জন্য চূড়ান্ত আবরণ প্রক্রিয়া পিসিবি সাম্প্রতিক বছরগুলিতে উত্পাদন উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন হয়েছে। 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.

চূড়ান্ত আবরণ সার্কিট তামা ফয়েল পৃষ্ঠ রক্ষা করার জন্য ব্যবহার করা হয়। কপার (Cu) dingালাই উপাদানগুলির জন্য একটি ভাল পৃষ্ঠ, কিন্তু সহজেই অক্সিডাইজড হয়; কপার অক্সাইড সোল্ডারের ভেজা তরঙ্গকে বাধা দেয়। যদিও সোনা (Au) এখন তামা coverাকতে ব্যবহৃত হয়, কারণ সোনা জারণ করে না; সোনা এবং তামা দ্রুত একে অপরের মধ্যে ছড়িয়ে যাবে এবং প্রবেশ করবে। যেকোনো উন্মুক্ত তামা দ্রুত একটি নন-dালাইযোগ্য তামা অক্সাইড গঠন করবে। একটি পদ্ধতি হল একটি নিকেল (Ni) “বাধা স্তর” ব্যবহার করা যা সোনা এবং তামা স্থানান্তর থেকে বাধা দেয় এবং উপাদান সমাবেশের জন্য একটি টেকসই, পরিবাহী পৃষ্ঠ সরবরাহ করে।

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল আবরণের জন্য পিসিবি প্রয়োজনীয়তা

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল লেপের বেশ কয়েকটি কাজ করা উচিত:

একটি সোনার আমানতের পৃষ্ঠ

সার্কিটের চূড়ান্ত উদ্দেশ্য হল উচ্চ শারীরিক শক্তি এবং পিসিবি এবং উপাদানগুলির মধ্যে ভাল বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে একটি সংযোগ তৈরি করা। যদি পিসিবি পৃষ্ঠে কোন অক্সাইড বা দূষণ থাকে, তবে এই dedালাইযুক্ত জয়েন্টটি আজকের দুর্বল প্রবাহের সাথে ঘটবে না।

সোনা প্রাকৃতিকভাবে নিকেলের উপরে জমা হয় এবং দীর্ঘ সঞ্চয়ের সময় জারণ হয় না। যাইহোক, সোনা জারণযুক্ত নিকেলের উপর স্থির হয় না, তাই নিকেল স্নান এবং সোনা দ্রবীভূত হওয়ার মধ্যে নিকেলটি অবশ্যই বিশুদ্ধ থাকতে হবে। 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. অ-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল আবরণে এই ফসফরাস সামগ্রীটি স্নান নিয়ন্ত্রণ, অক্সাইড এবং বৈদ্যুতিক এবং শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলির একটি যত্নশীল ভারসাম্য হিসাবে বিবেচিত হয়।

কঠোরতা

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল প্রলিপ্ত পৃষ্ঠগুলি এমন অনেক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যার জন্য শারীরিক শক্তি প্রয়োজন, যেমন অটোমোটিভ ট্রান্সমিশন বিয়ারিং। PCB- এর প্রয়োজনীয়তা এই অ্যাপ্লিকেশনের তুলনায় অনেক কম কঠোর, কিন্তু তারের বন্ধন, টাচপ্যাড পরিচিতি, প্রান্ত-সংযোগকারী সংযোগকারী এবং প্রক্রিয়াকরণের স্থায়িত্বের জন্য একটি নির্দিষ্ট কঠোরতা গুরুত্বপূর্ণ।

সীসা বন্ধন একটি নিকেল কঠোরতা প্রয়োজন। যদি সীসা বৃষ্টিপাতকে বিকৃত করে তবে ঘর্ষণের ক্ষতি হতে পারে, যা সীসাটিকে “গলে” সাবস্ট্রেটে সাহায্য করে। এসইএম ইমেজ সমতল নিকেল/সোনা বা নিকেল/প্যালেডিয়াম (পিডি)/সোনার পৃষ্ঠে কোন অনুপ্রবেশ দেখায়নি।

বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য

সার্কিট গঠনের জন্য কপার পছন্দের ধাতু কারণ এটি তৈরি করা সহজ। কপার প্রায় প্রতিটি ধাতুর চেয়ে ভাল বিদ্যুৎ সঞ্চালন করে (টেবিল 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

