الخصائص والاستخدامات 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 ، والتي يبدو أنها بعيدة ، يجب ملاحظة أن التغييرات البطيئة طويلة الأجل ستؤدي إلى تغييرات كبيرة.مع الدعوات المتزايدة لحماية البيئة ، من المؤكد أن عملية المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ستتغير بشكل كبير 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 في شكل أكسيد في الهواء ، فمن غير المرجح أن يظل نحاسًا أصليًا لفترة طويلة ، لذلك يجب معالجته بطرق أخرى.على الرغم من أنه في التجميع اللاحق ، يمكن استخدام التدفق القوي لإزالة معظم أكاسيد النحاس ، إلا أن التدفق القوي نفسه ليس من السهل إزالته ، لذلك لا تستخدم الصناعة عمومًا تدفقًا قويًا.

عملية المعالجة السطحية الشائعة
في الوقت الحاضر ، هناك العديد من عمليات المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، والعمليات الشائعة هي التسوية بالهواء الساخن ، والطلاء العضوي ، والطلاء بالنيكل / غمس الذهب ، والغطس بالفضة ، والغطس بالقصدير ، والتي سيتم تقديمها واحدة تلو الأخرى أدناه.

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 وتسويته (النفخ) بهواء مضغوط ساخن لتشكيل طبقة طلاء مقاومة لأكسدة النحاس وتوفر قابلية لحام جيدة .بعد تسوية الهواء الساخن ، يشكل اللحام والنحاس مركبًا معدنيًا من القصدير النحاسي عند التقاطع.يبلغ سمك اللحام الذي يحمي السطح النحاسي حوالي 1-2 مل.يجب غمر ثنائي الفينيل متعدد الكلور في اللحام المنصهر أثناء التسوية بالهواء الساخن ؛سكين الهواء ينفخ اللحام السائل قبل أن يصلب اللحام ؛يمكن لسكين الرياح أن يقلل من هلالة اللحام على سطح النحاس ويمنع تجسير اللحام.تنقسم تسوية الهواء الساخن إلى نوع عمودي ونوع أفقي.بشكل عام ، 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: الحفر الدقيق ← التسخين المسبق ← طلاء التدفق ← رش القصدير ← التنظيف.

2. طلاء عضوي
تختلف عملية الطلاء العضوي عن عمليات المعالجة السطحية الأخرى من حيث أنها تعمل كطبقة حاجزة بين النحاس والهواء ؛عملية الطلاء العضوي بسيطة والتكلفة منخفضة ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.جزيئات الطلاء العضوية المبكرة هي الإيميدازول والبنزوتريازول ، والتي تلعب دورًا في مقاومة 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 ، فيجب 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 ؛ثم يتم دمج جزيئات الطلاء العضوي للطبقة الثانية مع النحاس حتى تتركز 20 أو حتى مئات من جزيئات الطلاء العضوي على سطح النحاس ، مما يضمن لحامًا متعددًا بإعادة التدفق.يوضح الاختبار أن أحدث عملية طلاء عضوي يمكن أن تحافظ على الأداء الجيد في العديد من عمليات اللحام الخالية من الرصاص.العملية العامة لعملية الطلاء العضوي هي إزالة الشحوم ← النقش الدقيق ← التخليل ← تنظيف المياه النقية ← الطلاء العضوي ← التنظيف ، والتحكم في العملية أسهل من عمليات المعالجة السطحية الأخرى.

3. طلاء النيكل غير الكهربائي / الغمر بالذهب: طلاء النيكل غير الكهربائي / عملية الغمر بالذهب
على عكس الطلاء العضوي ، يبدو أن طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب يضع درعًا سميكًا على ثنائي الفينيل متعدد الكلور ؛بالإضافة إلى ذلك ، فإن عملية طلاء النيكل / الغمر بالذهب عديمة الكهرباء لا تشبه الطلاء العضوي كطبقة مانعة للصدأ ، والتي يمكن أن تكون مفيدة 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 ، فإنه يتمتع أيضًا بقدرة تحمل البيئة التي 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 ؛إذا لم تكن هناك طبقة من النيكل ، فسوف ينتشر الذهب في النحاس في غضون ساعات قليلة.ميزة أخرى لطلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب هي قوة النيكل.يمكن فقط للنيكل بسماكة 5 ميكرون أن يحد من التمدد في اتجاه 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 غير الكهربائي ← ترشيح الذهب الكيميائي.يوجد بشكل أساسي 6 خزانات كيميائية ، تشتمل على ما يقرب من 100 مادة كيميائية ، لذا فإن التحكم في العملية صعب نسبيًا.

