मुद्रित सर्किट बोर्ड एंटीऑक्सीडेंट प्रक्रिया

इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के मुख्य घटक के रूप में, मुद्रित सर्किट बोर्ड का प्रदर्शन और गुणवत्ता सीधे संपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक उपकरण की स्थिरता और विश्वसनीयता को प्रभावित करती है। मुद्रित सर्किट बोर्ड के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कई कारकों में से, एंटीऑक्सीडेंट क्षमता एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

मुद्रित सर्किट बोर्ड ऑक्सीकरण के खतरे

मुद्रित सर्किट बोर्ड मुख्य रूप से प्रवाहकीय लाइनों, इंसुलेटिंग सब्सट्रेट्स और विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटकों से बना होता है। दैनिक उपयोग में, मुद्रित सर्किट बोर्ड विभिन्न पर्यावरणीय चुनौतियों का सामना करते हैं, और ऑक्सीकरण एक ऐसा मुद्दा है जिसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। हवा में ऑक्सीजन, नमी और विभिन्न प्रदूषक मुद्रित सर्किट बोर्ड पर धातु के तारों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जिससे संक्षारण, प्रतिरोध में वृद्धि, अस्थिर सिग्नल ट्रांसमिशन और यहां तक ​​कि सर्किट विफलताएं भी हो सकती हैं। विशेष रूप से मुद्रित सर्किट बोर्डों पर तांबे की पन्नी लाइनों और सोल्डर जोड़ों जैसे धातु भागों में हवा में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने, ऑक्साइड उत्पन्न करने की संभावना होती है। ये ऑक्साइड सर्किट के प्रतिरोध को बढ़ा सकते हैं, सिग्नल ट्रांसमिशन की स्थिरता में हस्तक्षेप कर सकते हैं और गंभीर मामलों में, सर्किट टूटने का कारण बन सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ठीक से काम नहीं कर सकते हैं।

एंटीऑक्सीडेंट प्रक्रिया

ऑर्गेनिक सोल्डर मास्क

यह आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली मुद्रित सर्किट बोर्ड एंटी-ऑक्सीकरण प्रक्रिया है, जो धातु को हवा से अलग करने के लिए मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह पर एक पतली कार्बनिक सुरक्षात्मक फिल्म उत्पन्न करती है, जिससे एंटी-ऑक्सीकरण प्रभाव पड़ता है। यह सिद्धांत रासायनिक बंधन पर आधारित है। एक उदाहरण के रूप में सामान्य एज़ोल ओएसपी को लेते हुए, एल्काइलबेनज़िमिडाज़ोल कार्बनिक यौगिकों में इमिडाज़ोल रिंग तांबे के परमाणुओं के 3डी10 इलेक्ट्रॉनों के साथ एक समन्वय बंधन बना सकती है, जिससे एल्काइलबेनज़िमिडाज़ोल कॉपर कॉम्प्लेक्स बनता है। कोटिंग प्रक्रिया के दौरान सबसे पहले पहली परत को लेपित किया जाता है, जो तांबे को सोख लेती है। फिर, कार्बनिक कोटिंग अणुओं की दूसरी परत तांबे के साथ मिलती है, और यह प्रक्रिया तब तक दोहराई जाती है जब तक कि कई कार्बनिक कोटिंग अणुओं से बनी संरचना नहीं बन जाती। अंत में, तांबे की सतह पर आम तौर पर 0.2-0.5 µ मीटर के बीच मोटाई वाली एक सुरक्षात्मक परत बनाई जाती है। इसके अलावा, लंबी श्रृंखला वाले एल्काइल समूहों के बीच वैन डेर वाल्स आकर्षण और बेंजीन रिंगों की उपस्थिति के कारण, इस सुरक्षात्मक फिल्म में अच्छा गर्मी प्रतिरोध और उच्च अपघटन तापमान होता है। बाद के उच्च तापमान वाले वेल्डिंग वातावरण में, इस सुरक्षात्मक फिल्म को फ्लक्स द्वारा आसानी से और जल्दी से हटाया जा सकता है, जिससे उजागर साफ तांबे की सतह बहुत कम समय में पिघले हुए सोल्डर के साथ बंध जाती है, जिससे एक मजबूत सोल्डर जोड़ बनता है।

