فضة الغمر

ما هي الفضة الغاطسة

الفضة الغاطسة عبارة عن تشطيب سطحي يقع بين الطلاء العضوي والنيكل غير الكهربائي/الذهب الغاطس. العملية بسيطة وسريعة. حتى عندما تتعرض الألواح للحرارة أو الرطوبة أو التلوث، تحافظ الفضة على قابلية لحام جيدة. ومع ذلك يمكن أن تفقد الطبقة الفضية لمعانها. لا تتمتع الفضة الغاطسة بالقوة الفيزيائية التي يتمتع بها النيكل عديم الكهرباء/الذهب الغاطس. هذا لأنه لا توجد طبقة نيكل تحت الفضة.

المكونات الأساسية لحمام الفضة الغاطسة وأدوارها

تحدد صيغة حمام الفضة بالغمر مباشرةً جودة الطبقة الفضية. وتشمل المكونات الرئيسية ملح الفضة وعامل التعقيد ومنظم الأحماض والمواد المضافة. تعمل هذه الأجزاء معًا للتحكم في معدل التفاعل وشكل الطبقة الفضية.

ملح الفضة

يعطي ملح الفضة أيونات الفضة. يشيع استخدام نترات الفضة (AgNO₃). التركيز النموذجي هو 5-15 جم/لتر. إذا كان التركيز منخفضًا جدًا، تكون طبقة الفضة رقيقة جدًا (أقل من 0.1 ميكرومتر) ولا يمكنها حماية النحاس جيدًا. إذا كان التركيز مرتفعًا جدًا، يمكن أن يكون التفاعل قويًا جدًا وقد تنمو الفضة على شكل تشعبات. وهذا يجعل السطح خشنًا (خشونة السطح Ra > 0.5 ميكرومتر).

عامل التعقيد

المعقدات الشائعة هي الأمونيا أو الأمينات العضوية. فهي تشكل مركبًا مستقرًا مع أيونات الفضة، على سبيل المثال [Ag(NH₃)₂]⁺. وهذا يقلل من مستوى أيون الفضة الحر ويبطئ التفاعل. يجب التحكم في النسبة المولارية لعامل التعقيد إلى أيون الفضة عند حوالي 2:1 إلى 3:1. إذا كانت النسبة عالية جدًا، يصبح معدل الترسيب بطيئًا جدًا (أقل من 0.05 ميكرومتر/دقيقة). إذا كانت النسبة منخفضة للغاية، لا يمكن التحكم في التفاعل بشكل جيد ويمكن أن تحتوي الطبقة الفضية على ثقوب.

منظم الأحماض

يُستخدم حمض الفورميك أو حمض الأسيتيك عادةً لضبط الأس الهيدروجيني للحمام إلى حوالي 3.5-5.5. إذا كان الأس الهيدروجيني أقل من 3.5، ينخفض ثبات المركب ويظهر المزيد من أيون الفضة الحر، وبالتالي يصبح التفاعل عنيفًا. إذا كان الأس الهيدروجيني أكثر من 5.5، يمكن أن تشكل أيونات النحاس هيدروكسيد النحاس الراسب وتلوث طبقة الفضة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ظهور بقع سوداء.

المضافات

تشمل المواد المضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي (على سبيل المثال كبريتات دوديسيل الصوديوم) ومثبطات التآكل (على سبيل المثال البنزوتريازول). تقلل المواد الخافضة للتوتر السطحي للمحلول إلى أقل من 30 ملي نيوتن/متر وتساعد على تغطية الفضة بالتساوي، خاصةً داخل الثقوب وفي مناطق الزوايا. تعمل مثبطات التآكل على كبح انحلال النحاس المفرط. يجب أن يبقى مستوى أيون النحاس أقل من 2 جم/لتر لتجنب الفراغات في طبقة الفضة.

