الخصائص والتطبيق واتجاه التطوير لعملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور

مع التحسين المستمر للمتطلبات البشرية للبيئة المعيشية ، تبرز بشكل خاص المشاكل البيئية التي تنطوي عليها عملية إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور.في الوقت الحاضر ، يعتبر الرصاص والبروم من أهم الموضوعات ؛سيؤثر الخالي من الرصاص والخالي من الهالوجين على تطور ثنائي الفينيل متعدد الكلور في العديد من الجوانب.على الرغم من أن التغييرات في عملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في الوقت الحاضر ليست كبيرة ، ويبدو أنها لا تزال بعيدة ، تجدر الإشارة إلى أن التغييرات البطيئة طويلة الأجل ستؤدي إلى تغييرات كبيرة.مع الطلب المتزايد على حماية البيئة ، فإن عملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ستخضع بالتأكيد لتغييرات كبيرة في المستقبل.

الغرض من المعالجة السطحية
الغرض الأساسي من المعالجة السطحية هو ضمان قابلية لحام جيدة أو أداء كهربائي.نظرًا لأن النحاس في الطبيعة يميل إلى التواجد على شكل أكسيد في الهواء ، فمن غير المرجح أن يبقى كنحاس أصلي لفترة طويلة ، لذلك يلزم وجود علاجات أخرى للنحاس.على الرغم من أنه في التجميع اللاحق ، يمكن استخدام التدفق القوي لإزالة معظم أكسيد النحاس ، إلا أنه ليس من السهل إزالة التدفق القوي نفسه ، لذلك لا تستخدم الصناعة عمومًا تدفقًا قويًا.

عملية المعالجة السطحية الشائعة
في الوقت الحاضر ، هناك العديد من عمليات المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، بما في ذلك تسوية الهواء الساخن ، والطلاء العضوي ، والطلاء بالنيكل غير الكهربائي / غمس الذهب ، وتغميس الفضة وغمس القصدير ، والتي سيتم تقديمها واحدة تلو الأخرى.

1. تسوية الهواء الساخن
تسوية الهواء الساخن ، والمعروفة أيضًا باسم تسوية اللحام بالهواء الساخن ، هي عملية طلاء لحام الرصاص بالقصدير المنصهر على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتسوية (النفخ) بالهواء المضغوط الساخن لتشكيل طبقة طلاء مقاومة لأكسدة النحاس وتوفر قابلية لحام جيدة .يتكون المركب المعدني من القصدير النحاسي عند تقاطع اللحام مع النحاس عن طريق تسوية الهواء الساخن.يبلغ سمك اللحام الذي يحمي السطح النحاسي حوالي 1-2 مل.يجب غمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في اللحام المنصهر أثناء التسوية بالهواء الساخن ؛ينفخ سكين الهواء في اللحام السائل قبل أن يصلب اللحام ؛يمكن لشفرة الرياح أن تقلل من هلالة اللحام على سطح النحاس وتمنع سد اللحام.تنقسم تسوية الهواء الساخن إلى نوع عمودي ونوع أفقي.يعتبر بشكل عام أن النوع الأفقي أفضل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن طلاء التسوية الأفقي للهواء الساخن يكون أكثر اتساقًا ويمكنه تحقيق الإنتاج التلقائي.العملية العامة لعملية تسوية الهواء الساخن هي: النقش الدقيق ← التسخين المسبق ← تدفق الطلاء ← رش القصدير ← التنظيف.

