Обеспечение требований к современным электронным модулям ведет к появлению новых конструктивных решений. Как следствие, для реализации этих требований необходима разработка новых технологических решений, внедрение новых и совершенствование действующих методов производства.
Основа для построения электронных модулей — несущие базовые конструкции, в качестве которых используются печатные платы (ПП), выполняющие две основные функции:
Поэтому современная печатная плата должна обладать высокой плотностью компоновки электрических цепей и обеспечивать реализацию современных методов и технологий монтажа ЭРЭ с высокой плотностью упаковки в электронном модуле. Чтобы обеспечить пайку ЭРЭ на печатную плату, контактные площадки должны хорошо паяться, для чего используют различные финишные покрытия. Наиболее распространенные из них:
Финишные покрытия из оплавленного гальванического и облуженного сплава олово-свинец обладают плохим распределением толщины по поверхности контактной площадки и не могут удовлетворить потребности монтажа с высокой плотностью компонентов. Иммерсионные покрытия являются абсолютно планарными и лучшими для монтажа современной элементной базы на печатные платы.
В настоящее время наиболее распространены в производстве ПП финишные покрытия иммерсионным золотом и иммерсионным оловом. Однако все чаще российские производители ПП большое внимание уделяют процессу иммерсионного серебрения, особенно при производстве СВЧ-печатных плат.
Южнокорейская компания YMT разработала современный процесс иммерсионного серебрения GALAXY. Иммерсионное серебрение — простой процесс, при котором серебро заменяет медь в поверхностном слое при погружении в технологический раствор.
YMT GALAXY — это высокопроизводительный процесс, который может работать как в вертикальном, так и в горизонтальном оборудовании.
Для исключения пожелтения поверхности серебра в процессе хранения ПП компания YMT предлагает использовать защитное органическое покрытие AMB578, которое препятствует воздействию влаги и окружающей среды на слой иммерсионного серебра. Нет необходимости снимать органопокрытие для проведения последующих процессов пайки и монтажа.
В технической литературе рассмотрены ограничения по использованию классического процесса иммерсионного серебрения. В современном процессе, предлагаемом корейской фирмой YMT, таких ограничений нет (Таблица 1).
Таблица 1. Решение проблем покрытия ПП иммерсионным серебром
Проблема |
Причина |
Решение YMT GALAXY |
Потемнение |
Образование комплекса с серебром (Ag2S, AgS) вследствие контакта с серой или хлором |
|
Миграция ионов |
|
|
Паяемость |
Различие в плотности покрытия на поверхности и в отверстиях вследствие высокой скорости осаждения серебра |
Контроль параметров технологического раствора |
Процесс иммерсионного серебрения легко организовать на любом производстве печатных плат (рис 1).
Покрытие иммерсионным серебром YMT Galaxy имеет абсолютно плоскую поверхность на медных проводниках и контактных площадках, что обеспечивает идеальные условия для поверхностного монтажа высокой плотности. Для пайки этого покрытия можно использовать любые типы припоев.
Само покрытие при правильной упаковке и соблюдении условий хранения обладает длительным сроком сохранения паяемости.
Раствор иммерсионного серебрения очень стабилен, так как процесс не является автокаталитическим, не разлагается под действием УФ-света. Поскольку процесс иммерсионного серебрения YMT Galaxy — низкотемпературный процесс (50 °С), то нет воздействия на базовый материал и паяльную маску. Также при его проведении исключено высаживание металла между проводниками, что очень важно для исключения рассеивания сигнала в СВЧ-платах.
Преимущества процесса иммерсионного серебрения YMT Galaxy:
Процесс YMT Galaxy не воздействует на паяльную маску и, как следствие, не подтравливает медь (рис 2).
В Tаблице 2 представлены результаты стандартных испытаний финишного покрытия — иммерсионного серебрения Galaxy корейской фирмы YMT.
Таблица 2. Результаты тестов серебряного иммерсионного покрытия
№ |
Параметр |
Условия |
Описание |
Результат |
|
1 |
Паяемость |
Начальный вид |
Тест на баланс смачиваемости |
Сила смачиваемости |
Отлично |
Перепайка (3 раза) Макс. Т=265 0С |
|||||
2 |
Тест пайки волной |
Начальный вид |
Бессвинцовый припой, Т=280 0С, время 10 −15 секунд. |
Хорошая паяемость |
Отлично |
После теста старения (85 0С/85%,96 ч) |
|||||
После термического теста (155 0С, 4 ч) |
|||||
Перепайка (3 раза) Макс. Т=265 0С |
|||||
Тест старения + перепайка |
|||||
3 |
Визуальная инспекция |
Начальный вид |
Отлично |
||
После теста старения |
85 0С / 85%, 96ч |
Нет изменений после теста |
Отлично |
||
После термического теста |
155 0С 4ч |
Нет изменений после теста |
Отлично |
||
Перепайка (3 раза) |
макс Т. 265 0С |
Нет изменений после теста |
Отлично |
||
Тест старения + перепайка |
85 0С / 85%, 96ч + макс. Т=265 0С |
Нет изменений после теста |
Отлично |
||
4 |
Смачиваемость припоя |
Визуальная оценка |
Смачиваемость поверхности |
Отлично |
|
5 |
Микрополости |
Рентгеновский микроскоп |
Приемлемая пористость |
Отлично |
|
6 |
Тест сдвига шариков припоя |
|
Высокое усилие на сдвиг |
Отлично |
|
7 |
Тест в солевом тумане |
35 0С, 5% NaCl, 3 цикла (1 цикл: 8 ч воздействие спрея, далее 16 ч ожидание) |
Нет коррозии |
Отлично |
|
8 |
Тест адгезии |
Тест с липкой лентой |
Нет отрыва или деламинации |
Отлично |
|
9 |
Тест окисления |
Погружение в раствор K2S (5%) 1мин. |
Следов окисления на поверхности нет |
Отлично |
|
10 |
Тест миграции ионов |
Условия: 85 0С/ 85% 550 ч, 50 В. Тест-купон: рисунок проводник/зазор = 100 мкм/100 мкм |
Размер сопротивления (более 1×106 Ω) |
Отлично |
Современный процесс иммерсионного серебрения YMT Galaxy не имеет недостатков классического процесса вследствие создания гидрофобной поверхности и применения надёжной постобработки. Процесс рекомендуется к применению в качестве финишного для высокосложных и СВЧ-печатных плат.