Skladování neosazených desek plošných spojů.


   Všeobecně platí, že elektronické součástky a komponenty musí být skladovány v původním obalu v suchém prostředí. Vlhkost způsobuje oxidaci povrchů. V extrémně suchém prostředí není žádná koroze. Pro výskyt koroze musí být naplněny dva předpoklady: musí být přítomen oxidační činitel a také vodní roztok, který pracuje jako elektrolyt. Kyslík z ovzduší působí jako oxidační činitel a pára jako elektrolyt. Kritický limit, kdy dochází k oxidaci kyslíkem z ovzduší, leží v závislosti na kovu nebo slitině mezi 40 % a 70 % vlhkosti z ovzduší. To znamená, že ve vzduchu je přítomno více než 8 gramů páry na m3. Absolutní vlhkost v absorpčních sušicích kabinetech je menší než 1,4 g/m3při teplotě 60 °C a 1% relativní vlhkosti (při 40 °C je dosaženo 0,5 g/m3). Pod touto hodnotou není žádná záporná reakce, a tak ani nemůže nastat žádná oxidace.
   Desky dodáváme vakuově balené a jsou tak chráněny pře vnějšími vlivy.

   Čistý povrch Cu má sklon k vytváření oxidů.  Proto se na jeho povrch nanáší jiné kovy, nebo chemikálie, které tento proces oxidace zastavují. To však vytváří další problémy, které mají vliv na dlouhodobou skladovatelnost neosazených desek plošných spojů.
Limitujícím prvkem pro dobrou pájitelnost a dlouhodobou skladovatelnost je samovolný vznik intermetalické vrstvy. Nanesené kovy na povrch desek pro omezení vlivu oxidace se postupně rozpouští v Cu základního plátování. Kovy, nejčastěji používaný Sn, Nil, Au a další dávají i za pokojové teploty vznik difúzní intermetalické slitiny. Například při použití cínu se jedná o Cu6Sn5 a Cu3Sn. Tyto slitiny vznikají na styčné ploše měděného povrchu a imerzně naneseného kovu. Vznikají stále a narůstají. U halovaného zboží, kde je nános cínu 30 a více mikronů, se vliv této vrstvy nedokáže projevit. Ale u chemických nánosů kovů v řádech jednotek mikronů se časem dokážou projevit velmi výrazně. Měď je nutno nejprve potáhnout nějakou mezivrstvou, která ji oddělí od chemicky naneseného kovu určeného pro pájení. U chemického zlata to je například chemicky nanesený Ni, pod Sn se většinou používá organický povlak. Při výrobě plošného spoje vypadá výsledek práce velmi uspokojivě, ale pokud je mezivrstva nedokonale provedena, začne se zlato, nebo cín v mědi pozvolna, ale trvale rozpouštět. Stříbrná barva cínu, nebo zlatá barva zlata začne matnout až na odstín starorůžové barvy. S takovou deskou se již nedá nic dělat a prostě ji nezapájíte. Intermetalické vrstvy mají teplotu tavení 650stC a vyšší.
Intermetalická vrstva vzniká stále a rychlost narůstání se časem mění. Různým měřením bylo zjištěno, že se prostup mezi kovy pohybuje od 0,7 μm až do 2 μm za rok. Jakmile tato vrstva prolomí vrstvu cínu/olova, dojde k vážnému ohrožení pájitelnosti. Z toho lze usoudit, že běžná deska s chemicky nanášenými kovy na povrch spoje o síle 3-6mi může být už i po jednom roce nepájitelná a mění se tak i stupeň užitečné skladovatelnosti.

Hojně používaná kvalitní metoda povrchové úpravy žárovým cínem, halováním - HASL (Hot air level soldering), kdy je deska je ponořena do roztavené pájky a při jejím vyjímání je přebytečný cín odfukován vzduchovými noži. Tento proces sice má mnoho výhod, ale pro následné strojní osazování neumožňuje přesné dávkování pájecí pasty pomocí šablony, protože povrch pájecích ploch DPS není rovinný. Na desce tištěného spoje se pak mohou vyskytnout místa s nižším, nebo vyšším množstvím pasty. To může způsobit při přetavení v reflow peci zkraty mezi vývody součástek. Intermetalická sloučenina na přechodu Cu-Sn narůstá cca 1μm/rok. Nanesení pájky halem je 5 - 50 μm. Tyto desky lze skladovat velmi dlouho.

