a superfície do PCB esteja limpa. A secagem envolve a secagem do PCB limpo em um ambiente de baixa temperatura e baixa umidade para evitar a oxidação do revestimento e manchas residuais de água.
III. Vantagens do processo níquel-paládio-ouro
(1) Bom desempenho de soldagem.
A camada de ouro possui excelente soldabilidade. Durante o processo de montagem de equipamentos eletrônicos, seja soldagem por refluxo, soldagem por onda ou soldagem manual, os PCBs tratados com ouro de níquel-paládio podem obter bons efeitos de soldagem. Comparado com o processo tradicional de estanhamento, o processo de níquel-paládio pode manter um desempenho de soldagem estável durante vários processos de soldagem, reduzir a ocorrência de defeitos de soldagem, como soldagem falsa e soldagem contínua, e melhorar a taxa de qualificação de produção e confiabilidade de equipamentos eletrônicos.
(2) Excelente resistência à corrosão
A combinação de camadas de níquel, paládio e ouro fornece ao PCB forte proteção contra corrosão. Sob condições ambientais adversas, como umidade, alta temperatura, ácido e álcali, o revestimento de níquel-paládio-ouro pode prevenir eficazmente a oxidação e corrosão do cobre e prolongar a vida útil do PCB. Isto é particularmente importante para alguns equipamentos eletrônicos que são usados ao ar livre ou em ambientes industriais por um longo período, como equipamentos de estação base de comunicação, painéis de controle industriais, etc.
(3) Alta confiabilidade e estabilidade
A estrutura de revestimento formada pelo processo níquel-paládio-ouro é densa e uniforme e possui forte adesão à superfície do cobre. Durante a operação a longo prazo de equipamentos eletrônicos, pode garantir a estabilidade da transmissão do sinal e a confiabilidade das conexões elétricas. A existência da camada de paládio resolve efetivamente o problema da camada de níquel ser facilmente oxidada e causar a queda da camada de ouro, melhora a estabilidade de todo o sistema de revestimento e reduz falhas de equipamentos eletrônicos causadas por falhas de revestimento.
(4) Adapte-se a uma variedade de aplicações eletrônicas
Devido ao seu bom desempenho abrangente, o processo de níquel-paládio é adequado para vários tipos de equipamentos eletrônicos, incluindo eletrônicos de consumo, equipamentos de comunicação, computadores, eletrônicos automotivos, eletrônicos médicos e outros campos. Quer se trate de circuitos digitais de alta velocidade, circuitos analógicos de alta frequência ou circuitos de alta potência, os PCBs tratados com liga de níquel-paládio podem atender aos seus rigorosos requisitos de tratamento de superfície.
4. Cenários de aplicação do processo de níquel-paládio
(1) Campo de eletrônicos de consumo.
Em produtos eletrônicos de consumo, como smartphones, tablets e laptops, o desempenho e a confiabilidade do PCB afetam diretamente a qualidade e a experiência do usuário do produto. A tecnologia de níquel-paládio é amplamente utilizada em placas-mãe, pequenas placas e PCBs de diversos módulos funcionais desses produtos. Por exemplo, depois que as peças de soldagem de chip e as interfaces de conector nas placas-mãe de telefones celulares são tratadas com tecnologia de níquel-paládio, a soldagem de alta precisão pode ser alcançada, garantindo uma transmissão de sinal rápida e precisa e, ao mesmo tempo, melhorando a resistência à corrosão da placa-mãe no uso diário. Prolonga a vida útil do celular.
(2) Campo de equipamentos de comunicação
Equipamentos de estação base de comunicação, módulos de comunicação 5G, equipamentos de comunicação óptica, etc. têm requisitos extremamente altos em PCBs. A aplicação da tecnologia à base de níquel-paládio nestes equipamentos de comunicação reflete-se principalmente na sua capacidade de atender aos requisitos de baixa perda de transmissão de sinal de alta frequência e aos requisitos de confiabilidade da operação estável a longo prazo. No PCB do módulo RF do equipamento da estação base, o revestimento de níquel-paládio-ouro pode garantir a integridade do sinal RF durante a transmissão, reduzir a atenuação e reflexão do sinal e, ao mesmo tempo, prevenir eficazmente a corrosão e oxidação do PCB em ambientes externos agressivos. ambientes, garantindo a comunicação. Operação estável da rede.
(3) Área de informática.
Placas-mãe de computadores, placas gráficas, placas-mãe de servidores, etc. são áreas de aplicação importantes para o processo de níquel-paládio. Durante a operação em alta velocidade do computador, uma grande quantidade de dados precisa ser transmitida entre vários componentes da placa-mãe. A PCB tratada com tecnologia de níquel-paládio pode fornecer conexões elétricas de baixa impedância para garantir uma transmissão de dados eficiente. Ao mesmo tempo, em equipamentos que funcionam continuamente por um longo período, como servidores, a resistência à corrosão e a estabilidade do revestimento de níquel-paládio podem garantir que o PCB opere de forma confiável em ambientes de salas de computadores com alta temperatura e alta umidade, reduzindo a manutenção do equipamento. custos.
(4) Campo de eletrônica automotiva.