خطوات عملية غمر الفضة بالفضة

تنقسم الفضة بالغمر إلى ثلاث خطوات رئيسية: الغمس المسبق والغمس والشطف النهائي بالماء منزوع الأيونات.

للغمس المسبق ثلاثة أغراض. أولاً، يعمل كمحلول مضحٍ. فهو يمنع النحاس والملوثات الأخرى من الانتقال إلى حمام الغمر من خزان الحفر الدقيق. ثانيًا، يعطي سطحًا نحاسيًا نظيفًا لتفاعل الإزاحة. يحصل السطح النحاسي في التغطيس المسبق على نفس البيئة الكيميائية والأس الهيدروجيني مثل حمام الغمر. ثالثًا، نظرًا لأن التغطيس المسبق يحتوي على نفس تركيبة حمام الغمر باستثناء الفضة المعدنية، فإنه يشكل تلقائيًا خزان الغمر. في تفاعل الغمر تكون المادة المستهلكة الوحيدة في تفاعل الغمر هي الفضة المعدنية. تتغير الأجزاء العضوية في الحمام فقط لأن بعض المحلول يتم تنفيذه بواسطة الألواح. إذا كان محلول ما قبل الغمس ومحلول الغمر يشتركان في نفس التركيبة، فإن الكمية التي يحملها محلول ما قبل الغمس تساوي الكمية التي يحملها حمام الغمر. وهذا يمنع التراكم غير الضروري للمواد العضوية في حمام الغمر.

يحدث تفاعل الغمر عن طريق تفاعل الإزاحة بين النحاس وأيونات الفضة. إذا كان السطح النحاسي محفورًا دقيقًا بواسطة محلول الحفر الدقيق AlphaSTAR، تكون النتيجة سطحًا نحاسيًا يمكن أن يطور ببطء طبقة فضية موحدة تحت معدل غمر متحكم فيه. ويساعد معدل الغمر البطيء على تشكيل هياكل بلورية كثيفة وتجنب نمو الجسيمات التي تأتي من الترسيب والتكتل السريع. وينتج عن ذلك طبقة فضية عالية الكثافة.

هذا الهيكل الكثيف، بسماكة معتدلة تبلغ حوالي 6-12 ميكرو بوصة (ميكرو بوصة)، لا يعطي مقاومة جيدة للتآكل فحسب، بل يعطي أيضًا توصيلية جيدة جدًا. حمام الفضة المغمور مستقر وله عمر خدمة طويل. وهو ليس حساسًا جدًا للضوء أو هاليدات التتبع.

مقارنة الأداء: الفضة الغاطسة مقابل الذهب الغاطس (ENIG)

الذهب الغاطس، وهو عبارة عن نيكل عديم الإلكتروليت مع الذهب الغاطس، هو تشطيب شائع لسطح ثنائي الفينيل متعدد الكلور المتطور. تكمن الاختلافات الأساسية بين الذهب الغاطس والفضة الغاطسة في الأداء والتكلفة.

مقاومة التآكل

وغالبًا ما تستخدم كومة الذهب الغاطسة طبقة نيكل من 5-10 ميكرومتر بالإضافة إلى طبقة ذهبية من 0.05-0.1 ميكرومتر. تعمل طبقة النيكل على عزل النحاس وتعطي مقاومة للتآكل أفضل بكثير من الفضة المغمورة. بعد اختبار الحرارة الرطبة لمدة 1000 ساعة، تُظهر طبقة الذهب المغمورة تغيرًا طفيفًا، بينما قد تظهر طبقة الفضة المغمورة أكسدة طفيفة. في البيئات شديدة الرطوبة والتلوث، مثل التحكم الصناعي، يُظهر الذهب الغاطس مزايا موثوقية واضحة. في البيئات العادية، مثل الإلكترونيات الاستهلاكية، يمكن لطبقة الفضة المغمورة أن تلبي المتطلبات. العمر الافتراضي لأداء الفضة الغاطسة مستقر لمدة 12 شهرًا تقريبًا في ظل التخزين العادي.