ओएसपी प्रक्रिया की लागत अपेक्षाकृत कम है और यह जटिल नहीं है, जो इसे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाती है। और यह वेल्डिंग की गुणवत्ता सुनिश्चित करते हुए, सोल्डर पैड की अच्छी सोल्डरबिलिटी बनाए रख सकता है। लेकिन इसमें कुछ कमियां भी हैं, जैसे पतली फिल्म परत के कारण भंडारण का समय सीमित हो जाता है, और समय और पर्यावरणीय परिवर्तनों के साथ एंटीऑक्सीडेंट प्रदर्शन में गिरावट आने की संभावना होती है; उच्च तापमान के प्रति प्रतिरोधी नहीं, उन परिदृश्यों में सीमित जिनमें कई उच्च तापमान प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है; वेल्डिंग वातावरण की सख्त आवश्यकताएं होती हैं, और वातावरण में अशुद्धियां और नमी जैसे कारक इसके प्रदर्शन और वेल्डिंग गुणवत्ता को आसानी से प्रभावित कर सकते हैं।

विसर्जन सोना

इस प्रक्रिया में मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह पर निकल की एक परत जमा करना और उसके बाद सोने की एक परत जमा करना शामिल है। निकल परत तांबे के प्रसार को अवरुद्ध कर सकती है, जबकि सोने की परत में अच्छा ऑक्सीकरण प्रतिरोध और चालकता होती है, जो मुद्रित सर्किट बोर्ड के प्रदर्शन और विश्वसनीयता में काफी सुधार कर सकती है। रासायनिक निकल सोना चढ़ाना प्रक्रिया परिपक्व है, पर्याप्त आपूर्ति के साथ, सीसा मुक्त सोल्डरिंग के लिए उपयुक्त है। हालाँकि, इस प्रक्रिया की लागत अपेक्षाकृत अधिक है, और इसकी सतह पर्याप्त चिकनी नहीं है, जिससे बारीक पिच घटकों को वेल्ड करना मुश्किल हो जाता है।

चांदी में विसर्जन

विसर्जन चांदी की प्रक्रिया मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह पर अच्छे ऑक्सीकरण प्रतिरोध और सोल्डरबिलिटी के साथ एक समान चांदी की परत बना सकती है। चांदी की परत के नीचे कोई निकल परत नहीं होती है, इसलिए विसर्जन चांदी इलेक्ट्रोलेस निकल चढ़ाना/विसर्जन सोने जितनी शारीरिक रूप से मजबूत नहीं होती है। हवा के संपर्क में आने पर चांदी की परत दोहरे संक्षारण मार्ग से गुजरेगी। रासायनिक ऑक्सीकरण के तहत, 4Ag+O ₂ → 2Ag ₂ O एक पीली ऑक्साइड परत बनाता है; इलेक्ट्रोकेमिकल संक्षारण में, Ag+H ₂ S → Ag ₂ S+H ₂ काले सल्फाइड का उत्पादन करता है। जब सापेक्ष आर्द्रता 60% से अधिक होती है, तो संक्षारण दर तीन गुना बढ़ जाती है; सल्फर युक्त वातावरण में, जैसे कि रबर पैकेजिंग में, 24 घंटों के भीतर दृश्यमान मलिनकिरण हो सकता है।

टिन डुबाना

विसर्जन टिन प्रक्रिया मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह को टिन की एक परत से ढक देती है, जो ऑक्सीकरण को प्रभावी ढंग से रोक सकती है। चूँकि सभी सोल्डर सामग्री टिन पर आधारित होती हैं, टिन की परत किसी भी प्रकार के सोल्डर से मेल खा सकती है। हालाँकि, अतीत में टिन डिपिंग प्रक्रियाओं से उपचारित मुद्रित सर्किट बोर्डों में टिन व्हिस्कर की समस्या होने का खतरा था, और सोल्डरिंग प्रक्रिया के दौरान, टिन व्हिस्कर और टिन माइग्रेशन घटना ने विश्वसनीयता के लिए गंभीर चुनौतियाँ पैदा कीं। बाद में, टिन विसर्जन समाधान में कार्बनिक योजक जोड़कर, टिन परत की संरचना को कणों में बदल दिया गया, जिससे उपरोक्त कठिनाइयों पर काबू पा लिया गया और अच्छी तापीय स्थिरता और वेल्डेबिलिटी प्राप्त हुई। विसर्जन टिन प्लेटों का भंडारण समय सीमित है, और यदि बहुत लंबे समय तक छोड़ दिया जाता है, तो टिन ऑक्साइड उनकी सतह पर बन जाएगा, जो वेल्डिंग प्रभाव को प्रभावित करेगा। इसलिए, असेंबली के दौरान विसर्जन टिन के आदेश का सख्ती से पालन करना आवश्यक है।