2. طلاء عضوي
تختلف عملية الطلاء العضوي عن عمليات المعالجة السطحية الأخرى من حيث أنها تعمل كطبقة حاجزة بين النحاس والهواء ؛تقنية الطلاء العضوي بسيطة ومنخفضة التكلفة ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.جزيئات الطلاء العضوية المبكرة هي الإيميدازول والبنزوتريازول ، والتي تلعب دورًا في منع الصدأ.أحدث جزيء هو البنزيميدازول بشكل أساسي ، وهو النحاس الذي يربط كيميائيًا مجموعة النيتروجين الوظيفية بـ PCB.في عملية اللحام اللاحقة ، إذا كانت هناك طبقة طلاء عضوية واحدة فقط على سطح النحاس ، فهذا غير ممكن.يجب أن يكون هناك العديد من الطبقات.هذا هو السبب في أن النحاس السائل يضاف عادة إلى الخزان الكيميائي.بعد طلاء الطبقة الأولى ، تمتص طبقة الطلاء النحاس ؛بعد ذلك ، يتم دمج جزيئات الطلاء العضوي للطبقة الثانية مع النحاس حتى تتجمع 20 أو حتى 100 مرة من جزيئات الطلاء العضوي على سطح النحاس ، والتي يمكن أن تضمن لحام إعادة التدفق المتعدد.تُظهر التجربة أن أحدث تقنيات الطلاء العضوي يمكن أن تحافظ على الأداء الجيد في العديد من عمليات اللحام الخالية من الرصاص.العملية العامة لعملية الطلاء العضوي هي: إزالة الشحوم ← الحفر الدقيق ← التخليل ← تنظيف المياه النقية ← الطلاء العضوي ← التنظيف.التحكم في العملية أسهل من عمليات المعالجة السطحية الأخرى.
3. طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب بالنيكل الكهربائي / عملية الغمر بالذهب
على عكس الطلاء العضوي ، يبدو أن طلاء النيكل غير الكهربائي / تشريب الذهب يضع درعًا سميكًا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ؛بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية طلاء النيكل / غمس الذهب عديمة الكهرباء لا تشبه الطلاء العضوي كطبقة مانعة للصدأ.يمكن أن يكون مفيدًا في الاستخدام طويل الأمد لثنائي الفينيل متعدد الكلور وتحقيق أداء كهربائي جيد.لذلك ، فإن طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب هو لف طبقة سميكة من سبائك الذهب والنيكل بخصائص كهربائية جيدة على سطح النحاس ، والتي يمكن أن تحمي ثنائي الفينيل متعدد الكلور لفترة طويلة ؛بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع أيضًا بقدرة تحمل بيئية لا تتمتع بها عمليات المعالجة السطحية الأخرى.سبب طلاء النيكل هو أن الذهب والنحاس سينتشران بعضهما البعض ، ويمكن لطبقة النيكل أن تمنع الانتشار بين الذهب والنحاس ؛بدون طبقة النيكل ، سينتشر الذهب في النحاس في غضون ساعات.ميزة أخرى لطلاء النيكل غير الكهربائي / تشريب الذهب هي قوة النيكل.يمكن أن يحد 5 ميكرون من النيكل فقط من التمدد في الاتجاه Z عند درجة حرارة عالية.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للطلاء بالنيكل غير الكهربائي / الغمر بالذهب أن يمنع أيضًا انحلال النحاس ، والذي سيكون مفيدًا للتجميع الخالي من الرصاص.العملية العامة لطلاء النيكل غير الكهربائي / عملية ترشيح الذهب هي: التنظيف الحمضي ← الحفر الدقيق ← التقوية المسبقة ← التنشيط ← طلاء النيكل عديم الكهرباء ← ترشيح الذهب عديم الكهرباء.يوجد بشكل أساسي 6 خزانات كيميائية ، تشتمل على ما يقرب من 100 مادة كيميائية ، لذا فإن التحكم في العملية صعب.

4. عملية ترشيح الفضة
بين الطلاء العضوي والطلاء بالنيكل غير الكهربائي / ترشيح الذهب ، تكون العملية بسيطة وسريعة نسبيًا ؛إنه ليس معقدًا مثل طلاء النيكل / الغمر بالذهب ، ولا يضع طبقة سميكة من الدروع على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لكنه لا يزال بإمكانه توفير أداء كهربائي جيد.الفضة هي الأخ الأصغر للذهب.حتى لو تعرضت للحرارة والرطوبة والتلوث ، يمكن للفضة أن تحافظ على قابلية لحام جيدة ، لكنها ستفقد بريقها.لا يتمتع الغمر بالفضة بالقوة البدنية الجيدة لطلاء النيكل غير الكهربائي / الغمر بالذهب لأنه لا يوجد نيكل تحت الطبقة الفضية.بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي تشريب الفضة على خاصية تخزين جيدة ، ولن تكون هناك مشكلة كبيرة عند وضعها في التجميع لعدة سنوات بعد تشريب الفضة.التشريب بالفضة هو تفاعل إزاحة ، وهو عبارة عن طلاء فضي نقي دون الميكرون تقريبًا.في بعض الأحيان ، يتم تضمين بعض المواد العضوية في عملية ترشيح الفضة ، وذلك بشكل أساسي لمنع تآكل الفضة والقضاء على هجرة الفضة ؛من الصعب عمومًا قياس هذه الطبقة الرقيقة من المادة العضوية ، ويظهر التحليل أن وزن الكائن الحي أقل من 1٪.

