Indice dei contenuti
Durante la produzione di PCB multistrato, La superficie esposta del rame è soggetta all'ossidazione e all'invecchiamento. corrosione se esposto all'aria e all'umidità. Ciò può diminuire la saldabilità, ridurre la forza di adesione tra gli strati di rame e il preimpregnato durante la laminazione e influire sull'affidabilità del PCB.
Per risolvere questo problema, PCB trattamenti di rivestimento all'ossido-In particolare ossido bruno e ossido nero-vengono applicati ai conduttori di rame dello strato interno prima della laminazione. Una volta creati i circuiti interni, questi vengono utilizzati per garantire l'adesione, migliorare la resistenza della laminazione e aumentare l'affidabilità dei PCB multistrato.
Che cos'è il trattamento all'ossido di carbonio?
L'ossido bruno è una miscela di ossido rameoso (Cu₂O) e cossido di rame (CuO). Con il trattamento all'ossido bruno, si forma uno strato uniforme di lanugine sulla superficie di rame del substrato, che aumenta la forza di adesione del prepreg.
Processo di formazione dell'ossido bruno
La formazione di ossido bruno è il più semplice e conveniente soluzione per finitura superficiale. Il processo di formazione dell'ossido bruno comprende:
- Pulizia delle superfici: Inizialmente, la superficie di rame del PCB viene pulita per rimuovere eventuali oli, sporco o impurità.
- Bagno alcalino: I PCB vengono immersi nella soluzione alcalina di clorito di sodio.
- Formazione dello strato di ossido: Uno strato di ossido di colore marrone si forma quando la soluzione reagisce con il rame esposto del PCB in condizioni controllate.
- Sciacquare e preparare: Infine, i PCB vengono puliti e quindi inviati al processo di assemblaggio.
Spessore tipico del rivestimento di ossido bruno: 8-25 micrometri (µm)
Che cos'è il trattamento all'ossido nero?
L'ossido nero è un trattamento superficiale avanzato a base di ossido di rame che consiste principalmente di ossido rameico (CuO) con alcuni ossido rameoso (Cu₂O).
Processo di formazione dell'ossido nero
Esistono tre metodi principali di applicazione dell'ossido nero: l'ossidazione nera, l'ossidazione marrone e l'ossidazione nera a bassa temperatura. Sebbene la chimica specifica differisca, tutti e tre i metodi seguono un processo generale simile.
Il processo di formazione dell'ossido nero comprende:
- Pulizia delle superfici: Il superficie in rame del PCB viene pulito per rimuovere eventuali oli, sporcizia o impurità.
- Bagno alcalino: I PCB vengono immersi nella soluzione alcalina di clorito di sodio.
- Ossidazione aggressiva: Uno strato di ossido nero si forma quando la soluzione reagisce in modo più aggressivo con il rame in condizioni di elevata intensità di ossidazione.
- Risciacquo con acqua calda: I PCB vengono risciacquati con acqua calda.
Spessore tipico del rivestimento di ossido nero: 1-13 micrometri (µm)
Differenza tra ossido bruno e ossido nero
La funzione fondamentale del trattamento dell'ossido marrone e nero è quella di migliorare la forza di adesione aumentando l'area di contatto tra la lamina di rame e la resina. Inoltre:
- Migliorano la bagnabilità della superficie del rame, consentendo alla resina di fluire efficacemente negli angoli morti.
- Formano uno strato di passivazione sulla superficie del rame, impedendo al catalizzatore di reagire con il rame in condizioni di alta temperatura e alta pressione.
Sebbene i trattamenti con ossido vengano eseguiti per proteggere la superficie del rame dall'ossidazione e dalla corrosione, ogni tipo di trattamento ha i propri criteri. Di seguito sono riportate alcune differenze tra l'ossido bruno e l'ossido nero:
Ossido bruno vs ossido nero: Tabella comparativa completa
| Parametro | Ossido marrone | Ossido nero |
| Struttura di superficie | Granulare / denso | Cristalli aghiformi |
| Spessore del fluff | Diluente | Più spesso |
| Spessore del rivestimento | 8-25 µm | 1-13 µm |
| Difficoltà di gestione dei prodotti chimici | Più basso | Più alto |
| Tasso di micro-incisione | Più basso | Più alto |
| Saldabilità | Povero | Moderato |
| Resistenza alla corrosione e alla lisciviazione | Povero | Moderato |
| Trasferimento termico | Povero | Moderato |
| Ruvidità e copertura della superficie | Rugosità ridotta, copertura limitata | Maggiore rugosità, migliore copertura per le piccole riparazioni |
| Rischio anello rosa | Nessuno (buona resistenza agli acidi) | Possibile in caso di scarso controllo del processo |
| Costo del processo | Basso | Moderato |
Limitazioni del trattamento con ossido
Ciascun processo di trattamento dell'ossido presenta alcune limitazioni.
Limitazioni dell'ossido di marrone
- Scarsa saldabilità: L'ossido marrone offre una scarsa saldabilità in quanto non si dissolve facilmente.
- Bassa resistenza alla corrosione: Ha una scarsa resistenza alla corrosione e alla lisciviazione.
- Inibizione del flusso termico: Un rivestimento troppo spesso di ossido bruno può inibire il flusso termico.
- Ambiente sensibilità: In condizioni ambientali difficili, può causare delaminazione e contaminazione.