गर्म हवा का समतलन

हॉट एयर लेवलिंग, जिसे हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग भी कहा जाता है, जिसे आमतौर पर टिन छिड़काव के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया में मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह को पिघले हुए टिन लेड सोल्डर से कोटिंग करना शामिल है। आजकल, सीसा मुक्त सोल्डर का अधिक उपयोग किया जाता है, और फिर सोल्डर को समतल करने के लिए संपीड़ित हवा को गर्म किया जाता है, जिससे एक कोटिंग परत बनती है जो तांबे के ऑक्सीकरण का प्रभावी ढंग से विरोध कर सकती है और उत्कृष्ट सोल्डरबिलिटी प्रदान कर सकती है। गर्म एयर कंडीशनिंग के दौरान, सोल्डर तांबे के साथ संपर्क करके जंक्शन पर कॉपर टिन धातु यौगिक बनाता है। इस प्रक्रिया को ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज प्रकारों में विभाजित किया गया है, क्षैतिज प्रकार को आमतौर पर इसकी अधिक समान कोटिंग और स्वचालित उत्पादन प्राप्त करने की क्षमता के कारण अधिक लाभप्रद माना जाता है। सामान्य प्रक्रिया में माइक्रो नक़्क़ाशी, प्रीहीटिंग, फ्लक्स कोटिंग, टिन छिड़काव और सफाई जैसे चरण शामिल हैं। गर्म हवा समतल करने की प्रक्रिया परिपक्व है, अपेक्षाकृत कम लागत और अच्छी सोल्डरबिलिटी के साथ, सीसा मुक्त सोल्डरिंग के लिए उपयुक्त है। लेकिन इसकी सतह पर्याप्त चिकनी नहीं है, जिससे बारीक पिच घटकों को वेल्ड करना मुश्किल हो जाता है, और एचएएसएल युक्त सीसे को पर्यावरणीय समस्याओं का भी सामना करना पड़ता है।

तमंचा

बहुपरत मुद्रित सर्किट बोर्डों की निर्माण प्रक्रिया में, आंतरिक तांबे की पन्नी की सतह का उपचार लेमिनेशन गुणवत्ता के लिए महत्वपूर्ण है, और इसमें ब्राउनिंग प्रक्रिया का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका मूल रासायनिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के माध्यम से तांबे की सतह पर एक छिद्रपूर्ण कॉपर ऑक्साइड या क्यूप्रस ऑक्साइड फिल्म बनाना है। क्षारीय ऑक्सीडेंट की क्रिया के तहत, तांबा ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं से गुजरता है, 2Cu+4OH ⁻+O ₂ → 2CuO+2H ₂ O, Cu{{8}OH ⁻ → Cu ₂ O+H ₂ O+2e ⁻ के साथ। ब्राउनिंग न केवल अच्छा इंटरलेयर आसंजन प्रदान करता है, बल्कि लेमिनेशन प्रक्रिया के दौरान राल की वेटेबिलिटी में भी सुधार करता है। भूरे रंग की परत की छिद्रपूर्ण संरचना तांबे की पन्नी के सतह क्षेत्र को बढ़ाती है, राल प्रवेश और माइक्रोप्रोर्स को भरने की सुविधा प्रदान करती है, लेमिनेशन के दौरान बुलबुले और खालीपन को कम करती है, यांत्रिक काटने की शक्ति को बढ़ाती है, और प्रदूषण के जोखिम को कम करती है। मुद्रित सर्किट बोर्ड थर्मल साइक्लिंग में, तनाव को अधिक समान रूप से वितरित किया जा सकता है, जिससे इंटरलेयर प्रदूषण का जोखिम कम हो जाता है और थर्मल विश्वसनीयता में सुधार होता है। हालाँकि, अगर ठीक से नियंत्रित नहीं किया गया, तो अत्यधिक ऑक्सीकरण ऑक्साइड परत को बहुत मोटी और भंगुर बना सकता है, जिससे बंधन शक्ति कम हो सकती है; असमान ऑक्सीकरण से असंगत बंधन बल पैदा हो सकते हैं और प्रदूषण का खतरा बढ़ सकता है; यदि बाद के लेमिनेशन से पहले ब्राउनिंग दूषित हो जाती है, जैसे नमी का अवशोषण या ऑक्साइड फिल्म को नुकसान, तो इससे बॉन्डिंग ताकत में भी कमी आ सकती है। ऑक्साइड परत की मोटाई आमतौर पर 0.5-1.5 μ मीटर के बीच नियंत्रित की जाती है। भूरा होने से पहले, तांबे की सतह से ऑक्साइड और कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने के लिए एक सूक्ष्म नक़्क़ाशी प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। सामान्य सूक्ष्म नक़्क़ाशी एजेंटों में अमोनियम परसल्फेट या सल्फ्यूरिक एसिड हाइड्रोजन पेरोक्साइड सिस्टम शामिल हैं। ब्राउनिंग समाधान आमतौर पर क्षारीय ऑक्सीडेंट, कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट और स्टेबलाइजर्स से बने होते हैं। ऑक्सीकरण स्थितियों को समायोजित करके, बंधन शक्ति और गर्मी प्रतिरोध को संतुलित करने के लिए इष्टतम CuO/CuO ₂O अनुपात प्राप्त किया जा सकता है। भूरे होने के बाद तांबे की सतह नमी या वायु प्रदूषण से ग्रस्त होती है, और आमतौर पर लेमिनेशन से पहले एंटीऑक्सीडेंट उपचार की आवश्यकता होती है, जैसे कि बेंज़ोट्रायज़ोल या अन्य एंटीऑक्सिडेंट जैसे कार्बनिक सुरक्षात्मक परतों का उपयोग करना, साथ ही नमी के अवशोषण से बचने और खराब होने के जोखिम को कम करने के लिए सूखा भंडारण।

