የመጨረሻው ሽፋን ሂደት ለ ዲስትሪከት ከቅርብ ዓመታት ወዲህ ማኑፋክቸሪንግ ከፍተኛ ለውጦች ተደርገዋል። These changes are the result of the constant need to overcome the limitations of HASL(Hot air cohesion) and the growing number of HASL alternatives.

የመጨረሻው ሽፋን የወረዳውን የመዳብ ወረቀት ገጽታ ለመጠበቅ ያገለግላል። መዳብ (ኩ) ለመገጣጠም ክፍሎች ጥሩ ወለል ነው ፣ ግን በቀላሉ ኦክሳይድ ነው። መዳብ ኦክሳይድ የመሸጫውን መጠን ያደናቅፋል። ምንም እንኳን ወርቅ (አው) አሁን መዳብ ለመሸፈን የሚያገለግል ቢሆንም ፣ ወርቅ ኦክሳይድ ስለማያደርግ ፤ ወርቅ እና መዳብ በፍጥነት ይሰራጫሉ እና እርስ በእርስ ይተላለፋሉ። ማንኛውም የተጋለጠ መዳብ በፍጥነት የማይበጠስ የመዳብ ኦክሳይድን ይፈጥራል። አንደኛው አቀራረብ ወርቅ እና መዳብ እንዳይዘዋወሩ የሚከለክል እና ለክፍለ -አካል መሰብሰቢያ የሚበረክት እና የሚያስተላልፍ የኒኬል (ኒ) “ማገጃ ንብርብር” መጠቀም ነው።

ለኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ የኒኬል ሽፋን የ PCB መስፈርቶች

The non-electrolytic nickel coating should perform several functions:

የወርቅ ማስቀመጫ ወለል

የወረዳው የመጨረሻ ዓላማ በፒሲቢ እና በአካል ክፍሎች መካከል ከፍተኛ አካላዊ ጥንካሬ እና ጥሩ የኤሌክትሪክ ባህሪዎች ጋር ግንኙነት መፍጠር ነው። በፒሲቢ ወለል ላይ ማንኛውም ኦክሳይድ ወይም ብክለት ካለ ፣ ይህ የተጣጣመ መገጣጠሚያ ከዛሬው ደካማ ፍሰት ጋር አይከሰትም።

ወርቃማ በተፈጥሮ በኒኬል አናት ላይ ይቀመጣል እና ረጅም ማከማቻ በሚቆይበት ጊዜ ኦክሳይድ አያደርግም። ሆኖም ወርቁ በኦክሳይድ ኒኬል ላይ አይቀመጥም ፣ ስለሆነም ኒኬል በኒኬል መታጠቢያ እና በወርቁ መፍረስ መካከል ንፁህ ሆኖ መቆየት አለበት። Thus, the first requirement of nickel is to remain oxygen-free long enough to allow gold to precipitate. Components developed chemical leaching baths to allow 6~10% phosphorus content in nickel precipitation. This phosphorus content in the non-electrolytic nickel coating is considered as a careful balance of bath control, oxide, and electrical and physical properties.

ጥንካሬህና

እንደ አውቶሞቲቭ ማስተላለፊያ ተሸካሚዎች ባሉ አካላዊ ጥንካሬ በሚያስፈልጋቸው ብዙ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ የኒኬል ሽፋን ገጽታዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። ለእነዚህ መተግበሪያዎች የፒ.ሲ.ቢ መስፈርቶች በጣም ጥብቅ ናቸው ፣ ግን የተወሰነ ጥንካሬ ለሽቦ-ትስስር ፣ ለመዳሰሻ ሰሌዳ እውቂያዎች ፣ ለጠርዝ-ኮንቴይነር አያያ ,ች እና ዘላቂነትን ለማስኬድ አስፈላጊ ነው።

የእርሳስ ትስስር የኒኬል ጥንካሬን ይፈልጋል። እርሳሱ የዝናብ ቅርፅን ካበላሸው ግጭትን ማጣት ሊከሰት ይችላል ፣ ይህም እርሳሱ ወደ ንጣፉ “እንዲቀልጥ” ይረዳል። የ SEM ምስሎች ወደ ጠፍጣፋ ኒኬል/ወርቅ ወይም ኒኬል/ፓላዲየም (ፒዲ)/ወርቅ ወለል ውስጥ ዘልቀው አይገቡም።

