Am pròiseas còmhdach mu dheireadh airson PCB tha atharrachadh mòr air a thighinn air saothrachadh sna bliadhnachan mu dheireadh. These changes are the result of the constant need to overcome the limitations of HASL(Hot air cohesion) and the growing number of HASL alternatives.

Tha an còmhdach deireannach air a chleachdadh gus uachdar foil foil copar a dhìon. Tha copar (Cu) na uachdar math airson co-phàirtean tàthaidh, ach tha e furasta a oxidachadh; Bidh copar ocsaid a ’cur bacadh air wetTIng de solder. Ged a tha òr (Au) a-nis air a chleachdadh airson copar a chòmhdach, leis nach eil òr a ’oxidachadh; Bidh òr is copar gu luath a ’sgaoileadh agus a’ sgaoileadh tro chèile. Bidh copar fosgailte sam bith gu luath a ’cruthachadh ocsaid copair neo-weldable. Is e aon dòigh-obrach a bhith a ’cleachdadh“ còmhdach bacaidh ”nicil (Ni) a chuireas casg air òr is copar gluasad agus a tha a’ toirt uachdar seasmhach, giùlain airson co-chruinneachadh phàirtean.

Riatanasan PCB airson còmhdach nicil neo-electrolytic

Bu chòir an còmhdach nicil neo-electrolytic grunn dhleastanasan a choileanadh:

An uachdar de thasgadh òir

Is e adhbhar deireannach a ’chuairt a bhith a’ cruthachadh ceangal le neart corporra àrd agus deagh fheartan dealain eadar PCB agus co-phàirtean. Ma tha ocsaid no truailleadh sam bith air uachdar PCB, cha bhiodh an co-thàthadh seo le flux lag an-diugh.

Bidh òr a ’tasgadh gu nàdarra air mullach nicil agus chan eil e a’ oxidachadh aig àm stòraidh fada. Ach, chan eil an t-òr a ’socrachadh air an nicil oxidichte, agus mar sin feumaidh an nicil fuireach fìor eadar an amar nicil agus sgaoileadh an òir. Thus, the first requirement of nickel is to remain oxygen-free long enough to allow gold to precipitate. Components developed chemical leaching baths to allow 6~10% phosphorus content in nickel precipitation. Thathas den bheachd gu bheil an susbaint fosfair seo anns a ’chòmhdach nicil neo-electrolytic mar chothromachadh faiceallach de smachd amar, ocsaid, agus feartan dealain is corporra.

cruas

Thathas a ’cleachdadh uachdar còmhdaichte le nicil neo-electrolytic ann an iomadh tagradh a dh’ fheumas neart corporra, leithid giùlan tar-chuir chàraichean. Tha riatanasan PCB fada nas cruaidhe na an fheadhainn airson na tagraidhean sin, ach tha cruas sònraichte cudromach airson ceangal uèir, ceangalaichean touchpad, luchd-ceangail iomall-connetor, agus seasmhachd giollachd.

Feumaidh ceangal luaidhe cruas nicil. Faodaidh call brisidh tachairt ma tha an luaidhe a ’deformachadh an dùirn, a chuidicheas an luaidhe“ leaghadh ”a-steach don fho-strat. Cha do sheall ìomhaighean SEM gun a dhol a-steach do uachdar nicil còmhnard / òr no nicil / palladium (Pd) / òr.

Feartan dealain

Is e copar am meatailt de roghainn airson cruthachadh chuairtean oir tha e furasta a dhèanamh. Bidh copar a ’giùlan dealan nas fheàrr na cha mhòr a h-uile meatailt (clàr 1) 1,2. Gold also has good electrical conductivity, making it a perfect choice for the outermost metal because electrons tend to flow on the surface of a conductive route (the “surface” benefit).

