PCB požadavky na neelektrolytický niklový povlak

Bezproudový niklový povlak by měl plnit několik funkcí:

Povrch nánosu zlata

Konečným cílem obvodu je vytvořit spojení mezi DPS a součástkami s vysokou fyzickou pevností a dobrými elektrickými charakteristikami. Pokud je na povrchu DPS nějaký oxid nebo znečištění, při dnešním slabém toku k tomuto pájenému spojení nedojde.

Zlato se přirozeně sráží na niklu a při dlouhodobém skladování neoxiduje. Zlato se však na oxidovaném niklu nevysráží, takže nikl musí zůstat čistý mezi niklovou lázní a rozpuštěním zlata. Tímto způsobem je prvním požadavkem niklu zůstat bez oxidace dostatečně dlouho, aby se umožnilo vysrážení zlata. Komponenta vyvinula chemickou ponornou lázeň, která umožňuje 6-10% obsah fosforu ve vysrážení niklu. Tento obsah fosforu v bezproudovém niklovém povlaku je považován za pečlivou rovnováhu mezi kontrolou lázně, oxidem a elektrickými a fyzikálními vlastnostmi.

tvrdost

Povrch neelektrolytického niklového povlaku se používá v mnoha aplikacích, které vyžadují fyzickou pevnost, jako jsou automobilová převodová ložiska. Potřeby desek plošných spojů jsou mnohem méně přísné než tyto aplikace, ale pro spojování drátů

(Wire-bonding), kontaktní body touchpadu, zásuvný konektor (edge-connetor) a udržitelnost zpracování, určitý stupeň tvrdosti je stále důležitý. Spojování drátem vyžaduje tvrdost niklu. Pokud olovo deformuje nános, může dojít ke ztrátě tření, což napomáhá „tavení“ olova k substrátu. Obrázek SEM ukazuje, že nedochází k žádnému pronikání do povrchu plochého niklu/zlata nebo niklu/palladia (Pd)/zlata.

Elektrické vlastnosti

Vzhledem ke své snadné výrobě je měď kovem volby pro tvorbu obvodů. Vodivost mědi je lepší než téměř každý kov. Zlato má také dobrou elektrickou vodivost a je perfektní volbou pro nejvzdálenější kovy, protože elektrony mají tendenci proudit po povrchu vodivé dráhy (“povrchová” výhoda).

Měď 1.7 µΩcm Zlato 2.4 µΩcm Nikl 7.4 µΩcm Bezproudové niklování 55~90 µΩcm Přestože elektrické vlastnosti většiny výrobních desek nejsou ovlivněny vrstvou niklu, nikl může ovlivnit elektrické charakteristiky vysokofrekvenčních signálů. Ztráta signálu mikrovlnné desky plošných spojů může překročit specifikaci projektanta. Tento jev je úměrný tloušťce niklu – obvod musí projít niklem, aby dosáhl pájených spojů. V mnoha aplikacích může být elektrický signál obnoven tak, aby odpovídal konstrukční specifikaci zadáním, že nános niklu je menší než 2.5 µm.

Odolnost kontaktů

Kontaktní odpor se liší od pájitelnosti, protože povrch nikl/zlato zůstává po celou dobu životnosti konečného produktu nepájivý. Nikl/zlato si musí po dlouhodobém vystavení okolnímu prostředí zachovat elektrickou vodivost vůči vnějšímu kontaktu. Antlerova kniha z roku 1970 vyjadřuje požadavky na kontakt povrchů nikl/zlato v kvantitativním vyjádření. Studují se různá prostředí konečného použití: 3″ 65°C, normální maximální teplota pro elektronické systémy, které pracují při pokojové teplotě, jako jsou počítače; 125 °C, teplota, při které musí obecné konektory fungovat, často specifikovaná pro vojenské aplikace; 200 °C, je tato teplota pro letové vybavení stále důležitější.“

Pro prostředí s nízkou teplotou není vyžadována žádná niklová bariéra. S rostoucí teplotou se zvyšuje množství niklu potřebné k zabránění přenosu niklu/zlata.

Niklová bariérová vrstva Uspokojivý kontakt při 65 °C Uspokojivý kontakt při 125 °C Uspokojivý kontakt při 200 °C 0.0 µm 100 % 40 % 0 % 0.5 µm 100 % 90 % 5 % 2.0 µm 100 % 100 % 10 % 4.0 % 100 % 100 %