PCB requisitos para el recubrimiento de níquel no electrolítico

El recubrimiento de níquel no electrolítico debe cumplir varias funciones:

Superficie de depósito de oro

El objetivo final del circuito es formar una conexión entre la PCB y los componentes con alta resistencia física y buenas características eléctricas. Si hay algún óxido o contaminación en la superficie de la PCB, esta conexión soldada no ocurrirá con el flujo débil de hoy.

El oro se precipita naturalmente sobre el níquel y no se oxida durante el almacenamiento a largo plazo. Sin embargo, el oro no precipita sobre el níquel oxidado, por lo que el níquel debe permanecer puro entre el baño de níquel y la disolución del oro. De esta manera, el primer requisito del níquel es permanecer libre de oxidación el tiempo suficiente para permitir la precipitación del oro. El componente ha desarrollado un baño de inmersión química para permitir un contenido de fósforo del 6 al 10% en la precipitación del níquel. Este contenido de fósforo en el recubrimiento de níquel no electrolítico se considera un cuidadoso equilibrio entre el control del baño, el óxido y las propiedades eléctricas y físicas.

dureza

La superficie de revestimiento de níquel no electrolítico se utiliza en muchas aplicaciones que requieren resistencia física, como los cojinetes de transmisión de automóviles. Las necesidades de PCB son mucho menos estrictas que estas aplicaciones, pero para la unión de cables

(Conexión de cables), puntos de contacto de la almohadilla táctil, conector enchufable (edge-connetor) y sostenibilidad del procesamiento, un cierto grado de dureza sigue siendo importante. La unión de cables requiere una dureza de níquel. Si el plomo deforma el depósito, puede producirse una pérdida de fricción, lo que ayuda a que el plomo se “derrita” en el sustrato. La imagen SEM muestra que no hay penetración en la superficie del níquel / oro plano o níquel / paladio (Pd) / oro.

Características electricas

Debido a su facilidad de fabricación, el cobre es el metal preferido para la formación de circuitos. La conductividad del cobre es superior a casi todos los metales. El oro también tiene buena conductividad eléctrica y es la elección perfecta para el metal más externo, porque los electrones tienden a fluir en la superficie de una ruta conductora (beneficio de “superficie”).

Cobre 1.7 µΩcm Oro 2.4 µΩcm Níquel 7.4 µΩcm Niquelado no electrolítico 55 ~ 90 µΩcm Aunque las características eléctricas de la mayoría de placas de producción no se ven afectadas por la capa de níquel, el níquel puede afectar las características eléctricas de las señales de alta frecuencia. La pérdida de señal de la PCB de microondas puede exceder las especificaciones del diseñador. Este fenómeno es proporcional al grosor del níquel: el circuito debe pasar a través del níquel para llegar a las juntas de soldadura. En muchas aplicaciones, la señal eléctrica se puede restaurar dentro de la especificación de diseño especificando que el depósito de níquel es inferior a 2.5 µm.

Resistencia de contacto

La resistencia al contacto es diferente de la soldabilidad porque la superficie de níquel / oro permanece sin soldar durante la vida útil del producto final. El níquel / oro debe mantener la conductividad eléctrica al contacto externo después de una exposición ambiental prolongada. El libro de Antler de 1970 expresa los requisitos de contacto de las superficies de níquel / oro en términos cuantitativos. Se estudian varios entornos de uso final: 3 ″ 65 ° C, una temperatura máxima normal para los sistemas electrónicos que funcionan a temperatura ambiente, como los ordenadores; 125 ° C, la temperatura a la que deben funcionar los conectores generales, a menudo especificada para aplicaciones militares; 200 ° C, esta temperatura es cada vez más importante para los equipos de vuelo ”.

Para entornos de baja temperatura, no se requiere barrera de níquel. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la cantidad de níquel necesaria para evitar la transferencia de níquel / oro.

Capa de barrera de níquel Contacto satisfactorio a 65 ° C Contacto satisfactorio a 125 ° C Contacto satisfactorio a 200 ° C 0.0 µm 100% 40% 0% 0.5 µm 100% 90% 5% 2.0 µm 100% 100% 10% 4.0 µm 100% 100 % 60%