Table 1. Resistivity of PCB metal

Copar 1.7 (a ’toirt a-steach Ω cm

Gold (including 2.4 Ω cm

Nickel (including 7.4 Ω cm

Còmhdach nicil neo-electrolytic 55 ~ 90 µ ω cm

Although the electrical characteristics of most production plates are not affected by the nickel layer, nickel can affect the electrical characteristics of high frequency signals. Faodaidh call chomharran PCB microwave a bhith nas àirde na sònrachaidhean dealbhaidh. This phenomenon is proportional to the thickness of the nickel – the circuit needs to pass through the nickel to reach the solder spot. Ann an iomadh tagradh, faodar comharran dealain a thoirt air ais don t-sònrachadh dealbhaidh le bhith a ’sònrachadh tasgaidhean nicil nas lugha na 2.5µm.

Cuir fios gu strì

Tha strì an aghaidh conaltraidh eadar-dhealaichte bho weldability seach nach fhaicear an uachdar nicil / òr fad beatha an toraidh deireannach. Feumaidh nicil / òr a bhith a ’giùlan conaltradh taobh a-muigh às deidh nochdadh àrainneachdail fada. Antler’s 1970 book expressed nickel/gold surface contact requirements in quantitative terms. Various end-use environments have been studied: 3 “65°C, a normal maximum temperature for electronic systems operating at room temperature, such as computers; 125 ° C, an teòthachd aig am feum luchd-ceangail uile-choitcheann obrachadh, gu tric air a shònrachadh airson tagraidhean armachd; 200 ° C, tha an teòthachd sin a ’fàs nas cudromaiche airson uidheamachd itealaich.”

Airson teothachd ìosal, chan eil feum air cnapan-starra nicil. Mar a bhios an teòthachd ag àrdachadh, tha an ìre de nicil a dh ’fheumar gus casg a chuir air gluasad nicil / òr ag èirigh (Clàr II).

Clàr 2. Cuir fios gu strì an aghaidh nicil / òr (1000 uairean)

Còmhdach bacaidh Nickel conaltradh riarachail aig 65 ° C conaltradh riarachail aig 125 ° C conaltradh riarachail aig 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%

Chaidh an nicil a chaidh a chleachdadh ann an sgrùdadh Antler a thaghadh gu dealanach. Tha dùil ri leasachaidhean bho nicil neo-electrolytic, mar a chaidh a dhearbhadh le Baudrand 4. Ach, tha na toraidhean sin airson òr 0.5 µm, far a bheil am plèana mar as trice a ’dùnadh 0.2 µm. Faodar a ’phlèana a thoirt a-steach gu leòr airson eileamaidean conaltraidh ag obair aig 125 ° C, ach bidh feum air deuchainn speisealta air eileamaidean teothachd nas àirde.

“Mar as tiugh an nicil, is ann as fheàrr a tha an cnap-starra, anns a h-uile cùis,” tha Antler a ’moladh,“ ach tha fìrinnean saothrachadh PCB a ’brosnachadh innleadairean gus dìreach na tha de nicil a tha a dhìth a thasgadh. Tha nicil / òr còmhnard a-nis air a chleachdadh ann am fònaichean cealla agus glacairean a bhios a ’cleachdadh puingean conaltraidh touch-pad. The specification for this type of element is at least 2 µm nickel.

An ceanglaiche

Thathas a ’cleachdadh bogadh nicil / òr neo-electrolytic ann a bhith a’ dèanamh bùird cuairte le uidheamachadh earraich, preas-iomchaidh, sleamhnachadh le cuideam ìosal agus luchd-ceangail eile gun tàthadh.

Feumaidh luchd-ceangail plug-in mairsinneachd corporra nas fhaide. Anns na cùisean sin, tha còmhdach nicil neo-electrolytic làidir gu leòr airson tagraidhean PCB, ach chan eil bogadh òir. Very thin pure gold (60 to 90 Knoop) will rub away from the nickel during repeated friction. Nuair a thèid an t-òr a thoirt air falbh, bidh an nicil fosgailte a ’oxidachadh gu luath, a’ leantainn gu àrdachadh ann an strì conaltraidh.

Is dòcha nach e còmhdach nicil / bogadh òir neo-electrolytic an roghainn as fheàrr airson luchd-ceangail plug-in a tha a ’fulang iomadh cuir a-steach tro bheatha an toraidh. Thathas a ’moladh uachdar Nickel / palladium / òr airson luchd-ceangail ioma-fhillte.