4. عملية غمر الفضة بالفضة
بين الطلاء العضوي والغطس بالنيكل / الذهب غير الكهربائي ، تكون العملية بسيطة وسريعة نسبيًا ؛إنه ليس معقدًا مثل طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب ، كما أنه ليس درعًا سميكًا لثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لكنه لا يزال بإمكانه توفير أداء كهربائي جيد.الفضة هي الأخ الأصغر للذهب.حتى عند تعرضها للحرارة والرطوبة والتلوث ، يمكن للفضة أن تحافظ على قابلية لحام جيدة ، لكنها تفقد 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 خصائص تخزين جيدة ، ولن تكون هناك مشاكل كبيرة عند وضعها في التجميع لبضع سنوات بعد تشريب الفضة.الغمر بالفضة هو تفاعل إزاحة ، وهو عبارة عن طلاء فضي خالص تقريبًا.في بعض الأحيان ، يتم تضمين بعض المواد العضوية في عملية الغمر بالفضة ، 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 ، في الماضي ، ظهر ثنائي الفينيل متعدد الكلور شعيرات من القصدير بعد عملية غمس القصدير ، وكان انتقال شعيرات القصدير والقصدير أثناء عملية اللحام من شأنه أن يسبب مشاكل في الموثوقية ، لذلك كان استخدام عملية غمس القصدير محدودًا.في وقت لاحق ، تمت إضافة المضافات العضوية إلى محلول غمر القصدير ، والتي يمكن أن تجعل بنية طبقة القصدير تأخذ بنية حبيبية ، وتتغلب على المشاكل السابقة ، ولديها أيضًا استقرار حراري جيد وقابلية لحام.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 الناجم عن تسوية الهواء الساخن ؛لا يحتوي غمر القصدير أيضًا على مشكلة انتشار بين طلاء النيكل غير الكهربائي / معادن الغمر بالذهب - يمكن دمج المركبات المعدنية المصنوعة من القصدير النحاسي بإحكام.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.دعونا نلقي نظرة على عمليات طلاء الذهب بالنيكل والطلاء بالبلاديوم عديم الكهرباء والتي يتم تطبيقها نسبيًا بشكل أكبر.طلاء الذهب بالنيكل هو مصدر تكنولوجيا المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور.لقد ظهر منذ ظهور ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وتطور تدريجياً إلى طرق أخرى منذ ذلك الحين.يتم طلاء طبقة من النيكل على سطح موصل ثنائي الفينيل متعدد الكلور أولاً ثم طبقة من الذهب.يستخدم طلاء النيكل بشكل أساسي لمنع الانتشار بين الذهب والنحاس.هناك نوعان من طلاء الذهب بالنيكل: طلاء الذهب الناعم (الذهب الخالص ، السطح الذهبي لا يبدو لامعًا) والطلاء بالذهب الصلب (السطح أملس وصلب ، مقاوم للتآكل ، يحتوي على الكوبالت وعناصر أخرى ، والسطح الذهبي تبدو مشرقة).يستخدم الذهب الناعم بشكل أساسي في صناعة الأسلاك الذهبية أثناء تغليف الرقائق ؛يستخدم الذهب الصلب بشكل أساسي للتوصيل الكهربائي في الأماكن غير الملحومة.بالنظر إلى التكلفة ، غالبًا ما تنفذ الصناعة طلاءًا انتقائيًا عن طريق نقل الصور 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 من الضروري تجنب اللحام على الذهب المطلي ؛ومع ذلك ، نظرًا لأن الذهب في طلاء النيكل غير الكهربائي / غمر الذهب رقيق جدًا ومتسق ، 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 المتولد حديثًا عاملاً مساعدًا لتعزيز التفاعل ، بحيث يمكن الحصول على أي سمك لطلاء البلاديوم.مزايا طلاء البلاديوم غير الكهربائي هي موثوقية اللحام الجيدة ، والاستقرار الحراري ، وتسطيح السطح.