Jednou z metod spojujících požadavky na dokonalou rovinnost a zabránění oxidace je OSP - Organic Solder Preservatives. OSP je chemická metoda nanášení organických inhibitorů zabraňujících oxidaci měděných kontaktních ploch. Proces je šetrný k desce plošného spoje, probíhá za pokojové teplotě. Jeho nevýhodou je, že se rozpouští teplem a stykem s tavidlem. Oboustranné pájení je nutno provést v krátkém intervalu. Ideální je použití na jednostranné desky. U metody OSP nevzniká intermetalická vrstva jako při použití nánosů kovů, protože se pájí přímo na Cu.
Doporučená doba skladování je do 6ti měsíců od výroby.

Chemická metoda nanesení imerzního kovu. Ušlechtilý kov cín, stříbro nebo zlato musí být oddělen dostatečně silnou mezivrstvou od mědi. Mohou to být organické sloučeniny, nebo jiný kov, nejčastěji nikl v síle cca 5 μm. Pokud není mezivrstva dostatečně kvalitně provedena, tak stále a průběžně vznikají intermetalické vrstvy až vše prorostou. Tyto vrstvy mají teplotu tavení nad 600 stC a běžným způsobem jsou nepájitelné. Při tenkých vrstvách může tento stav nastat v řádu hodin. Chemický cín je nanesen v síle 1 μm a proto vyžaduje splnění přísných skladovacích podmínek pro zachování pájitelnosti.
    Další nepříjemnou vlastností imersního nanášení kovů je to, že se kovy vylučují v jednotlivých krystalech a celý objem naneseného kovu je porézní. Povrch krystalů na sebe váže lázně z chemických procesů, které nelze opláchnout. Při pájení pájecích plošek a otvorů s vývody součástek se vrstvy imersních kovů v tavenině rozpustí, zbytky chemie se tím zcela odstraní. Ale pokud jsou na desce zamaskované průchodky, je nutno počítat s tím, že v materiálu průchodek jsou pod maskou zakotveny chemikálie a ty časem mohou průchodku zcela zničit. 

 Tyto problémy nejsou při požívání galvanických metod. Nikl/zlato. Při galvanickém způsobu nanášení Ni/Au tvoří celý měděný povrch desky katodové propojení všech částí plochy, která po vyleptání vytvoří motiv spojů. Místa, která mají zůstat nepokovena a mají být odleptána jsou zakryta galvanickým rezistem. Výhodou tohoto procesu je, že sílu nánosu kovů je možno předem stanovit. Tloušťka vrstvy závisí na stanovené hodnotě proudové hustoty a čase pokovování.
Používaný nikl a zlato jsou kovy, které jsou dobře pájitelné. Vrstva niklu je 5-8 μm je dostatečně silná, aby bránila růstu intermetalických vrstev. Desky mohou být skladovány minimálně po dobu 5ti let. Samotný nikl na vzduchu oxiduje a jeho pájitelnost by se snížila. Proto je jeho povrch chráněn před oxidací tenkou vrstvou zlata. Při pájení se zlato se ve styku s pájkou okamžitě rozpustí a pájecí proces probíhá mezi niklem a cínem z pájky.
    Při správném nanášení galvanického kovu je nanesená vrstva zcela homogenní. Oplachy spolehlivě odstraní všechny zbytky chemických lázní. Povrch je kovově čistý a nehrozí zde pokračování nežádoucích chemických procesů.  Toto nebezpečí je u déle skladovaných desek, nebo nepropájených průchodek chemicky tvořených povrchů DPS značné.

    Z hlediska kvality povrchu plošných spojů jsou desky upravené metodou celoplošného galvanického zlacení to nejlepší, co je v současné době výrobci plošných spojů nabízeno.

   Firma Printed nabízí zboží v originálním obalu dlouhodobě skladovatelné bez dalších přísných omezení. Nabízíme zboží galvanicky zlacené, ošetřené metodou OSP a halované.


X