তামা 1.7 (Ω সেমি সহ

Gold (including 2.4 Ω cm

Nickel (including 7.4 Ω cm

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল আবরণ 55 ~ 90 µ ω সেমি

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. মাইক্রোওয়েভ পিসিবি সংকেত ক্ষতি ডিজাইনার স্পেসিফিকেশন অতিক্রম করতে পারে। This phenomenon is proportional to the thickness of the nickel – the circuit needs to pass through the nickel to reach the solder spot. অনেক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে, বৈদ্যুতিক সংকেতগুলি 2.5µm এর কম নিকেল আমানত নির্দিষ্ট করে নকশা স্পেসিফিকেশনে পুনরুদ্ধার করা যায়।

যোগাযোগ প্রতিরোধের

যোগাযোগ প্রতিরোধের dালাইযোগ্যতা থেকে ভিন্ন কারণ নিকেল/সোনার পৃষ্ঠ শেষ পণ্যটির সারা জীবন জুড়ে থাকে। দীর্ঘ সময় ধরে পরিবেশের সংস্পর্শে আসার পর নিকেল/সোনা বাহ্যিক যোগাযোগের জন্য পরিবাহী থাকতে হবে। 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 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড, যে তাপমাত্রায় সর্বজনীন সংযোগকারীগুলিকে কাজ করতে হবে, প্রায়শই সামরিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নির্দিষ্ট করা হয়; 200 ডিগ্রি সেলসিয়াস, সেই তাপমাত্রা উড়ন্ত সরঞ্জামগুলির জন্য আরও বেশি গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে। ”

কম তাপমাত্রার জন্য, নিকেল বাধা প্রয়োজন হয় না। তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে নিকেল/গোল্ড ট্রান্সফার প্রতিরোধের জন্য প্রয়োজনীয় নিকেলের পরিমাণ বৃদ্ধি পায় (সারণী II)।

সারণী 2. নিকেল/সোনার যোগাযোগ প্রতিরোধ (1000 ঘন্টা)

নিকেল বাধা স্তর 65 ° C তে সন্তোষজনক যোগাযোগ 125 ° C তে সন্তোষজনক যোগাযোগ 200 ° C তে সন্তোষজনক যোগাযোগ

0.0 µm 100% 40% 0%

0.5 µm 100% 90% 5%

2.0 µm 100% 100% 10%

4.0 µm 100% 100% 60%

এন্টলারের গবেষণায় ব্যবহৃত নিকেলটি ছিল তড়িৎপ্লেটেড। বাউড্রান্ড 4 দ্বারা নিশ্চিত হওয়া অ-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল থেকে উন্নতি আশা করা হচ্ছে। যাইহোক, এই ফলাফলগুলি 0.5 µm স্বর্ণের জন্য, যেখানে সমতল সাধারণত 0.2 µm বৃষ্টিপাত করে। 125 ডিগ্রি সেলসিয়াসে চলাচলকারী উপাদানগুলির জন্য বিমানটি যথেষ্ট বলে অনুমান করা যেতে পারে, কিন্তু উচ্চ তাপমাত্রার উপাদানগুলির জন্য বিশেষ পরীক্ষার প্রয়োজন হবে।

অ্যান্টলার পরামর্শ দেন, “নিকেল যত ঘন হবে, তত ভাল বাধা,” কিন্তু পিসিবি উৎপাদনের বাস্তবতা ইঞ্জিনিয়ারদেরকে যতটা প্রয়োজন নিকেল জমা করতে উৎসাহিত করে। ফ্ল্যাট নিকেল/গোল্ড এখন সেলুলার ফোন এবং পেজারে ব্যবহৃত হয় যা টাচ-প্যাড কন্টাক্ট পয়েন্ট ব্যবহার করে। The specification for this type of element is at least 2 µm nickel.

সংযোগকারী

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল/গোল্ড নিমজ্জন স্প্রিং ফিট, প্রেস-ফিট, লো-প্রেসার স্লাইডিং এবং অন্যান্য নন-dedালাই সংযোগকারী সহ সার্কিট বোর্ড তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

প্লাগ-ইন সংযোগকারীদের দীর্ঘ শারীরিক স্থায়িত্ব প্রয়োজন। এই ক্ষেত্রে, নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল আবরণগুলি পিসিবি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যথেষ্ট শক্তিশালী, কিন্তু সোনার নিমজ্জন নয়। Very thin pure gold (60 to 90 Knoop) will rub away from the nickel during repeated friction. যখন সোনা সরানো হয়, উন্মুক্ত নিকেল দ্রুত অক্সিডাইজ করে, যার ফলে যোগাযোগ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল লেপ/সোনার নিমজ্জন প্লাগ-ইন সংযোগকারীদের জন্য সেরা পছন্দ হতে পারে না যা পণ্যের সারা জীবন একাধিক সন্নিবেশ সহ্য করে। বহুমুখী সংযোগকারীগুলির জন্য নিকেল/প্যালেডিয়াম/সোনার পৃষ্ঠগুলি সুপারিশ করা হয়।