मुद्रित सर्किट बोर्ड ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए अन्य उपाय

सामग्री चयन

मुद्रित सर्किट बोर्ड निर्माण प्रक्रिया में उच्च गुणवत्ता वाले सब्सट्रेट और धातु सामग्री का चयन करना महत्वपूर्ण है। उच्च गुणवत्ता वाले सब्सट्रेट्स में अच्छे इन्सुलेशन गुण और स्थिरता होती है, जो ऑक्सीजन और नमी के आक्रमण को प्रभावी ढंग से रोक सकती है। इस बीच, सोना चढ़ाना, चांदी चढ़ाना, टिन चढ़ाना आदि जैसे मजबूत एंटीऑक्सीडेंट गुणों के साथ धातु कोटिंग्स का उपयोग करके, ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को होने से रोकने के लिए धातु सर्किट की सतह पर एक सुरक्षात्मक फिल्म बनाई जा सकती है। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च श्रेणी के इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में, उत्कृष्ट ऑक्सीकरण प्रतिरोध के साथ ऑक्सीजन मुक्त तांबे की पन्नी का उपयोग मुद्रित सर्किट बोर्ड के समग्र ऑक्सीकरण प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए तांबे की परत वाली सामग्री के रूप में किया जाता है।

पर्यावरण नियंत्रण

मुद्रित सर्किट बोर्ड के ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए उचित भंडारण और उपयोग का वातावरण समान रूप से महत्वपूर्ण है। मुद्रित सर्किट बोर्डों के उत्पादन, भंडारण और परिवहन के दौरान, मुद्रित सर्किट बोर्डों को उच्च तापमान, उच्च आर्द्रता या प्रदूषक युक्त वातावरण के संपर्क में आने से बचाने के लिए पर्यावरण के तापमान और आर्द्रता को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, मुद्रित सर्किट बोर्डों को 40% -60% के बीच नियंत्रित सापेक्ष आर्द्रता और 20 डिग्री -25 डिग्री के बीच नियंत्रित तापमान वाले वातावरण में संग्रहीत करना ऑक्सीकरण दर को प्रभावी ढंग से धीमा कर सकता है। साथ ही, मुद्रित सर्किट बोर्ड की अखंडता और गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त पैकेजिंग सामग्री, जैसे नमी-प्रूफ बैग, फोम बॉक्स आदि का चयन करें। नंगे बोर्डों के लिए जो अभी तक इकट्ठे नहीं हुए हैं, वैक्यूम पैकेजिंग प्रभावी ढंग से हवा को अलग कर सकती है और ऑक्सीकरण प्रक्रिया में देरी कर सकती है।

उत्पादन प्रक्रिया अनुकूलन

उत्पादन प्रक्रिया को अनुकूलित करने से विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान मुद्रित सर्किट बोर्डों का हवा में एक्सपोज़र समय कम हो सकता है और ऑक्सीकरण का खतरा भी कम हो सकता है। उदाहरण के लिए, नक़्क़ाशी से सोल्डर मास्क तक संक्रमण को शीघ्रता से पूरा करने के लिए स्वचालित उपकरण का उपयोग करके, अनावश्यक प्रतीक्षा समय से बचा जा सकता है। मुद्रित सर्किट बोर्ड निर्माण के विशिष्ट चरणों के दौरान तांबे की सतहों के उपचार के लिए एंटीऑक्सीडेंट समाधानों का उपयोग करने से अगली प्रक्रिया शुरू होने तक थोड़े समय में तांबे की सतह के लिए अस्थायी सुरक्षा प्रदान की जा सकती है।