PCB vaatimukset ei-elektrolyyttiselle nikkelipinnoitteelle

Virtattoman nikkelipinnoitteen tulee täyttää useita toimintoja:

Kultainen talletuspinta

Piirin perimmäisenä tavoitteena on muodostaa yhteys piirilevyn ja komponenttien välille, joilla on suuri fyysinen vahvuus ja hyvät sähköiset ominaisuudet. Jos piirilevyn pinnalla on oksidia tai epäpuhtauksia, tämä juotettu liitäntä ei tapahdu nykypäivän heikolla vuolla.

Kulta saostuu luonnollisesti nikkeliin eikä hapetu pitkäaikaisen varastoinnin aikana. Kulta ei kuitenkaan saostu hapettuneen nikkelin päälle, joten nikkelin on pysyttävä puhtaana nikkelikylvyn ja kullan liukenemisen välillä. Tällä tavalla nikkelin ensimmäinen vaatimus on pysyä hapettumattomana riittävän pitkään kullan saostumisen mahdollistamiseksi. Komponentti on kehittänyt kemiallisen upotuskylvyn, joka mahdollistaa 6-10 % fosforipitoisuuden nikkelin saostuksessa. Tätä kemiallisen nikkelipinnoitteen fosforipitoisuutta pidetään huolellisena tasapainona kylvyn ohjauksen, oksidin sekä sähköisten ja fysikaalisten ominaisuuksien välillä.

kovuus

Ei-elektrolyyttistä nikkelipinnoitetta käytetään monissa fyysistä lujuutta vaativissa sovelluksissa, kuten autojen vaihteiston laakereissa. Piirilevytarpeet ovat paljon vähemmän tiukat kuin nämä sovellukset, mutta lankaliitoksen tarpeet

(Wire-bonding), kosketuslevyn kosketuspisteet, plug-in-liitin (reuna-liitin) ja käsittelyn kestävyys, tietty kovuus on edelleen tärkeää. Langan liittäminen vaatii nikkelikovuuden. Jos lyijy muuttaa saostuman muotoa, kitka voi hävitä, mikä auttaa lyijyä “sulautumaan” alustaan. SEM-kuvassa näkyy, että litteän nikkeli/kulta tai nikkeli/palladium (Pd)/kulta ei tunkeudu pintaan.

Sähköiset ominaisuudet

Valmistuksensa helppouden vuoksi kupari on valittu metalli piirien muodostamiseen. Kuparin johtavuus on parempi kuin lähes jokaisen metallin. Kultalla on myös hyvä sähkönjohtavuus ja se on täydellinen valinta uloimmalle metallille, koska elektroneilla on taipumus virrata johtavan reitin pinnalla (“pintaetu”).

Kupari 1.7 µΩcm Kulta 2.4 µΩcm Nikkeli 7.4 µΩcm Sähkötön nikkelipinnoitus 55–90 µΩcm Vaikka nikkelikerros ei vaikuta useimpien tuotantolevyjen sähköisiin ominaisuuksiin, nikkeli voi vaikuttaa suurtaajuisten signaalien sähköisiin ominaisuuksiin. Mikroaaltopiirilevyn signaalihäviö voi ylittää suunnittelijan määrityksen. Tämä ilmiö on verrannollinen nikkelin paksuuteen – piirin täytyy kulkea nikkelin läpi päästäkseen juotosliitoksiin. Monissa sovelluksissa sähköinen signaali voidaan palauttaa suunnitteluspesifikaatioiden mukaiseksi määrittämällä, että nikkelikertymä on alle 2.5 µm.

Yhteensopivuus

Kosketuskestävyys eroaa juotettavuudesta, koska nikkeli/kultapinta pysyy juottamattomana lopputuotteen koko käyttöiän ajan. Nikkelin/kullan on säilytettävä sähkönjohtavuus ulkoiseen kosketukseen pitkäaikaisen ympäristöaltistuksen jälkeen. Antlerin vuoden 1970 kirja ilmaisee nikkeli/kultapintojen kosketusvaatimukset kvantitatiivisesti. Erilaisia ​​loppukäyttöympäristöjä tutkitaan: 3″ 65°C, normaali maksimilämpötila huonelämpötilassa toimiville elektronisille järjestelmille, kuten tietokoneille; 125 °C, lämpötila, jossa yleisten liittimien on toimittava, usein määritelty sotilaskäyttöön; 200 °C, tämä lämpötila on tulossa yhä tärkeämmäksi lentolaitteille.

Alhaisissa lämpötiloissa nikkelisulkua ei tarvita. Lämpötilan noustessa nikkelin ja kullan siirtymisen estämiseen tarvittavan nikkelin määrä kasvaa.

Nikkelisulkukerros Tyydyttävä kosketus 65°C Tyydyttävä kosketus 125°C Tyydyttävä kosketus 200°C 0.0 µm 100 % 40 % 0 % 0.5 µm 100 % 90 % 5 % 2.0 µm % 100 % 100 µm 10 % 4.0 µm % 100 %