የኤሌክትሪክ ባህሪዎች

መዳብ ለወረዳ ምስረታ የተመረጠ ብረት ነው ፣ ምክንያቱም ለመሥራት ቀላል ነው። መዳብ ከእያንዳንዱ ብረት ማለት ይቻላል ኤሌክትሪክን በተሻለ ሁኔታ ያካሂዳል (ሠንጠረዥ 1) 1,2። Gold also has good electrical conductivity, making it a perfect choice for the outermost metal because electrons tend to flow on the surface of a conductive route (the “surface” benefit).

Table 1. Resistivity of PCB metal

መዳብ 1.7 (Ω ሴ.ሜ ጨምሮ)

Gold (including 2.4 Ω cm

Nickel (including 7.4 Ω cm

ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ የኒኬል ሽፋን 55 ~ 90 µ ω ሴሜ

Although the electrical characteristics of most production plates are not affected by the nickel layer, nickel can affect the electrical characteristics of high frequency signals. የማይክሮዌቭ ፒሲቢ የምልክት መጥፋት ከዲዛይነር ዝርዝሮች ሊበልጥ ይችላል። This phenomenon is proportional to the thickness of the nickel – the circuit needs to pass through the nickel to reach the solder spot. በብዙ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከ 2.5µm በታች የሆኑ የኒኬል ክምችቶችን በመጥቀስ የኤሌክትሪክ ምልክቶች ወደ ዲዛይን ዝርዝር ሊመለሱ ይችላሉ።

የእውቂያ መቋቋም

የኒኬል/የወርቅ ወለል በመጨረሻው ምርት ሕይወት ውስጥ ሳይታጠፍ ስለሚቆይ የእውቂያ መቋቋም ከአውታረ መረቡ የተለየ ነው። ከረዥም አካባቢያዊ ተጋላጭነት በኋላ ኒኬል/ወርቅ ለውጭ ንክኪ ሆኖ መኖር አለበት። Antler’s 1970 book expressed nickel/gold surface contact requirements in quantitative terms. Various end-use environments have been studied: 3 “65°C, a normal maximum temperature for electronic systems operating at room temperature, such as computers; 125 ° ሴ ፣ ሁለንተናዊ አያያorsች መሥራት ያለባቸው የሙቀት መጠን ፣ ብዙውን ጊዜ ለወታደራዊ ትግበራዎች ይገለጻል ፣ 200 ° ሴ ፣ ያ የሙቀት መጠን ለበረራ መሣሪያዎች በጣም አስፈላጊ እየሆነ መጥቷል።

ለዝቅተኛ የሙቀት መጠን ፣ የኒኬል መሰናክሎች አያስፈልጉም። As the temperature increases, the amount of nickel required to prevent nickel/gold transfer increases (Table II).

ሠንጠረዥ 2. የኒኬል/ወርቅ የእውቂያ መቋቋም (1000 ሰዓታት)

የኒኬል ማገጃ ንብርብር አጥጋቢ ግንኙነት በ 65 ° ሴ አጥጋቢ ግንኙነት በ 125 ° ሴ አጥጋቢ ግንኙነት በ 200 ° ሴ

0.0 µm 100% 40% 0%

0.5 µm 100% 90% 5%

2.0 µm 100% 100% 10%

4.0 µm 100% 100% 60%

በአንትለር ጥናት ውስጥ ጥቅም ላይ የዋለው ኒኬል በኤሌክትሪክ ተሠርቷል። በባውራንድ 4 እንደተረጋገጠው ከኤሌክትሮላይቲክ ኒኬል ማሻሻያዎች ይጠበቃሉ። ሆኖም ፣ እነዚህ ውጤቶች አውሮፕላኑ ብዙውን ጊዜ 0.5 ማይክሮን በሚዘንብበት ለ 0.2 ማይክሮ ሜትር ወርቅ ነው። አውሮፕላኑ በ 125 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ለሚሠሩ የግንኙነት አካላት በቂ ሆኖ ሊገመት ይችላል ፣ ግን ከፍ ያለ የሙቀት አካላት ልዩ ምርመራ ያስፈልጋቸዋል።

