لمحة عامة

الطلاء الكيميائي بالقصدير الكيميائي، وغالباً ما يُطلق عليه اسم القصدير الغاطس، هو تشطيب سطحي يستخدم في SMT وتغليف الرقائق. وهو يرسب طبقة معدن القصدير على النحاس بواسطة تفاعل كيميائي. وهو يعمل بشكل جيد للوحات عالية الكثافة وعالية الدقة. كما أنها تناسب أيضًا الآثار الدقيقة والوسادات الضيقة ولوحات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات الحواف الصغيرة. هذه الطبقة النهائية هي عملية خضراء يمكن أن تحل محل طلاء سبائك Pb-Sn. تتميز طبقة القصدير المترسبة ببنية بلورية دقيقة، ومظهر أبيض فضي، وسطح مستوٍ، وقابلية لحام جيدة، وأداء مستقر.

ويتمثل مبدأ الطلاء الكيميائي بالقصدير في تغيير الإمكانات الكيميائية لأيونات النحاس بحيث تخضع الأيونات الستانوسية في الحمام لتفاعل إزاحة. يترسب معدن القصدير المختزل على سطح النحاس لتشكيل طبقة من القصدير. تساعد المجمعات المعدنية التي تمتص على سطح القصدير المغمور في تحفيز اختزال أيونات القصدير. وهذا يحافظ على استمرار تفاعل الاختزال ويضمن نمو طبقة القصدير إلى السماكة المطلوبة.

الوظائف الرئيسية

1. حماية آثار النحاس
   يشكل القصدير الغاطس طبقة من القصدير على آثار النحاس. تحمي هذه الطبقة النحاس من الأكسدة والتآكل. وتساعد على إطالة عمر لوحة الدوائر المطبوعة.

2. تحسين جودة اللحام
   تعطي طبقة القصدير ظروف لحام جيدة. تصبح وصلات اللحام أقوى وأكثر موثوقية. وهذا يرفع أداء اللوحة وموثوقيتها.

3. تعزيز الخصائص الكهربائية
   يمكن للقصدير تحسين الأداء الكهربائي. ويمكنه خفض المقاومة والمساعدة في السعة والحث في بعض الحالات. وهذا يساعد الدوائر الكهربية على العمل بكفاءة أكبر.

4. زيادة مقاومة التآكل
   يتميز القصدير بمقاومة جيدة للتآكل. فهو يحمي اللوح من التلف الناتج عن البيئة الخارجية.

سيناريوهات التطبيق

القصدير الغاطس منخفض التكلفة وسهل التشغيل. يعطي نتائج واضحة. يستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات الحساسة من حيث التكلفة وتحتاج إلى أداء لحام معقول. يعمل القصدير الغاطس أيضًا في الحالات التي تحتاج إلى أداء بيئي أفضل. بالمقارنة مع الذهب الغاطس، يعتبر القصدير الغاطس أكثر صداقة للبيئة في كثير من الحالات.

الفرق بين رذاذ القصدير ثنائي الفينيل متعدد الكلور والقصدير الكيميائي (الغمر)

• رش القصدير بالرش (تسوية لحام ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالهواء الساخن بالرش) تكلفتها أقل قليلاً. تقوم هذه الطريقة برش القصدير على الفوط فقط.

• القصدير الكيميائي (القصدير الغاطس) ترسب القصدير بوسائل كيميائية على مناطق الوسادة وتشمل النحاس السطحي أيضًا. ويستخدم طبقة رقيقة من القصدير، عادةً ما تكون 10-30 ميكرومتر، وذلك بشكل أساسي لمنع الأكسدة وتحسين ترطيب لحام SMT. وهدفها هو نفس هدف غمر الذهب أو OSP. يتطلب SMT أن تكون اللوحة معلّبة.

• رذاذ القصدير يستخدم طرق فيزيائية لرش طبقة من القصدير. وعادةً ما يكون السمك عادةً 50-150 ميكرومتر، وهو أكثر سماكة. بالنسبة إلى SMT، لا حاجة إلى تلبيد إضافي. يكفي لحام الأجزاء باللحام المنصهر.

• التركيبات مختلفة. القصدير الكيميائي يستخدم أملاح القصدير في محلول حمضي يحتوي على القصدير. رذاذ القصدير عادةً ما تستخدم سبائك القصدير مع الرصاص أو الخلائط الخالية من الرصاص (لا يستخدم القصدير النقي بسبب درجة انصهاره العالية).