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) Ni3Sn4 ইন্টারমেটালিক যৌগ দ্বারা গঠিত নিকেলের উৎস।

তামার থেকে নিকেলের বিস্তার

নিকেলের মাধ্যমে তামা স্থানান্তরের ফলে তামার ভূপৃষ্ঠের সোনায় পচন হবে। 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. অতএব, বাধা স্তরের তাপমাত্রার প্রয়োজনীয়তা 250 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডের নিচে এক মিনিটেরও কম।

টার্ন এবং ওয়েন 6 তামা এবং সোনার উপর বিভিন্ন বাধা স্তরের প্রভাব নিয়ে গবেষণা করেছেন। তারা দেখেছে যে “… 400 ° C এবং 550 ° C এ তামার ব্যাপ্তিযোগ্যতার মানগুলির তুলনা দেখায় যে 8-10% ফসফরাস সামগ্রী সহ হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম এবং নিকেল সবচেয়ে কার্যকর বাধা স্তর অধ্যয়ন করা হয়েছে “। (টেবিল 3)।

সারণি 3. নিকেলের মাধ্যমে সোনা থেকে তামার অনুপ্রবেশ

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 m অ-বিস্তার অ-বিস্তার অ-বিস্তার

According to the Arrhenius equation, diffusion at lower temperatures is exponentially slower. মজার বিষয় হল, এই পরীক্ষায়, নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল ইলেক্ট্রোপ্লেটেড নিকেলের চেয়ে 2 থেকে 10 গুণ বেশি দক্ষ ছিল। টার্ন এবং ওয়েন উল্লেখ করেছেন যে “… A (8%) 2µm(80µinch) barrier of this alloy reduces copper diffusion to a negligible level.”

এই চরম তাপমাত্রা পরীক্ষা থেকে, কমপক্ষে 2µm একটি নিকেল বেধ একটি নিরাপদ স্পেসিফিকেশন।

সোনার সাথে নিকেলের বিস্তার

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেলের দ্বিতীয় প্রয়োজনীয়তা হল নিকেল “শস্য” বা “সূক্ষ্ম ছিদ্র” দিয়ে সোনা দিয়ে গড়িয়ে যায় না। If nickel comes into contact with air, it will oxidize. Nickel oxide is not soldable and difficult to remove with flux.

সিরামিক চিপ ক্যারিয়ার হিসাবে ব্যবহৃত নিকেল এবং স্বর্ণের বেশ কয়েকটি নিবন্ধ রয়েছে। These materials withstand the extreme temperatures of assembly for a long time. এই পৃষ্ঠগুলির জন্য একটি সাধারণ পরীক্ষা হল 500 মিনিটের জন্য 15 ° C।

নিকেল অক্সিডেশন প্রতিরোধের জন্য সমতল নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল/গোল্ড-ইমপ্র্যাগনেটেড সারফেসের ক্ষমতা মূল্যায়নের জন্য, তাপমাত্রা-বয়সী পৃষ্ঠগুলির জোড়যোগ্যতা অধ্যয়ন করা হয়েছিল। Different heat/humidity and time conditions were tested. এই গবেষণায় দেখা গেছে যে নিকেল পর্যাপ্ত পরিমাণে সোনা ছিটিয়ে সুরক্ষিত থাকে, যা দীর্ঘ বয়সের পরে ভাল dালাইয়ের অনুমতি দেয়।

সোনা থেকে নিকেলের বিস্তার কিছু ক্ষেত্রে সমাবেশের জন্য একটি সীমাবদ্ধ কারণ হতে পারে, যেমন গোল্ড থার্মালসনিক ওয়্যার-বন্ডিং। এই অ্যাপ্লিকেশনটিতে, নিকেল/সোনার পৃষ্ঠ নিকেল/প্যালেডিয়াম/সোনার পৃষ্ঠের চেয়ে কম উন্নত। 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.

নিকেল টিনের ইন্টারজেনারিক যৌগ

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).