አንትለር እንደሚጠቁመው “በሁሉም ሁኔታዎች ውስጥ የኒኬሉ ውፍረት ፣ የተሻለ እንቅፋት ይሆናል ፣ ነገር ግን የፒሲቢ ማምረቻ እውነታዎች መሐንዲሶች አስፈላጊውን ኒኬል ብቻ እንዲያስቀምጡ ያበረታታሉ። ጠፍጣፋ ኒኬል/ወርቅ አሁን በንክኪ-ፓድ የመገናኛ ነጥቦችን በሚጠቀሙ ተንቀሳቃሽ ስልኮች እና ፔጅሮች ውስጥ ጥቅም ላይ ውሏል። The specification for this type of element is at least 2 µm nickel.

አያያዥ

ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ ኒኬል/ወርቅ መጥመቂያ የወረዳ ቦርዶችን በማምረት በፀደይ ተስማሚ ፣ በፕሬስ-ተስማሚ ፣ በዝቅተኛ ግፊት ተንሸራታች እና ሌሎች ባልተበከሉ አያያorsች።

ተሰኪ አያያorsች ረዘም ያለ አካላዊ ጥንካሬ ያስፈልጋቸዋል። በእነዚህ አጋጣሚዎች ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆኑ የኒኬል ሽፋኖች ለፒሲቢ ትግበራዎች በቂ ናቸው ፣ ግን የወርቅ መጥለቅ አይደለም። Very thin pure gold (60 to 90 Knoop) will rub away from the nickel during repeated friction. ወርቁ በሚወገድበት ጊዜ የተጋለጠው ኒኬል በፍጥነት ኦክሳይድ ስለሚሆን የግንኙነት መቋቋም ይጨምራል።

Non-electrolytic nickel coating/gold immersion may not be the best choice for plug-in connectors that endure multiple inserts throughout the life of the product. የኒኬል/ፓላዲየም/የወርቅ ንጣፎች ለብዙ ሁለገብ ማያያዣዎች የሚመከሩ ናቸው።

The barrier layer

Non-electrolytic nickel has the function of three barrier layers on the plate: 1) to prevent the diffusion of copper to gold; 2) To prevent the diffusion of gold to nickel; 3) በ Ni3Sn4 intermetallic ውህዶች የተፈጠረ የኒኬል ምንጭ።

መዳብ ወደ ኒኬል ማሰራጨት

መዳብ በኒኬል መተላለፉ የመዳብ ወደ የላይኛው ወርቅ መበስበስን ያስከትላል። The copper will oxidize quickly, resulting in poor weldability during assembly, which occurs in the case of nickel leakage. Nickel is needed to prevent migration and diffusion of empty plates during storage and during assembly when other areas of the plate have been welded. ስለዚህ ፣ የማገጃው ንብርብር የሙቀት መጠን ከ 250 ° ሴ በታች ከአንድ ደቂቃ በታች ነው።

ተራ እና ኦወን6 የተለያዩ የመገጣጠሚያ ሽፋኖች በመዳብ እና በወርቅ ላይ ያላቸውን ውጤት አጥንተዋል። እነሱ ያገኙት “… በ 400 ዲግሪ ሴንቲግሬድ እና በ 550 ዲግሪ ሴንቲግሬድ ውስጥ የመዳብ ማስተላለፊያ እሴቶችን ማወዳደር ሄክሳቫኒየም ክሮሚየም እና ኒኬል ከ 8-10% ፎስፈረስ ይዘት ጋር የተጠናው በጣም ውጤታማ የመከላከያ ማገጃ ንብርብሮች ናቸው። (ሠንጠረዥ 3)።

ሠንጠረዥ 3. መዳብ ከኒኬል እስከ ወርቅ ድረስ ዘልቆ መግባት

Nickel thickness 400°C 24 hours 400°C 53 hours 550°C 12 hours

0.25 µm 1 µm 12 µm 18 µm

0.50 µm 1 µm 6 µm 15 µm

1.00 µm 1 µm 1 µ M 8 µm

2.00 µm የማይሰራጭ የማይሰራጭ የማይሰራጭ

According to the Arrhenius equation, diffusion at lower temperatures is exponentially slower. የሚገርመው ፣ በዚህ ሙከራ ውስጥ ፣ ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ ኒኬል ከኤሌክትሮክላይድ ኒኬል ከ 2 እስከ 10 እጥፍ የበለጠ ውጤታማ ነበር። ዞር እና ኦወን “… A (8%) 2µm(80µinch) barrier of this alloy reduces copper diffusion to a negligible level.”