5. غمر القصدير
نظرًا لأن جميع الجنود يعتمدون على القصدير ، يمكن لطبقة القصدير أن تتطابق مع أي نوع من أنواع اللحام.من وجهة النظر هذه ، فإن عملية غمس القصدير لها آفاق تطوير كبيرة.ومع ذلك ، تظهر شعيرات القصدير بعد غمس ثنائي الفينيل متعدد الكلور السابق في القصدير.أثناء عملية اللحام ، سيؤدي انتقال شعيرات القصدير والقصدير إلى حدوث مشكلات في الموثوقية.لذلك ، فإن استخدام عملية غمس القصدير محدود.في وقت لاحق ، تمت إضافة المضافات العضوية إلى محلول غمر القصدير ، والتي يمكن أن تجعل بنية طبقة القصدير تظهر بنية حبيبية ، وتتغلب على المشاكل السابقة ، وتتمتع باستقرار حراري وقابلية لحام جيدة.يمكن أن تشكل عملية غمس القصدير مركبًا معدنيًا مسطحًا من القصدير النحاسي ، مما يجعل غمس القصدير يتمتع بنفس قابلية اللحام الجيدة مثل تسوية الهواء الساخن دون صداع التسطيح الناتج عن تسوية الهواء الساخن ؛لا توجد مشكلة في الانتشار بين طلاء النيكل غير الكهربائي / معادن غمس الذهب في غمس القصدير - يمكن ربط المركبات المعدنية المصنوعة من القصدير والنحاس معًا بقوة.لا يجوز تخزين لوحة غمر القصدير لفترة طويلة ، ويجب أن يتم التجميع وفقًا لتسلسل غمر القصدير.

6. عمليات المعالجة السطحية الأخرى
عمليات المعالجة السطحية الأخرى أقل تطبيقًا.عمليات طلاء الذهب بالنيكل والطلاء بالبلاديوم غير الكهربائي التي يتم تطبيقها بشكل أكبر نسبيًا هي كما يلي.طلاء الذهب بالنيكل هو مصدر عملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور.لقد ظهر منذ ظهور ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وتطور تدريجياً إلى طرق أخرى.يتم أولاً طلاء الموصل على سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور بطبقة من النيكل ثم طبقة من الذهب.يستخدم طلاء النيكل بشكل أساسي لمنع الانتشار بين الذهب والنحاس.يوجد نوعان من طلاء الذهب بالنيكل في الوقت الحاضر: طلاء الذهب الناعم (الذهب الخالص ، السطح الذهبي لا يبدو لامعًا) والطلاء بالذهب الصلب (السطح أملس وصلب ، مقاوم للتآكل ، يحتوي على الكوبالت وعناصر أخرى ، و سطح الذهب يبدو مشرقًا).يستخدم الذهب الناعم بشكل أساسي في الأسلاك الذهبية أثناء تغليف الرقائق ؛يستخدم الذهب الصلب بشكل أساسي للتوصيل الكهربائي في الأماكن غير الملحومة.بالنظر إلى التكلفة ، غالبًا ما تستخدم الصناعة طريقة نقل الصور للطلاء الانتقائي لتقليل استخدام الذهب.