أداء اللحام

الفضة الغاطسة لديها ترطيب (انتشار) لحام يبلغ حوالي 80-85%. وهذا أفضل قليلًا من الذهب الغاطس عند 75-80% لأن الفضة لديها تقارب أعلى مع اللحام. ولكن يبلغ متوسط قوة وصلة اللحام للذهب المغمور 6-7 نيوتن، وهو أعلى من الفضة المغمورة عند 5-6 نيوتن. بالنسبة لوصلات اللحام الدقيقة (أقل من 0.2 مم)، يمكن أن يكون توحيد الفضة المغمورة أكثر فائدة لطباعة عجينة اللحام. بالنسبة لوصلات اللحام الكبيرة (أكبر من 1 مم)، يُظهر الذهب المغمور موثوقية أفضل على المدى الطويل.

التكلفة والعملية

تبلغ تكلفة الفضة المغمورة حوالي 50-601 تيرابايت 3 تيرابايت من الذهب المغمور. ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى أن أملاح الذهب تكلف أكثر بكثير من أملاح الفضة. تحتاج الفضة الغاطسة أيضًا إلى خطوات معالجة أقل لأنك لا تحتاج إلى صفيحة نيكل. كفاءة الإنتاج أعلى ويمكن أن يكون وقت معالجة الدفعة الواحدة أقصر بحوالي 30%. ولكن الذهب الغاطس لديه نافذة معالجة أوسع ويتحمل تباين المعلمات بشكل أفضل. تتطلب الفضة الغاطسة تحكمًا أكثر صرامة في تركيبة المحلول. على سبيل المثال، يجب أن يكون انحراف تركيز أيون الفضة أقل من 1 جم/لتر.

احتياطات تشغيل الفضة الكيميائية

فيما يلي توصيات التشغيل والتعامل مع الفضة المغمورة.

1. التعامل مع التوصيات

1. في كل خطوة بعد معالجة الفضة بالغمر، ارتدِ قفازات نظيفة خالية من الكبريت عند التعامل مع الألواح.

2. عند فحص الألواح بعد غمرها بالفضة، ضعها على ورق خالٍ من الكبريت.

3. تجنب تعريض طبقة الفضة لمركبات الكبريت أو الكلور في كل مرحلة.

4. الطبقة الفضية رقيقة ويمكن أن تخدش بسهولة. تعامل مع الألواح برفق.

2. توصيات التثقيب والتوجيه

1. عادةً ما يتم تعيين عملية غمر الفضة كخطوة متأخرة في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور. لا يوصى بإجراء عملية غمر الفضة قبل التوجيه أو التشكيل النهائي.

2. بعد غمر الفضة وقبل التوجيه، ضع ورقًا خاليًا من الكبريت بين الطبقات وبين الألواح العلوية والسفلية لمنع الخدوش.

3. توصيات تنظيف الألواح المطلية بالفضة

1. لا تستخدم المنظفات الخافضة للتوتر السطحي أو المنظفات الحمضية على سطح الفضة.

2. لا تفرك السطح الفضي بأي ممحاة.

3. نظف السطح الفضي بالماء النقي فقط أو باستخدام طرق التنظيف الكهروستاتيكية.

4. توصيات التعبئة والتغليف والتخزين

1. بعد خروج الألواح من الخط، انقلها بسرعة إلى بيئة غير قابلة للتآكل مع التحكم في درجة الحرارة والرطوبة. حافظ على درجة حرارة التخزين أقل من 30 درجة مئوية والرطوبة النسبية أقل من 50%.

2. بعد الفحص، قم بتفريغ الألواح من الهواء في أسرع وقت ممكن. قم بإنهاء التغليف بالتفريغ في غضون 8 ساعات ولا تزيد عن 24 ساعة.