The barrier layer

Tha gnìomh trì sreathan bacaidh air a ’phlàta aig nicil neo-electrolytic: 1) gus casg a chuir air sgaoileadh copar gu òr; 2) To prevent the diffusion of gold to nickel; 3) Stòr nicil air a chruthachadh le Ni3Sn4 coimeasgaidhean intermetallic.

Sgaoileadh copair gu nicil

Bidh gluasad copar tro nicil a ’leantainn gu lobhadh copair gu òr uachdar. The copper will oxidize quickly, resulting in poor weldability during assembly, which occurs in the case of nickel leakage. Nickel is needed to prevent migration and diffusion of empty plates during storage and during assembly when other areas of the plate have been welded. Mar sin, tha an riatanas teothachd aig a ’chnap-starra nas lugha na aon mhionaid fo 250 ° C.

Tha Turn agus Owen6 air sgrùdadh a dhèanamh air buaidh diofar shreathan bacaidh air copar agus òr. Fhuair iad a-mach “… Tha coimeas de luachan permeability copair aig 400 ° C agus 550 ° C a ’sealltainn gur e cromium hexavalent agus nicil le susbaint fosfair 8-10% na sreathan bacaidh as èifeachdaiche a chaidh a sgrùdadh“. (clàr 3).

Clàr 3. Treòrachadh copar tro nicil gu òr

Nickel thickness 400°C 24 hours 400°C 53 hours 550°C 12 hours

0.25 µm 1 µm 12 µm 18 µm

0.50 µm 1 µm 6 µm 15 µm

1.00 µm 1 µm 1 µ M 8 µm

2.00 µm Neo-sgaoileadh neo-sgaoileadh

According to the Arrhenius equation, diffusion at lower temperatures is exponentially slower. Gu inntinneach, anns an deuchainn seo, bha nicil neo-electrolytic 2 gu 10 uair nas èifeachdaiche na nicil electroplated. Tha Turn agus Owen ag ràdh “… A (8%) 2µm(80µinch) barrier of this alloy reduces copper diffusion to a negligible level.”

Bhon deuchainn teothachd anabarrach seo, tha tiugh nicil co-dhiù 2µm na shònrachadh sàbhailte.

Sgaoileadh nicil gu òr

Is e an dàrna riatanas de nicil neo-electrolytic nach bi nicil a ’dèanamh imrich tro“ ghràinean ”no“ tuill ghrinn ”làn de òr. If nickel comes into contact with air, it will oxidize. Nickel oxide is not soldable and difficult to remove with flux.

Tha grunn artaigilean air nicil agus òr air an cleachdadh mar luchd-giùlan chip ceramic. These materials withstand the extreme temperatures of assembly for a long time. Is e deuchainn cumanta airson na h-uachdaran sin 500 ° C airson 15 mionaidean.

Gus measadh a dhèanamh air comas uachdar còmhnard nicil / òr-neo-electrolytic gus casg a chuir air oxidachadh nicil, chaidh sgrùdadh a dhèanamh air weldability uachdar aois teothachd. Different heat/humidity and time conditions were tested. Tha na sgrùdaidhean sin air sealltainn gu bheil nicil air a dhìon gu leòr le bhith a ’leaghadh òr, a’ ceadachadh weldability math às deidh a bhith a ’fàs nas sine.

Faodaidh sgaoileadh nicil gu òr a bhith na fheart cuingealachaidh airson co-chruinneachadh ann an cuid de chùisean, leithid ceangal uèir thermalsonic òir. Anns an tagradh seo, chan eil an uachdar nicil / òr cho adhartach ris an uachdar nicil / palladium / òr. Iacovangelo investigated the diffusion properties of palladium as a barrier layer between nickel and gold and found that 0.5µm palladium prevents migration even at extreme temperatures. This study also demonstrated that there was no diffusion of copper through 2.5µm of nickel/palladium determined by Auger spectroscopy during 15 minutes at 500°C.

Stuth intergeneric staoin Nickel

During surface mount or wave soldering operation, atoms from the PCB surface will be mixed with solder atoms, depending on the diffusion properties of the metal and the ability to form “intermetallic compounds” (Table 4).