Com a melhoria contínua da eletrônica automotiva, os PCBs nos sistemas eletrônicos automotivos enfrentam ambientes de trabalho mais complexos e severos. A aplicação da tecnologia de níquel-paládio em PCBs, como unidades de controle de motores de automóveis (ECUs), sistemas de entretenimento em veículos e sistemas de controle de airbags, pode melhorar a resistência do PCB à vibração e ao impacto e, ao mesmo tempo, pode proteger o PCB. da umidade e umidade encontradas durante a operação do automóvel. No ambiente de poluição por óleo, ácido e álcali, etc., mantém bom desempenho elétrico e confiabilidade para garantir a condução segura do carro.
(5) Campo de eletrônica médica.
Equipamentos eletrônicos médicos, como eletrocardiógrafos, medidores de glicose no sangue, monitores médicos, etc., têm requisitos extremamente elevados quanto à segurança e confiabilidade dos PCBs. O PCB processado pelo processo níquel-paládio-ouro pode atender aos requisitos para uso de equipamentos médicos em ambientes esterilizados e úmidos, evitar que a precipitação de íons de cobre cause danos ao corpo humano e garantir a precisão e estabilidade da transmissão do sinal durante operação a longo prazo do equipamento. , fornecendo suporte técnico confiável para diagnóstico e tratamento médico.
5. Desafios e contramedidas enfrentados pelo processo níquel-paládio-ouro
(1) Alto custo de processo.
O custo de produção do processo níquel-paládio-ouro é relativamente alto devido ao uso de reagentes químicos caros, como sais de níquel, sais de paládio e sais de ouro, bem como requisitos rigorosos para equipamentos de processo e controle ambiental. Para reduzir custos, podemos partir dos seguintes aspectos: primeiro, otimizar a fórmula da solução de galvanização, melhorar a taxa de utilização de íons metálicos e reduzir o consumo de reagentes químicos através do desenvolvimento de novos agentes complexantes, agentes redutores e outros ingredientes; em segundo lugar, melhorar os equipamentos de processo, utilizando equipamentos com alto grau de automação e alta taxa de reciclagem de soluções de galvanização para melhorar a eficiência da produção e reduzir os custos operacionais dos equipamentos; terceiro, estabelecer relações de cooperação de longo prazo com os fornecedores para buscar preços de compra de matérias-primas mais favoráveis, ao mesmo tempo que fortalece a gestão interna de custos e controla a produção. Várias despesas incorridas durante o processo.
(2) Alta pressão ambiental
Alguns reagentes químicos utilizados no processo de oxidação do níquel-paládio, como o cianeto de ouro e potássio, etc., apresentam certa toxicidade e são potencialmente prejudiciais ao meio ambiente e à saúde humana. Além disso, o efluente gerado durante o processo de galvanização química contém grande quantidade de íons metálicos e agentes químicos, que requerem tratamento ambiental rigoroso. Para fazer face à pressão ambiental, por um lado, podemos desenvolver e promover processos de níquel-paládio-ouro isentos de cianeto e utilizar materiais ecológicos, como sais de ouro isentos de cianeto, para substituir os reagentes químicos tóxicos tradicionais; por outro lado, podemos estabelecer um sistema completo de tratamento de águas residuais e utilizar precipitação química, troca iônica, separação por membrana e outras tecnologias para tratar águas residuais, de modo que as águas residuais tratadas atendam aos padrões nacionais de emissão ambiental. Ao mesmo tempo, fortaleceremos a gestão ambiental da empresa, melhoraremos a consciência ambiental dos colaboradores e garantiremos que as medidas de proteção ambiental no processo sejam efetivamente implementadas.
(3) O controle do processo é difícil
O processo níquel-paládio-ouro envolve múltiplas etapas de deposição química. Os parâmetros do processo de cada etapa estão inter-relacionados e têm grande impacto na qualidade do revestimento, como temperatura, valor de pH, concentração de íons metálicos, velocidade de agitação, etc. . A fim de resolver o problema de difícil controle de processo, sistemas avançados de controle automatizado podem ser usados para monitorar e ajustar automaticamente a temperatura, valor de pH, concentração e outros parâmetros da solução de galvanização em tempo real; fortalecer o monitoramento e detecção do processo por meio de equipamentos e experimentos de teste on-line Usar métodos de análise laboratorial para descobrir prontamente anormalidades no processo e tomar medidas para fazer ajustes; ao mesmo tempo, melhorar o nível técnico e as capacidades de gestão de processos dos operadores e permitir que os operadores dominem os pontos de controle dos parâmetros do processo e métodos de lidar com os problemas do processo através de treinamento e acumulação de experiência. . Resumindo, o processo níquel-paládio-ouro no processo especial de PCB desempenha um papel insubstituível e importante no campo da fabricação eletrônica moderna. Embora enfrente desafios como custos elevados, alta pressão sobre a proteção ambiental e difícil controle de processos, com a contínua inovação e avanço da tecnologia, por meio de vários esforços, como otimização de processos, desenvolvimento de novos materiais, fortalecimento de medidas de proteção ambiental e melhoria da gestão de processos níveis, os produtos químicos têm A tecnologia de níquel-paládio continuará a exercer suas vantagens na futura fabricação de equipamentos eletrônicos, fornecendo uma forte garantia de alto desempenho, alta confiabilidade e longa vida útil dos equipamentos eletrônicos.
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