Limitazioni dell'ossido nero
- Sensibilità chimica: L'ossido nero ha una scarsa resistenza agli agenti chimici rispetto al più moderno trattamento dell'ossido.
- Esigenze di controllo dei processi: Un controllo inadeguato può influire negativamente sulla resistenza dell'isolamento superficiale.
- Fessurazione dello strato: Viene facilmente intaccato dal calore e dalle sostanze chimiche.
- Rischio anello rosa: Se il controllo del processo non è adeguato, si può osservare un rischio di formazione di anelli rosa nei PCB multistrato.
Guida all'applicazione dei PCB: Quando utilizzare l'ossido marrone rispetto all'ossido nero
L'applicazione del trattamento all'ossido varia in base alla scelta della qualità e delle prestazioni, costo e diversi meccanismi di controllo del processo. Di seguito vengono descritte alcune aree di applicazione di ciascun trattamento dell'ossido:
Quando usare l'ossido di canna
L'ossido bruno è la scelta preferita per:
- HDI schede e PCB ad alto numero di strati - L'ossidazione marrone è la scelta preferita per le schede di interconnessione ad alta densità (HDI) e per i progetti ad alto multistrato, in quanto fornisce un film di ossido più denso e flessibile.
- Alta velocità e elettronica ad alta frequenza - Supporto dell'integrità del segnale in applicazioni come smartphone e dispositivi di comunicazione
- Applicazioni ad alta stabilità termica - Consigliato nei casi in cui è fondamentale una buona adesione dello strato interno in presenza di sollecitazioni termiche.
- Processi di saldatura senza piombo - L'ossido nero non è adatto per saldatura senza piombo a causa della sua scarsa resistenza alla lisciviazione, che provoca la fuoriuscita degli intermetalli di stagno-rame e il degrado dei giunti saldati; l'ossido bruno è la scelta più sicura negli ambienti privi di piombo
- PCB sottoposti a forti sollecitazioni meccaniche - Garantiscono prestazioni affidabili in ambienti meccanicamente difficili
Quando usare l'ossido nero
- PCB multistrato standard - Ideale per strati complessi accatastamenti che richiedono un'adesione affidabile dove non è richiesta la precisione del livello HDI
- Progetti sensibili ai costi- L'ossido nero è spesso preferito quando le prestazioni richieste sono inferiori e l'efficienza dei costi è la priorità.
- Elettronica di consumo e dispositivi a basse prestazioni - Adatto per applicazioni non critiche
- PCB multistrato legacy e schede a controllo di impedenza - Ancora ampiamente utilizzato nei progetti più vecchi
Conclusioni
Durante il processo di produzione del PCB multistrato, l'adesione tra gli strati di rame e il preimpregnato svolge un ruolo importante. Entrambi PCB ossido marrone e ossido nero mirano a raggiungere lo stesso obiettivo principale: irruvidire la superficie del rame per migliorare l'adesione alla resina.
- L'ossido bruno è più facile ed economico per produrre una superficie di rame con questo strato di pellicola di ossido, che è più denso e flessibile. Di conseguenza, darà risultati migliori se sottoposto a cicli termici e a sollecitazioni meccaniche.
- Grazie alla superficie più ruvida e spessa che si viene a creare, l'ossido nero può garantire una maggiore forza di adesione iniziale ai PCB multistrato standard. Tuttavia, il film di ossido nero può essere molto fragile e il processo deve essere controllato in modo molto rigoroso, il che significa che l'ossido nero non può essere utilizzato per applicazioni ad alta affidabilità o ad alta densità.
Naturalmente, non si può dire che i trattamenti con ossido marrone o nero siano sempre migliori. La scelta dell'ossido bruno o dell'ossido nero dipende dalle esigenze di progettazione del PCB, dal suo processo di produzione, dal costo e dall'affidabilità dell'applicazione. Come Progettazione di PCB continua ad evolversi verso densità più elevate e ambienti più esigenti, la comprensione dei vantaggi e degli svantaggi di questi due metodi di lavorazione aiuta a prendere decisioni ingegneristiche consapevoli.
Domande frequenti
A1: In generale, l'ossido nero non può essere utilizzato per le schede HDI per i seguenti motivi:
- L'ossido nero ha una bassa stabilità termica e la pellicola di ossido duro può staccarsi con il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti dei pannelli HDI.
- I progetti HDI richiedono linee sottili e spazi stretti. Tuttavia, l'ossido nero offre un incollaggio meno flessibile rispetto a quello dei progetti HDI.
- In presenza di sollecitazioni meccaniche e termiche, può sorgere un problema di affidabilità dovuto alla delaminazione.
A2: La rugosità della superficie svolge un ruolo importante nella laminazione dei PCB. Fornisce le seguenti funzioni:
- Espande la superficie per un buon legame della resina con il rame.
- Crea micropunti di ancoraggio che incollano la resina e aumentano l'adesione.
- Resiste alla delaminazione se sottoposto a sollecitazioni meccaniche e al calore.
- Migliora le proprietà generali di laminazione e l'affidabilità dei PCB.
- La rugosità della superficie deve essere attentamente controllata. Se è troppo ruvida, la resina scorre male, mentre se è troppo liscia, l'adesione è scarsa.
CONTATTO
Italian 
English 
Hungarian