في الوقت الحاضر ، يستمر استخدام طلاء الذهب الانتقائي في الصناعة في الازدياد ، ويرجع ذلك أساسًا إلى صعوبة التحكم في عملية طلاء النيكل غير الكهربائي / ترشيح الذهب.في ظل الظروف العادية ، سيؤدي اللحام إلى تقصف الذهب المطلي ، مما يؤدي إلى تقصير عمر الخدمة.لذلك ، يجب تجنب اللحام بالذهب المطلي ؛ومع ذلك ، نظرًا للذهب الرفيع والمتسق للطلاء بالنيكل / الغمر بالذهب عديم الكهرباء ، نادرًا ما يحدث التقصف.تشبه عملية طلاء البلاديوم غير الكهربائي عملية الطلاء بالنيكل غير الكهربائي.تتمثل العملية الرئيسية في تقليل أيونات البلاديوم إلى البلاديوم على السطح الحفاز من خلال عامل الاختزال (مثل هيبوفوسفيت ثنائي هيدروجين الصوديوم).يمكن أن يصبح البلاديوم المشكل حديثًا عاملاً مساعدًا لتعزيز التفاعل ، لذلك يمكن الحصول على أي سمك لطلاء البلاديوم.مزايا طلاء البلاديوم غير الكهربائي هي موثوقية اللحام الجيدة ، والاستقرار الحراري ، وتسطيح السطح.

اختيار عملية المعالجة السطحية
يعتمد اختيار عملية المعالجة السطحية بشكل أساسي على نوع المكونات النهائية المجمعة ؛ستؤثر عملية المعالجة السطحية على الإنتاج والتجميع والاستخدام النهائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور.سيقدم ما يلي على وجه التحديد مناسبات التطبيق لعمليات المعالجة السطحية الخمس الشائعة.

1. تسوية الهواء الساخن
لعبت تسوية الهواء الساخن دورًا رائدًا في عملية معالجة سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور.في الثمانينيات ، استخدم أكثر من ثلاثة أرباع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تقنية تسوية الهواء الساخن.ومع ذلك ، فقد عملت الصناعة على تقليل استخدام تقنية تسوية الهواء الساخن في العقد الماضي.تشير التقديرات إلى أن حوالي 25٪ - 40٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم حاليًا تقنية تسوية الهواء الساخن.تعتبر عملية تسوية الهواء الساخن قذرة وخطيرة ورائحة ، لذلك لم تكن أبدًا عملية مفضلة.ومع ذلك ، فإن تسوية الهواء الساخن هي عملية ممتازة للمكونات الكبيرة والأسلاك ذات التباعد الأكبر.في ثنائي الفينيل متعدد الكلور بكثافة عالية ، سيؤثر التسطيح لتسوية الهواء الساخن على التجميع اللاحق ؛لذلك ، لا يتم استخدام عملية تسوية الهواء الساخن بشكل عام للوحات HDI.مع تقدم التكنولوجيا ، ظهرت عملية تسوية الهواء الساخن المناسبة لتجميع QFP و BGA بمسافات أصغر في الصناعة ، لكن التطبيق الفعلي أقل.في الوقت الحاضر ، تستخدم بعض المصانع الطلاء العضوي والطلاء بالنيكل غير الكهربائي / عملية غمس الذهب لتحل محل عملية التسوية بالهواء الساخن ؛أدى التطور التكنولوجي أيضًا إلى قيام بعض المصانع باعتماد عمليات التشريب بالقصدير والفضة.مع الاتجاه الخالي من الرصاص في السنوات الأخيرة ، تم تقييد استخدام تسوية الهواء الساخن بشكل أكبر.على الرغم من ظهور ما يسمى بتسوية الهواء الساخن الخالي من الرصاص ، إلا أنها قد تنطوي على توافق المعدات.