• القصدير الكيميائي, يُطلق عليه أيضًا القصدير الغاطس، وهو معالجة سطحية لحماية الوسادة مثل OSP والذهب الغاطس والفضة الغاطسة. وهي تحمي بشكل أساسي رقائق النحاس السطحية في مواقع الوسادة.

• طلاء القصدير بالكهرباء (القصدير المطلي) هي عملية تُستخدم في مصانع ثنائي الفينيل متعدد الكلور أثناء إجراءات ثنائي النحاس. وهي تحمي الآثار والثقوب المطلية قبل الحفر. بعد الحفر، تتم إزالة القصدير الواقي وينتقل الإنتاج إلى طباعة قناع اللحام. لا يُرى القصدير المطلي في مصانع تجميع SMT.

تدفق العملية

ملاحظات العملية

1. التنظيف بالأحماض وإزالة الشحوم/ تنظيف الفتحات
   يزيل GZ-2061 و GZ-2062 الأوساخ العضوية وبصمات الأصابع وأكاسيد النحاس من الوسادات ومن خلال الثقوب. يقومان بإعداد سطح نحاسي نظيف لغمر القصدير. المواد المستخدمة: GZ-2061 / GZ-2062.

2. التفعيل
   يحمي GZ-2066 حمام القصدير الغاطس اللاحق. يقلل من التلوث ويطيل عمر الحمام. المواد المستخدمة: GZ-2066.

3. الطلاء المسبق
   يطبق الطلاء المسبق طبقة رقيقة من القصدير على القاعدة النحاسية قبل الغمر بالقصدير. يساعد ذلك في الحصول على مظهر نهائي جيد وطبقة قصدير كثيفة. المواد المستخدمة: GZ-2069.

4. علبة غمر القصدير
   يمكن أن يحل القصدير بالغمر محل القصدير بالرش. فهو يرسب القصدير على النحاس عن طريق الإزاحة. يمكن أن تستمر قابلية اللحام لأكثر من ستة أشهر. المواد المستخدمة: GZ-2069.

خصائص المنتج

بعد الغمر بالقصدير، تحصل الألواح بعد غمرها بالقصدير على مظهر جيد وطبقة قصدير موحدة وكثيفة مع التصاق قوي. السماكة النموذجية هي 0.8-1.2 ميكرومتر. لا تظهر طبقة القصدير أي شعيرات أو بلورات شجيرية.

متطلبات المعدات ومواد الخزان

التحكم في العمليات

1. بدء تشغيل الحمام (صنع المحلول)

2. ظروف التشغيل

3. قواعد تجديد الحمام واستبداله

4. شروط التخزين

• GZ-2001، GZ-2002، GZ-2004: تجنب أشعة الشمس المباشرة. مدة الصلاحية سنتان. يُحفظ في درجة حرارة -5 ℃ إلى 40 ℃.

• GZ-2003: يخزن عند 3 ℃ إلى 30 ℃.

5. معالجة مياه الصرف الصحي

• تنظيف نفايات الصهاريج: قم بتحييدها بحمض ثم تصريفها وفقًا للقواعد البيئية.

• نفايات الخزان العابر للثقب: يتم معادلتها بحمض ثم تصريفها حسب القواعد.

• نفايات خزان التنشيط: يتم تحييدها ثم تصريفها وفقًا للقواعد.

• نفايات خزانات القصدير المغمورة: يتم معادلتها بالقلويات ثم يتم تصريفها وفقًا للقواعد.

• نفايات الحفر الدقيقة: استعادة كبريتات النحاس عن طريق التنقية الكهربائية وإعادة البلورة. ثم معادلتها بالقلويات وتفريغها وفقاً للقواعد.

طرق تحليل الكواشف

1. H₂SO₄SO₄ في حمام الحفر الدقيق

الكواشف

1. محلول هيدروكسيد الصوديوم القياسي [ج(هيدروكسيد الصوديوم) = 1 مول/لتر]

2. 0.1% مؤشر برتقالي الميثيل 0.1%

الخطوات

1. خذ 5 مل من محلول الخزان في دورق مخروطي سعة 250 مل.

2. يُضاف 50 مل من الماء النقي و2-5 قطرات من ميثيل البرتقال.

3. المعايرة باستخدام NaOH (1 مول/لتر) حتى يتغير اللون من الأحمر إلى الأصفر. سجِّل الحجم V.