ከዚህ እጅግ በጣም ከፍተኛ የሙቀት ምርመራ ፣ ቢያንስ 2µm የሆነ የኒኬል ውፍረት ደህንነቱ የተጠበቀ ዝርዝር ነው።

የኒኬል ወደ ወርቅ ማሰራጨት

ሁለተኛው ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ ኒኬል መስፈርት ኒኬል በወርቅ በተረጨ “በጥራጥሬ” ወይም “በጥሩ ጉድጓዶች” በኩል አይሰደድም። If nickel comes into contact with air, it will oxidize. Nickel oxide is not soldable and difficult to remove with flux.

እንደ ሴራሚክ ቺፕ ተሸካሚዎች የሚያገለግሉ በኒኬል እና በወርቅ ላይ በርካታ መጣጥፎች አሉ። These materials withstand the extreme temperatures of assembly for a long time. ለእነዚህ ንጣፎች የተለመደው ፈተና ለ 500 ደቂቃዎች 15 ° ሴ ነው።

የኒኬል ኦክሳይድን ለመከላከል ጠፍጣፋ ኤሌክትሮላይክ ያልሆነ የኒኬል/ወርቅ-ነክ የሆኑ ንጣፎች ችሎታን ለመገምገም ፣ የሙቀት-አማቂ ንጣፎችን የመለጠጥ ችሎታ ተጠንቷል። Different heat/humidity and time conditions were tested. እነዚህ ጥናቶች ከረጅም እርጅና በኋላ ጥሩ የመለጠጥ ችሎታን በመፍቀድ ኒኬል ወርቅን በማጣራት በበቂ ሁኔታ የተጠበቀ መሆኑን አሳይተዋል።

የኒኬልን ወደ ወርቅ ማሰራጨት በአንዳንድ ሁኔታዎች ለመገጣጠም እንደ ወርቅ ቴርሞሳልሶኒክ ሽቦ-ትስስር ለመገደብ ውስን ምክንያት ሊሆን ይችላል። በዚህ ትግበራ ውስጥ የኒኬል/የወርቅ ወለል ከኒኬል/ፓላዲየም/ወርቅ ወለል ያነሰ የላቀ ነው። Iacovangelo investigated the diffusion properties of palladium as a barrier layer between nickel and gold and found that 0.5µm palladium prevents migration even at extreme temperatures. This study also demonstrated that there was no diffusion of copper through 2.5µm of nickel/palladium determined by Auger spectroscopy during 15 minutes at 500°C.

ኒኬል ቲን ኢንተርጀኔሪክ ውህድ

During surface mount or wave soldering operation, atoms from the PCB surface will be mixed with solder atoms, depending on the diffusion properties of the metal and the ability to form “intermetallic compounds” (Table 4).

ሠንጠረዥ 4. የፒ.ሲ.ቢ ቁሳቁሶች ብየዳ ውስጥ

የብረት ሙቀት ° ሴ ስርጭት (µinches/ SEC.)

ወርቅ 450 486 117.9 167.5

መዳብ 450 525 4.1 7.0

ፓላዲየም 450 525 1.4 6.2

Nickel 700 1.7

በኒኬል/በወርቅ እና በቆርቆሮ/በእርሳስ ስርዓቶች ውስጥ ወርቁ ወዲያውኑ ወደ ልቅ ቆርቆሮ ይቀልጣል። The solder forms a strong attachment to the underlying nickel by forming Ni3Sn4 intermetallic compounds. Enough nickel should be deposited to ensure that the solder will not reach underneath the copper.የባዴር ልኬቶች ከስድስት በሚበልጡ የሙቀት ዑደቶች ውስጥ እንኳን እንቅፋቱን ለመጠበቅ ከ 0.5µm ኒኬል አያስፈልግም ነበር። In fact, the maximum intermetallic layer thickness observed is less than 0.5µm(20µinch).