3. خيارات التغليف:
   A. قم بتعبئة 10-20 لوحًا كوحدة واحدة. استخدم ورق خالي من الكبريت والكلور بين كل لوح وآخر. قم بتغطية الجزء العلوي والسفلي بورق خالي من الكبريت من 2-3 ورق خالي من الكبريت. قم بتفريغ الختم. يمكن الاحتفاظ بالألواح لمدة تصل إلى ستة أشهر.
   B. قم بتعبئة 10-20 لوحًا كوحدة واحدة بدون فواصل ورقية. تلامس الألواح العلوية والسفلية جانب اللحام مع غشاء التغليف. يمكن تخزين هذه الطريقة لمدة شهرين فقط. استخدم هذا فقط بعد الاتفاق مع العميل.

4. لا تضع المجففات في عبوات الفضة المغمورة لأن العديد من المجففات تحتوي على الكبريت.

5. لا تستخدم الشريط اللاصق أو الملصقات اللاصقة أو علامات الحبر أو الأربطة المطاطية على الألواح الفضية الغاطسة أو على الورق الخالي من الكبريت. قد تحتوي هذه العناصر على الكبريت.

6. اختر الأكياس المفرغة من الهواء التي تمنع التلوث وتقاوم التركيز ودخول الرطوبة.

7. بعد تفريغ العبوة من الهواء، قم بتخزين العبوة في درجة حرارة أقل من 30 درجة مئوية ورطوبة نسبية أقل من 50%.

8. بعد فتح العبوات المفرغة للتجميع، احرص على الانتهاء من التجميع خلال يوم واحد.

5. توصيات الخبز

1. بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعوجة أو المثنيّة، قم بالخبز والتسطيح قبل غمر الفضة.

2. إذا كانت ألواح الفضة الغاطسة مشوهة، قم بخبزها وتسطيحها. تُلف الألواح بإحكام بورق الألومنيوم لتقليل أكسدة الفضة أثناء الخبز.

3. استخدم فرن مخصص للخبز. إذا لم يتوفر فرن مخصص، نظف الفرن جيدًا لتجنب تلوث السطح الفضي.

6. توصيات التعامل مع لوحة الاختبار

1. عند أخذ ألواح الاختبار بعد غمر الفضة، ارتدِ قفازات نظيفة خالية من الكبريت.

2. ضع الفضة المغمورة كخطوة متأخرة في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

3. غلّف كل لوح فضي مغمور بورقتين من رقائق الألومنيوم بالحجم نفسه ثم قم بتغليفه بتفريغ الهواء.

7. اختبار المواد الخالية من الكبريت والتغليف الخالي من الكبريت

1. يحتاج الورق الخالي من الكبريت، والقفازات الخالية من الكبريت، وأغشية التغليف إلى فحوصات العناصر السطحية. استخدم EDX عند 100× والمسح الضوئي على الوجهين.

8. ملاحظات إنتاج الألواح الفضية المغمورة

1. إذا بقيت البقايا من الخطوات السابقة (قناع اللحام الأخضر، والأغشية المتبقية، وما إلى ذلك)، فقد تتسبب في حدوث مشاكل في النحاس المكشوف.

2. في حالة وجود بقايا، قم بإزالتها أو منعها قبل غمر الفضة. لا يمكن للمعالجة المسبقة قبل غمر الفضة أن تزيل البقايا الموجودة على الوسادات دائماً.

3. عند الاستلام، افحص بصريًا ألواح الفضة المغمورة. إذا تم العثور على العديد من النقاط النحاسية المكشوفة أو تلون سطح الفضة، أوقف إنتاج رقم اللوحة هذا وتعامل معه. هذا يمنع الخردة الكبيرة من النحاس المكشوف على نطاق واسع.

9. متطلبات المياه منزوعة الأيونات

1. تؤثر جودة ماء الشطف بعد غمر الفضة تأثيرًا مباشرًا على نظافة أيون اللوح النهائي. ولذلك، أضف مقياس توصيلية إلى مرحلة الشطف بعد غمر الفضة.

