PCB exigences pour le revêtement de nickel non électrolytique

Le revêtement de nickel autocatalytique doit remplir plusieurs fonctions :

Surface du gisement d’or

Le but ultime du circuit est de former une connexion entre le PCB et les composants avec une résistance physique élevée et de bonnes caractéristiques électriques. S’il y a de l’oxyde ou de la contamination sur la surface du PCB, cette connexion soudée ne se produira pas avec le faible flux d’aujourd’hui.

L’or précipite naturellement sur le nickel et ne s’oxydera pas pendant le stockage à long terme. Cependant, l’or ne précipite pas sur le nickel oxydé, le nickel doit donc rester pur entre le bain de nickel et la dissolution de l’or. De cette façon, la première exigence du nickel est de rester exempt d’oxydation suffisamment longtemps pour permettre la précipitation de l’or. Le composant a développé un bain d’immersion chimique pour permettre une teneur en phosphore de 6 à 10 % dans la précipitation du nickel. Cette teneur en phosphore dans le revêtement de nickel autocatalytique est considérée comme un équilibre minutieux entre le contrôle du bain, l’oxyde et les propriétés électriques et physiques.

dureté

La surface de revêtement de nickel non électrolytique est utilisée dans de nombreuses applications qui nécessitent une résistance physique, telles que les roulements de transmission automobile. Les besoins en PCB sont beaucoup moins stricts que ces applications, mais pour le câblage

(Wire-bonding), points de contact de la tablette tactile, connecteur enfichable (edge-connector) et durabilité du traitement, un certain degré de dureté est toujours important. La liaison filaire nécessite une dureté nickel. Si le plomb déforme le dépôt, une perte de friction peut se produire, ce qui aide le plomb à « fondre » sur le substrat. L’image SEM montre qu’il n’y a pas de pénétration dans la surface du nickel/or plat ou du nickel/palladium (Pd)/or.

Caractéristiques électriques

En raison de sa facilité de fabrication, le cuivre est le métal de choix pour la formation de circuits. La conductivité du cuivre est supérieure à presque tous les métaux. L’or a également une bonne conductivité électrique et est le choix parfait pour le métal le plus externe, car les électrons ont tendance à circuler à la surface d’un chemin conducteur (avantage “surface”).

Cuivre 1.7 µΩcm Or 2.4 µΩcm Nickel 7.4 µΩcm Nickelage autocatalytique 55~90 µΩcm Bien que les caractéristiques électriques de la plupart des cartes de production ne soient pas affectées par la couche de nickel, le nickel peut affecter les caractéristiques électriques des signaux haute fréquence. La perte de signal du PCB micro-ondes peut dépasser les spécifications du concepteur. Ce phénomène est proportionnel à l’épaisseur de nickel – le circuit doit traverser le nickel pour atteindre les joints de soudure. Dans de nombreuses applications, le signal électrique peut être restauré dans les limites des spécifications de conception en spécifiant que le dépôt de nickel est inférieur à 2.5 µm.

Résistance de contact

La résistance de contact est différente de la soudabilité car la surface nickel/or reste dessoudée pendant toute la durée de vie du produit final. Le nickel/or doit maintenir la conductivité électrique au contact externe après une exposition environnementale à long terme. Le livre d’Antler de 1970 exprime les exigences de contact des surfaces nickel/or en termes quantitatifs. Divers environnements d’utilisation finale sont étudiés : 3″ 65°C, température maximale normale pour les systèmes électroniques fonctionnant à température ambiante, comme les ordinateurs ; 125°C, température à laquelle doivent fonctionner les connecteurs généraux, souvent spécifiée pour des applications militaires ; 200 °C, cette température devient de plus en plus importante pour les équipements de vol.

Pour les environnements à basse température, aucune barrière de nickel n’est requise. Lorsque la température augmente, la quantité de nickel nécessaire pour empêcher le transfert nickel/or augmente.

Couche barrière de nickel Contact satisfaisant à 65°C Contact satisfaisant à 125°C Contact satisfaisant à 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%