ፖያማ

ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ ኒኬል/ወርቅ በቅርቡ የተለመደው የመጨረሻ የፒ.ሲ.ቢ ወለል ሽፋን ሆኗል ፣ ስለዚህ የኢንዱስትሪ ሂደቶች ለዚህ ወለል ተስማሚ ላይሆኑ ይችላሉ። እንደ ተሰኪ ማያያዣ (IPC-TM-650 2.3.24.2) 9 ጥቅም ላይ የዋለውን የኤሌክትሮላይቲክ ኒኬል/ወርቅ ጥንካሬ ለመፈተሽ የናይትሪክ አሲድ የእንፋሎት ሂደት ይገኛል። ኤሌክትሮላይቲክ ያልሆነ ኒኬል/impregnation ይህንን ፈተና አያልፍም። በአንድ ካሬ ሚሊሜትር (ሳንካዎች /ሚሜ 2) ከቦታዎች አንፃር የተሰጠውን የጠፍጣፋ ወለል አንጻራዊ ቅልጥፍናን ለመወሰን የፖታስየም ፈሪሲያንዴድን በመጠቀም የአውሮፓ የፖሮስሲን ደረጃ ተዘጋጅቷል። ጥሩ ጠፍጣፋ መሬት በ 10 x ማጉላት በአንድ ካሬ ሚሊሜትር ከ 100 ቀዳዳዎች ያነሰ መሆን አለበት።

መደምደሚያ

የ PCB አምራች ኢንዱስትሪ በወጪ ፣ በዑደት ጊዜ እና በቁሳቁሶች ተኳሃኝነት ምክንያት በቦርዱ ላይ የተቀመጠውን የኒኬል መጠን ለመቀነስ ፍላጎት አለው። ዝቅተኛው የኒኬል ዝርዝር ሁኔታ የመዳብ ስርጭትን በወርቃማው ወለል ላይ እንዳይሰራጭ ፣ ጥሩ የመገጣጠሚያ ጥንካሬን እንዲጠብቅ እና የግንኙነት መቋቋም ዝቅተኛ እንዲሆን ሊያግዝ ይገባል። ምንም ዓይነት ከባድ የሽንፈት ሁነታዎች ከወፍራም ኒኬል ተቀማጭ ጋር ስላልተያያዙ ከፍተኛው የኒኬል ዝርዝር በሰሌዳ ማምረቻ ውስጥ ተጣጣፊነትን መፍቀድ አለበት።

ለአብዛኛዎቹ የዛሬው የወረዳ ሰሌዳ ዲዛይኖች ፣ ኤሌክትሪክ ያልሆነ 2.0 nicm (80µinches) የሚፈለገው ዝቅተኛ የኒኬል ውፍረት ነው። በተግባር ፣ ብዙ የኒኬል ውፍረቶች ብዛት በፒ.ሲ.ቢ. (ምስል 2) ላይ ጥቅም ላይ ይውላል። የኒኬል ውፍረት ለውጥ በመታጠቢያ ኬሚካሎች ባህሪዎች ለውጥ እና በአውቶማቲክ ማንሻ ማሽኑ የመቆያ ጊዜ ለውጥ ምክንያት ይሆናል። ቢያንስ 2.0µm ለማረጋገጥ ፣ ከዋና ተጠቃሚዎች የመጡ ዝርዝሮች 3.5µm ፣ ቢያንስ 2.0µm ፣ እና ከፍተኛ 8.0µm ያስፈልጋቸዋል።

ይህ የተወሰነ የኒኬል ውፍረት ክልል በሚሊዮኖች ለሚቆጠሩ የወረዳ ሰሌዳዎች ለማምረት ተስማሚ ሆኖ ተገኝቷል። ክልሉ የዛሬውን የኤሌክትሮኒክስ የመገጣጠሚያ ፣ የመደርደሪያ ሕይወት እና የመገናኛ መስፈርቶችን ያሟላል። የመሰብሰቢያ መስፈርቶች ከአንዱ ምርት ወደሌላ ስለሚለያዩ ፣ ለእያንዳንዱ ልዩ ትግበራ የወለል ሽፋኖች ማመቻቸት ሊያስፈልግ ይችላል።