2. قبل تعبئة أي خزانات فضية مغمورة، تأكد من جودة المياه. يجب ألا يغادر الأفراد عند إضافة الماء.

3. متطلبات جودة المياه لخطوط الفضة الغاطسة:

   • S.S (المواد الصلبة العالقة): أقل من 5 جزء في المليون

   • T.D.S (إجمالي المواد الصلبة الذائبة): أقل من 10 جزء في المليون

   • الصلابة الكلية: أقل من 20 جزء في المليون

   • لا توجد أيونات معدنية يمكن اكتشافها

   • لا يوجد أيون كلوريد يمكن اكتشافه

   • الموصلية أقل من 10 ميكروثانية

10. الإضافات الكيميائية

1. أضف المواد الكيميائية في كل خزان فضي مغمور باستخدام أكواب قياس مخصصة لمنع التلوث التبادلي.

11. توصيات إعادة الصياغة

1. يُسمح بإعادة العمل في عملية غمر الفضة مرة واحدة فقط. تسجيل اللوحات المعاد صياغتها وفحصها بالكامل.

هذه هي عملية الغمر القلوي الضعيف للفضة. وهي مصممة بشكل أساسي لحل التأثير الجلفاني على خطوط ثنائي الفينيل متعدد الكلور الدقيقة.

كيفية تأثير المعالجة المسبقة على جودة الطبقة الفضية

إن جودة المعالجة المسبقة على نحاس ثنائي الفينيل متعدد الكلور هي الأساس لطبقة فضية موحدة. تضمن خطوات مثل إزالة الشحوم، والحفر الدقيق، والغسل الحمضي أن يكون النحاس نظيفًا ومنشطًا.

إزالة الشحوم

استخدم مزيل الشحوم القلوي (درجة الحموضة 10-12) لإزالة الزيت والأوساخ من النحاس، مثل بصمات الأصابع وسوائل التقطيع. درجة الحرارة النموذجية هي 50-60 درجة مئوية والوقت هو 1-2 دقيقة. في حالة عدم اكتمال إزالة الشحوم، قد لا تترسب الطبقة الفضية في بعض البقع، مما يتسبب في نقاط نحاسية مكشوفة. يمكنك التحقق من ذلك عن طريق اختبار الغشاء المائي. بعد إزالة الشحوم، يجب أن تظل الطبقة المائية مستمرة لمدة 30 ثانية على الأقل.

نقش دقيق

استخدم بيرسولفات الصوديوم أو نظام حمض الكبريتيك + بيروكسيد الهيدروجين لحفر النحاس بشكل دقيق. هذا يزيل الأكاسيد ويخلق خشونة مجهرية (Ra 0.1-0.3 ميكرومتر). تحكم في إزالة الحفر الدقيق عند 0.5-1 ميكرومتر. إذا كان الحفر الدقيق غير كافٍ وبقي الأكسيد، تنخفض قوة الترابط لطبقة الفضة (قوة التقشير < 0.5 نيوتن/سم). إذا كان الحفر الجزئي عميقًا جدًا (أكثر من 1.5 ميكرومتر)، يصبح النحاس خشنًا جدًا ويمكن أن تحبس الطبقة الفضية الملوثات وتقل موثوقية اللحام.

غسيل حمضي

بعد الحفر الدقيق، قم بتحييد المُنشئ المتبقي بحمض الكبريتيك 5-10% لمدة 30-60 ثانية. تأكد من أن الرقم الهيدروجيني لسطح النحاس أقل من 4. إذا لم يكن غسل الحمض كافياً، يمكن أن تلوث المؤكسدات المتبقية (مثل البرسولفات) حمام الغمر وتجعل الطبقة الفضية تتحول إلى اللون الأسود بسبب أكسدة الفضة.