الحساب
H₂SOS₄ (مل/لتر) = 5.43 × ج × فولت
ج = التركيز الفعلي ل NaOH (مول/لتر)
V = حجم هيدروكسيد الصوديوم الصخري المستخدم (مل)

إضافة
H₂SOS₄ (مل) = (القيمة المحددة - قيمة التحليل) × حجم الخزان (لتر)

2. البوليسترين المسطح في حمام الحفر الدقيق

الكواشف

1. المحلول القياسي لثيوسلفات الصوديوم [ج(Na₂S₂S₂O₃) = 0.1 مول/لتر]

2. مؤشر النشا 1%

3. كيه آي

4. 20% H₂SO₄SO₄

الخطوات

1. خذ 2 مل من محلول الخزان في دورق سعة 250 مل.

2. يُضاف 50 مل من الماء النقي و5 مل من 20% H₂SO₄SO₄، 2 جم من الكيكولين، يُحفظ في الظلام لمدة 20 دقيقة.

3. قم بالمعايرة باستخدام Na₂S₂S₂O₃O₃ حتى يصبح لونه أصفر فاتح. أضف بضع قطرات من مؤشر النشا.

4. استمر في المعايرة حتى يصبح عديم اللون. سجِّل الحجم V.

الحساب
SPS (جم/لتر) = 60 × ج × V

إضافة
إجمالي SPS (جم) المراد إضافته = (القيمة المحددة - قيمة التحليل) × حجم الخزان (لتر)

3. النحاس²⁺ في حمام الحفر الدقيق

الكواشف

1. محلول EDTA-2Na القياسي [ج=0.05 مول/لتر]

2. الأس الهيدروجيني=10 مخزن كلوريد الأمونيا والأمونيوم العازل

3. 0.1% مؤشر PAN 0.1%

الخطوات

1. خذ محلول خزان سعة 1 مل في دورق سعة 250 مل.

2. أضف 100 مل من الماء النقي و20 مل من الأس الهيدروجيني=10 مخزن مؤقت، و5 قطرات من PAN.

3. قم بالمعايرة باستخدام EDTA-2Na حتى يصبح لون العشب أخضر. سجِّل الحجم V.

الحساب
النحاس² ⁺ (جم/لتر) = 63.5 × ج × فولت

نطاق التحكم: النحاس²⁺ < 30 جم/لتر

4. H₂SO₄ في عامل التنظيف/عبر الثقب

نفس اختبار H₂SO₄SO₄ للرسم الدقيق. نطاق التحكم 40-50 مل/لتر/لتر.

5. مكافئ الحمض في التنشيط

الكواشف: معيار هيدروكسيد الصوديوم 0.1 مول/لتر، 0.11 تيرابايت 3 تيرابايت مؤشر أخضر بروموفينول
الطريقة: خذ عينة سعة 5 مل، وأضف 150 مل من الماء النقي والمؤشر، وقم بالمعايرة باستخدام NaOH 0.1 مول/لتر إلى نقطة النهاية الزرقاء.
الحساب: مكافئ الحمض = 0.02 × V. نطاق التحكم: 0.1-0.2 N.

تحليل حمام القصدير الغاطس

1. تحليل المكافئ الحمضي

الكواشف: NaOH 1 مول/لتر، 0.1% مؤشر الفينول فثالين
الطريقة: خذ عينة سعة 2 مل، وأضف 100 مل من الماء النقي والدليل، وقم بالمعايرة باستخدام هيدروكسيد الصوديوم حتى يتحول اللون إلى اللون الأحمر. سجل V.
الحساب: مكافئ الحمض = 0.5 × ج × ف.

2. تحليل محتوى القصدير

الكواشف: EDTA-2Na 0.05 مول/لتر، مؤشر ثنائي ميثيل الفينول البرتقالي (خلط 100 مجم ثنائي ميثيل الفينول البرتقالي مع 10 جم من الكربون النيتروزيلين)، مخزن أسيتات 4.5 درجة حموضة 4.5.
الطريقة: خذ عينة سعة 5 مل، وأضف 25 مل من الأس الهيدروجيني 4.5 و100 مل من الماء النقي. اخلط وأضف حوالي 50 مجم مؤشر. عاير باستخدام EDTA-2Na حتى يتغير اللون من الوردي إلى الأصفر. سجل V.
الحساب: سن (جم/لتر) = 24 × ج × ف.

3. النحاس² ⁺ في حمام القصدير المغمور

نفس طريقة EDTA المذكورة أعلاه. التحكم في النحاس²⁺: استخدم المعادلة Cu²⁺ (جم/لتر) = 63.5 × ج × V.