টেবিল 4. ওয়েল্ডিংয়ে পিসিবি উপকরণের বিভাজন

ধাতু তাপমাত্রা ° C diffusivity (µ ইঞ্চি/ এসইসি।)

স্বর্ণ 450 486 117.9 167.5

তামা 450 525 4.1 7.0

প্যালাডিয়াম 450 525 1.4 6.2

Nickel 700 1.7

নিকেল/সোনা এবং টিন/সীসা পদ্ধতিতে, সোনা অবিলম্বে আলগা টিনের মধ্যে দ্রবীভূত হয়। 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.ব্যাডারের পরিমাপ দেখিয়েছে যে বাধা বজায় রাখার জন্য 0.5µm এর বেশি নিকেলের প্রয়োজন ছিল না, এমনকি ছয়টিরও বেশি তাপমাত্রা চক্রের মাধ্যমেও। In fact, the maximum intermetallic layer thickness observed is less than 0.5µm(20µinch).

ঝাঁঝর

নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল/সোনা সম্প্রতি একটি সাধারণ চূড়ান্ত পিসিবি পৃষ্ঠের আবরণে পরিণত হয়েছে, তাই শিল্প পদ্ধতি এই পৃষ্ঠের জন্য উপযুক্ত নাও হতে পারে। একটি প্লাগ-ইন সংযোগকারী (IPC-TM-650 2.3.24.2) 9 হিসাবে ব্যবহৃত ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল/সোনার ছিদ্র পরীক্ষা করার জন্য একটি নাইট্রিক এসিড বাষ্প প্রক্রিয়া উপলব্ধ। নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল/ইমপ্রেগনেশন এই পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হবে না। সমতল পৃষ্ঠের আপেক্ষিক ছিদ্র নির্ধারণের জন্য পটাসিয়াম ফেরিকায়ানাইড ব্যবহার করে একটি ইউরোপীয় পোরোসিটি স্ট্যান্ডার্ড তৈরি করা হয়েছে, যা প্রতি বর্গ মিলিমিটার (বাগ /মিমি 2) ছিদ্রের পরিপ্রেক্ষিতে দেওয়া হয়। একটি ভাল সমতল পৃষ্ঠে 10 x ম্যাগনিফিকেশনে প্রতি বর্গ মিলিমিটারে 100 টিরও কম ছিদ্র থাকা উচিত।

উপসংহার

পিসিবি উত্পাদন শিল্প খরচ, চক্র সময় এবং উপাদান সামঞ্জস্যের কারণে বোর্ডে জমা নিকেলের পরিমাণ হ্রাস করতে আগ্রহী। ন্যূনতম নিকেল স্পেসিফিকেশন সোনার পৃষ্ঠে তামার বিস্তার রোধ করতে সাহায্য করবে, ভাল ওয়েল্ড শক্তি বজায় রাখবে এবং যোগাযোগ প্রতিরোধ কম রাখবে। সর্বাধিক নিকেল স্পেসিফিকেশন প্লেট উত্পাদন নমনীয়তা অনুমতি দেওয়া উচিত, কারণ ব্যর্থতার কোন গুরুতর পদ্ধতি মোটা নিকেল আমানতের সাথে যুক্ত নয়।

আজকের সার্কিট বোর্ডের বেশিরভাগ নকশার জন্য, 2.0µm (80µinches) এর একটি নন-ইলেক্ট্রোলাইটিক নিকেল আবরণ ন্যূনতম নিকেল বেধ প্রয়োজন। অনুশীলনে, পিসিবির একটি উৎপাদনে প্রচুর পরিমাণে নিকেল বেধ ব্যবহার করা হবে (চিত্র 2)। নিকেল বেধের পরিবর্তন স্নানের রাসায়নিকের বৈশিষ্ট্যগুলির পরিবর্তন এবং স্বয়ংক্রিয় উত্তোলন যন্ত্রের বাসস্থানের সময় পরিবর্তনের ফলে হবে। সর্বনিম্ন 2.0µm নিশ্চিত করার জন্য, শেষ ব্যবহারকারীদের নির্দিষ্টকরণের জন্য 3.5µm, সর্বনিম্ন 2.0µm এবং সর্বাধিক 8.0µm প্রয়োজন।

নিকেল বেধের এই নির্দিষ্ট পরিসীমা লক্ষ লক্ষ সার্কিট বোর্ড উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত প্রমাণিত হয়েছে। পরিসীমা আজকের ইলেকট্রনিক্সের ঝালাইযোগ্যতা, বালুচর জীবন এবং যোগাযোগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। যেহেতু সমাবেশের প্রয়োজনীয়তা এক পণ্য থেকে অন্য পণ্য থেকে আলাদা, প্রতিটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পৃষ্ঠের আবরণগুলি অপ্টিমাইজ করা প্রয়োজন হতে পারে।