Clàr 4. Diffusachd stuthan PCB ann an tàthadh

Teodhachd meatailt ° C diffusivity (µinches / SEC.)

Òr 450 486 117.9 167.5

Copar 450 525 4.1 7.0

Palladium 450 525 1.4 6.2

Nickel 700 1.7

Ann an siostaman nicil / òr agus staoin / luaidhe, sgaoilidh an t-òr sa bhad gu staoin sgaoilte. The solder forms a strong attachment to the underlying nickel by forming Ni3Sn4 intermetallic compounds. Enough nickel should be deposited to ensure that the solder will not reach underneath the copper.Sheall tomhas Bader nach robh feum air barrachd air 0.5µm de nicil gus am bacadh a chumail suas, eadhon tro bharrachd air sia cuairtean teòthachd. In fact, the maximum intermetallic layer thickness observed is less than 0.5µm(20µinch).

porous

O chionn ghoirid tha nicil / òr neo-electrolytic air a bhith na chòmhdach uachdar PCB deireannach, agus mar sin is dòcha nach bi modhan gnìomhachais freagarrach airson an uachdar seo. Tha pròiseas smùid searbhag nitric ri fhaighinn airson a bhith a ’dèanamh deuchainn air cho duilich sa tha nicil / òr electrolytic air a chleachdadh mar cheangalaiche plug-in (IPC-TM-650 2.3.24.2) 9. Cha toir nicil / impregnation neo-electrolytic seachad an deuchainn seo. Chaidh inbhe porosity Eòrpach a leasachadh le bhith a ’cleachdadh potasium ferricyanide gus faighinn a-mach dè cho cugallach‘ sa tha uachdar còmhnard, a tha air a thoirt seachad a thaobh pores gach millimeatair ceàrnagach (biastagan / mm2). Bu chòir uachdar còmhnard math a bhith nas lugha na 10 tuill gach millimeatair ceàrnagach aig meud 100 x.

co-dhùnadh

Tha ùidh aig gnìomhachas saothrachaidh PCB ann a bhith a ’lughdachadh na tha de nicil air a thasgadh air a’ bhòrd airson adhbharan cosgais, ùine rothaireachd agus co-fhreagarrachd stuthan. Bu chòir an sònrachadh nicil as ìsle cuideachadh le bhith a ’cur casg air sgaoileadh copair chun uachdar òir, a’ cumail suas neart tàthaidh math, agus a ’cumail an aghaidh conaltraidh ìosal. Bu chòir an sònrachadh nicil as àirde a bhith a ’ceadachadh sùbailteachd ann an saothrachadh pleata, oir chan eil droch mhodhan fàilligeadh co-cheangailte ri tasgaidhean nicil tiugh.

Airson a ’mhòr-chuid de dhealbhaidhean bùird cuairte an-diugh, is e còmhdach nicil neo-electrolytic de 2.0µm (80µinches) an tighead nicil as ìsle a tha a dhìth. Ann an cleachdadh, thèid raon de thiugh nicil a chleachdadh air tòrr cinneasachaidh den PCB (Figear 2). Bidh an t-atharrachadh ann an tiugh nicil mar thoradh air an atharrachadh ann an togalaichean nan ceimigean amar agus an atharrachadh ann an ùine còmhnaidh an inneal togail fèin-ghluasadach. Gus dèanamh cinnteach gu bheil 2.0µm aig a ’char as lugha, bu chòir sònrachadh bho luchd-cleachdaidh deireannach a bhith feumach air 3.5µm, 2.0µm aig a’ char as lugha, agus 8.0µm aig a ’char as àirde.

Tha an raon sònraichte seo de thiugh nicil air a bhith freagarrach airson milleanan de bhùird cuairteachaidh a thoirt a-mach. Tha an raon a ’coinneachadh ri weldability, beatha sgeilp agus riatanasan conaltraidh electronics an latha an-diugh. Leis gu bheil riatanasan cruinneachaidh eadar-dhealaichte bho aon toradh gu toradh eile, is dòcha gum feumar còmhdach uachdar a dhèanamh airson gach tagradh sònraichte.