مراقبة الجودة

سُمك القصدير بطريقة قياس الجاذبية

1. خذ لوحًا مكسوًا بالنحاس على الوجهين مقاس 5 × 5 سم² بدون ثقوب. تُخبز على حرارة 120 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. تبرد لمدة 15 دقيقة. الوزن بدقة = W1.

2. بعد إزالة الشحوم والرسم الدقيق، اخبز على حرارة 120 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. تبرد 15 دقيقة. الوزن = W2.

3. بعد غمر القصدير، تُخبز على حرارة 120 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة. تبرد 15 دقيقة. الوزن = W3.

4. سمك النقش الدقيق (ميكرومتر) = 22.42 × (W1 - W2).

5. سمك القصدير الغاطس (ميكرومتر) = 386.13 × (W3 - W2).

حيث W1 = الوزن قبل الحفر الدقيق (جم)
W2 = الوزن بعد الحفر الدقيق (جم)
W3 = الوزن بعد الطلاء بالقصدير (جم)
22.42 و386.13 هي عوامل التحويل.

ملاحظات خاصة

1. استخدم طريقة الوزن أو الأشعة السينية لقياس سُمك القصدير. حافظ على السماكة عند 0.8-1.2 ميكرومتر لضمان قابلية اللحام وعمر التخزين.

2. قبل طباعة قناع اللحام، قم بتخشين السطح النحاسي بعملية خشنة واستخدم حبر عالي الجودة لقناع اللحام. وهذا يضمن أن قناع اللحام يمكن أن يقاوم المواد الكيميائية للقصدير الغاطسة.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها وعلاجها

• المشكلة: سُمك القصدير منخفض للغاية

  • السبب المحتمل 1: درجة حرارة الخزان منخفضة للغاية.

    • العلاج: افحص السخان. تأكد من أن درجة الحرارة في نطاق المعالجة قبل طلاء الألواح.

  • السبب المحتمل 2: حموضة الخزان مرتفعة للغاية.

    • العلاج: أضف الماء النقي لضبط الحموضة.

  • السبب المحتمل 3: انخفاض محتوى القصدير.

    • العلاج: أضف GZ-2069-B لرفع مستوى القصدير.

  • السبب المحتمل 4: انخفاض معدل الرسم الدقيق.

    • العلاج: رفع معدل النقش الدقيق ضمن نطاق العملية.

• المشكلة: سطح القصدير داكن اللون

  • السبب المحتمل 1: سوء ترشيح الخزان.

    • العلاج: افحص نظام الفلتر. استبدل الفلتر. التصفية عند 40 درجة مئوية لمدة 2-4 ساعات.

  • السبب المحتمل 2: حموضة الخزان مرتفعة للغاية.

    • العلاج: أضف الماء النقي لضبط الحموضة.

  • السبب المحتمل 3: سرعة النقش الدقيق منخفضة للغاية.

    • العلاج: افحص مستويات H₂SO₄، و Na₂S₂S₂O₈، وCu²⁺S⁺S في الطلاء الدقيق. أبقها طبيعية.

  • السبب المحتمل 4: الشطف غير نظيف بعد الطلاء بالقصدير.

    • العلاج: تحسين الشطف أو استبدال خزان الشطف.

• المشكلة: لون القصدير غير المتساوي

  • السبب المحتمل 1: الثقل النوعي للخزان مرتفع للغاية.

    • العلاج: خفف المحلول وحلل.

  • السبب المحتمل 2: سرعة النقش الدقيق منخفضة للغاية.

    • العلاج: افحص الطلاء الجزئي H₂SO₄، Na₂S₂S₂O₈، Cu²⁺A↩.

  • السبب المحتمل 3: التلوث في الصفيحة المسبقة أو حمام القصدير الغاطس.

    • العلاج: استبدل اللوح المسبق أو حمام القصدير الغاطس.

  • السبب المحتمل 4: سطح النحاس غير طبيعي.

    • العلاج: تنظيف سطح النحاس.

• المشكلة: ضعف قابلية اللحام

  • السبب المحتمل 1: النحاس²⁺ في خزان القصدير مرتفع للغاية.

    • العلاج: استبدل محلول حمام القصدير.

  • السبب المحتمل 2: الشطف غير نظيف بعد الطلاء بالقصدير.

    • العلاج: تحسين الشطف أو استبدال خزان الشطف.

  • السبب المحتمل 3: التلوث أثناء التجفيف بالهواء.

    • العلاج: تنظيف قسم التجفيف والمنفاخ.