أربعة
اختيار عملية المعالجة السطحية
يعتمد اختيار عملية المعالجة السطحية بشكل أساسي على نوع المكونات المجمعة النهائية ؛ستؤثر عملية المعالجة السطحية على الإنتاج والتجميع والاستخدام النهائي لثنائي الفينيل متعدد الكلور.سيقدم ما يلي على وجه التحديد مناسبات استخدام عمليات المعالجة السطحية الخمس الشائعة.
1. تسوية الهواء الساخن
لعبت تسوية الهواء الساخن دورًا رائدًا في عملية معالجة سطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور.في الثمانينيات من القرن الماضي ، استخدم أكثر من ثلاثة أرباع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تقنية تسوية الهواء الساخن ، لكن الصناعة قللت من استخدام تقنية تسوية الهواء الساخن في العقد الماضي.تشير التقديرات إلى أن حوالي 25٪ - 40٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم الآن 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 للوحة HDI.مع تقدم التكنولوجيا ، ظهرت عملية تسوية الهواء الساخن المناسبة لتجميع QFP و BGA بمسافات أصغر في الصناعة ، ولكن نادرًا ما يتم تطبيقها في الممارسة.في الوقت الحاضر ، تستخدم بعض المصانع الطلاء العضوي وعملية غمس النيكل / الذهب عديمة الكهرباء لتحل محل عملية تسوية الهواء الساخن ؛أدى التطور التكنولوجي أيضًا إلى قيام بعض المصانع باعتماد عمليات التشريب بالقصدير والفضة.بالإضافة إلى ذلك ، أدى الاتجاه الخالي من الرصاص في السنوات الأخيرة إلى تقييد استخدام تسوية الهواء الساخن.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 ، وهذه النسبة آخذة في الارتفاع (من المحتمل أن يكون الطلاء العضوي قد تجاوز الآن مستوى الهواء الساخن في المقام الأول).يمكن استخدام عملية الطلاء العضوي على مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور منخفضة التقنية ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية التقنية ، مثل مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التلفزيونية أحادية الجانب ولوحات 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 / الغمر بالذهب: طلاء النيكل غير الكهربائي / عملية الغمر بالذهب
على عكس الطلاء العضوي ، يتم استخدامه بشكل أساسي على اللوحات ذات المتطلبات الوظيفية للتوصيل وعمر التخزين الطويل على السطح ، مثل المنطقة الرئيسية للهواتف المحمولة ومنطقة اتصال الحافة لقشرة جهاز التوجيه ومنطقة التلامس الكهربائية للتوصيل المرن للرقاقة معالجات.نظرًا لتسوية التسوية بالهواء الساخن وإزالة تدفق الطلاء العضوي ، فقد تم استخدام طلاء النيكل / الغمر بالذهب 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 خطوط طلاء نيكل / غمس ذهبية.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 غمس الذهب.
4. غمر الفضة
إنه أرخص من طلاء النيكل / الغمر بالذهب.إذا كان لثنائي الفينيل متعدد الكلور متطلبات وظيفية للاتصال ويحتاج إلى خفض التكاليف ، فإن الغمر بالفضة يعد اختيارًا جيدًا ؛بالإضافة إلى التسطيح الجيد والاتصال بالغمر بالفضة ، يجب اختيار عملية الغمر بالفضة.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 مثيل لها في المعالجات السطحية الأخرى.توصي EMS بعملية غمر الفضة لأنها سهلة التجميع ولديها قابلية جيدة للفحص.ومع ذلك ، نظرًا لوجود عيوب مثل البقع وثقب اللحام في غمر الفضة ، فإن نموها بطيء (ولكن لم ينخفض).من المقدر في الوقت الحاضر أن حوالي 10٪ - 15٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم عملية التشريب بالفضة.
5. غمر القصدير
تم إدخال القصدير في عملية المعالجة السطحية لما يقرب من عقد من الزمان ، وظهور هذه العملية هو نتيجة لمتطلبات أتمتة الإنتاج.لا يجلب غمر القصدير أي عناصر جديدة إلى مفصل 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 ، فإن استخدام عملية غمر القصدير مقيد بسبب وجود المواد المسرطنة.وتشير التقديرات في الوقت الحالي إلى أن حوالي 5٪ - 10٪ من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور تستخدم عملية غمس القصدير.V الخلاصة مع المتطلبات الأعلى والأعلى للعملاء ، والمتطلبات البيئية الأكثر صرامة والمزيد والمزيد من عمليات المعالجة السطحية ، يبدو أنه من المربك والمربك بعض الشيء اختيار عملية المعالجة السطحية مع آفاق التطوير وتعدد استخدامات أقوى.من المستحيل التنبؤ بالضبط أين ستذهب تكنولوجيا المعالجة السطحية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في المستقبل.على أي حال ، يجب تلبية متطلبات العميل وحماية البيئة أولاً!