2. طلاء عضوي
تشير التقديرات في الوقت الحالي إلى أن حوالي 25٪ - 30٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم تكنولوجيا الطلاء العضوي ، وكانت النسبة آخذة في الارتفاع (من المحتمل أن يكون الطلاء العضوي قد تجاوز الآن مستوى الهواء الساخن في المقام الأول).يمكن استخدام عملية الطلاء العضوي لثنائي الفينيل متعدد الكلور منخفض التقنية أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التقنية ، مثل لوحة PCB التلفزيونية أحادية الجانب ولوحة تغليف الرقائق عالية الكثافة.بالنسبة لـ BGA ، يستخدم الطلاء العضوي أيضًا على نطاق واسع.إذا لم يكن لثنائي الفينيل متعدد الكلور متطلبات وظيفية للاتصال السطحي أو فترة التخزين ، فسيكون الطلاء العضوي هو أفضل عملية معالجة سطحية.
3. طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب بالنيكل الكهربائي / عملية الغمر بالذهب
يختلف عن الطلاء العضوي ، فهو يستخدم بشكل أساسي على اللوحات ذات المتطلبات الوظيفية للاتصال وعمر التخزين الطويل على السطح ، مثل منطقة مفتاح الهاتف المحمول ، ومنطقة اتصال الحافة لقذيفة جهاز التوجيه ومنطقة التلامس الكهربائية للتوصيل المرن لمعالج الرقاقة.نظرًا لتسوية التسوية بالهواء الساخن وإزالة تدفق الطلاء العضوي ، فقد تم استخدام طلاء النيكل / تشريب الذهب على نطاق واسع في التسعينيات ؛في وقت لاحق ، نظرًا لظهور القرص الأسود وسبائك النيكل الفوسفور الهش ، تم تقليل تطبيق عملية طلاء النيكل / غمس الذهب عديمة الكهرباء.ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، يحتوي كل مصنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التقنية تقريبًا على خط طلاء بالنيكل / غمس ذهبي.بالنظر إلى أن مفصل اللحام سيصبح هشًا عند إزالة مركب القصدير النحاسي المعدني ، ستحدث العديد من المشكلات في المركب المعدني الهش نسبيًا من النيكل والقصدير.لذلك ، تستخدم جميع المنتجات الإلكترونية المحمولة تقريبًا (مثل الهواتف المحمولة) وصلات لحام مركب من القصدير النحاسي المعدني يتكون من طلاء عضوي أو غمر الفضة أو غمر القصدير ، بينما يتم استخدام طلاء النيكل / الغمر بالذهب لتشكيل مناطق رئيسية ومناطق التلامس ودرع EMI المناطق.تشير التقديرات في الوقت الحالي إلى أن حوالي 10٪ - 20٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم طلاء النيكل عديم الكهرباء / عملية تشريب الذهب.

4. غمر الفضة
إنه أرخص من طلاء النيكل / الغمر بالذهب.إذا كان لثنائي الفينيل متعدد الكلور متطلبات وظيفية ويحتاج إلى خفض التكاليف ، فإن الغمر بالفضة يعد اختيارًا جيدًا ؛بالإضافة إلى التسطيح الجيد والتلامس مع تشريب الفضة ، يجب اختيار عملية تشريب الفضة.يستخدم الغمر الفضي على نطاق واسع في منتجات الاتصالات والسيارات وملحقات الكمبيوتر وأيضًا في تصميم الإشارات عالية السرعة.يمكن أيضًا استخدام التشريب بالفضة في الإشارات عالية التردد نظرًا لخصائصه الكهربائية الممتازة التي لا يمكن أن تضاهيها معالجات الأسطح الأخرى.توصي EMS بعملية التشريب بالفضة لأنها سهلة التجميع ولديها قابلية جيدة للفحص.ومع ذلك ، نظرًا لعيوب مثل البقع وثقب اللحام في التشريب بالفضة ، فإن نموها بطيء (ولكن لم ينخفض).تشير التقديرات إلى أن حوالي 10٪ - 15٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم حاليًا عملية التشريب بالفضة.

5. غمر القصدير
لقد مر ما يقرب من عشر سنوات منذ إدخال القصدير في عملية المعالجة السطحية.ظهور هذه العملية هو نتيجة لمتطلبات أتمتة الإنتاج.لا يجلب تشريب القصدير أي عناصر جديدة إلى مكان اللحام ، وهو مناسب بشكل خاص للوحة الاتصال المعززة.سيفقد القصدير قابلية اللحام بعد فترة تخزين اللوحة ، لذا يلزم وجود ظروف تخزين أفضل لغمر القصدير.بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقييد استخدام عملية تشريب القصدير بسبب المواد المسببة للسرطان.تشير التقديرات إلى أن حوالي 5٪ - 10٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم حاليًا عملية غمس القصدير.خاتمة V: مع المتطلبات المتزايدة للعملاء ، والمتطلبات البيئية الأكثر صرامة والمزيد والمزيد من عمليات المعالجة السطحية ، يبدو أنه من المربك والمربك بعض الشيء اختيار عملية المعالجة السطحية مع آفاق تطوير أفضل وعالمية أقوى.لا يمكن الآن التنبؤ بدقة أين ستذهب عملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في المستقبل.على أي حال ، يجب تلبية متطلبات العميل وحماية البيئة أولاً!