PCB krav til ikke-elektrolytisk nikkelbelægning

Den strømløse nikkelbelægning skal opfylde flere funktioner:

Guldaflejringsoverflade

Det ultimative mål med kredsløbet er at danne en forbindelse mellem printkortet og komponenterne med høj fysisk styrke og gode elektriske egenskaber. Hvis der er oxid eller forurening på PCB-overfladen, vil denne loddeforbindelse ikke ske med dagens svage flux.

Guld udfældes naturligt på nikkel og vil ikke oxidere under langtidsopbevaring. Guld udfældes dog ikke på oxideret nikkel, så nikkel skal forblive rent mellem nikkelbadet og guldets opløsning. På denne måde er det første krav til nikkel at forblive fri for oxidation længe nok til at tillade udfældning af guld. Komponenten har udviklet et kemisk nedsænkningsbad til at tillade 6-10% fosforindhold i udfældningen af ​​nikkel. Dette fosforindhold i den strømløse nikkelbelægning betragtes som en omhyggelig balance mellem badkontrol, oxid og elektriske og fysiske egenskaber.

hårdhed

Den ikke-elektrolytiske nikkelbelægningsoverflade bruges i mange applikationer, der kræver fysisk styrke, såsom automotive transmissionslejer. PCB-behov er langt mindre stringente end disse applikationer, men for wire bonding

(Wire-bonding), touchpad-kontaktpunkter, plug-in-stik (edge-connetor) og forarbejdningsbæredygtighed, en vis grad af hårdhed er stadig vigtig. Trådbinding kræver en nikkelhårdhed. Hvis blyet deformerer aflejringen, kan der opstå et friktionstab, som hjælper blyet til at “smelte” til underlaget. SEM-billedet viser, at der ikke er nogen indtrængning i overfladen af ​​det flade nikkel/guld eller nikkel/palladium (Pd)/guld.

Elektriske egenskaber

På grund af dets lette fremstilling er kobber det foretrukne metal til kredsløbsdannelse. Kobbers ledningsevne er overlegen i forhold til næsten alle metal. Guld har også god elektrisk ledningsevne og er det perfekte valg til det yderste metal, fordi elektroner har en tendens til at flyde på overfladen af ​​en ledende bane (“overflade” fordel).

Kobber 1.7 µΩcm Guld 2.4 µΩcm Nikkel 7.4 µΩcm Elektrofri nikkelbelægning 55~90 µΩcm Selvom de elektriske egenskaber for de fleste produktionskort ikke påvirkes af nikkellaget, kan nikkel påvirke de elektriske egenskaber af højfrekvente signaler. Signaltabet af mikrobølge-PCB kan overstige designerens specifikation. Dette fænomen er proportionalt med tykkelsen af ​​nikkel – kredsløbet skal passere gennem nikkel for at nå loddeforbindelserne. I mange applikationer kan det elektriske signal gendannes inden for designspecifikationen ved at specificere, at nikkelaflejringen er mindre end 2.5 µm.

Kontaktmodstand

Kontaktmodstand er forskellig fra loddeevne, fordi nikkel/guld-overfladen forbliver uloddet i hele slutproduktets levetid. Nikkel/guld skal opretholde elektrisk ledningsevne til ekstern kontakt efter langvarig miljøpåvirkning. Antlers bog fra 1970 udtrykker kontaktkravene for nikkel/guld-overflader i kvantitative termer. Forskellige slutbrugsmiljøer studeres: 3″ 65°C, en normal maksimumtemperatur for elektroniske systemer, der fungerer ved stuetemperatur, såsom computere; 125°C, den temperatur, ved hvilken generelle konnektorer skal fungere, ofte specificeret til militære anvendelser; 200 °C, bliver denne temperatur mere og mere vigtig for flyveudstyr.”

Til lavtemperaturmiljøer kræves ingen nikkelbarriere. Når temperaturen stiger, øges mængden af ​​nikkel, der kræves for at forhindre nikkel/guld-overførsel.

Nikkelbarrierelag Tilfredsstillende kontakt ved 65°C Tilfredsstillende kontakt ved 125°C Tilfredsstillende kontakt ved 200°C 0.0 µm 100% 40% 0% 0.5 µm 100% 90% 5% 2.0 µm 100% 100% 10% 4.0% 100% 100% % 60 %