PCB requisiti per il rivestimento in nichel non elettrolitico

La nichelatura chimica dovrebbe svolgere diverse funzioni:

Superficie di deposito d’oro

L’obiettivo finale del circuito è quello di formare una connessione tra il PCB e i componenti con elevata resistenza fisica e buone caratteristiche elettriche. Se c’è ossido o contaminazione sulla superficie del PCB, questa connessione saldata non avverrà con il flusso debole di oggi.

L’oro precipita naturalmente sul nichel e non si ossida durante la conservazione a lungo termine. Tuttavia, l’oro non precipita sul nichel ossidato, quindi il nichel deve rimanere puro tra il bagno di nichel e la dissoluzione dell’oro. In questo modo, la prima esigenza del nichel è quella di rimanere esente da ossidazioni abbastanza a lungo da permettere la precipitazione dell’oro. Il componente ha sviluppato un bagno chimico ad immersione per consentire un contenuto di fosforo del 6-10% nella precipitazione del nichel. Questo contenuto di fosforo nel rivestimento di nichel chimico è considerato un attento equilibrio tra controllo del bagno, ossido e proprietà elettriche e fisiche.

durezza

La superficie del rivestimento in nichel non elettrolitico viene utilizzata in molte applicazioni che richiedono resistenza fisica, come i cuscinetti delle trasmissioni automobilistiche. Le esigenze dei PCB sono molto meno stringenti rispetto a queste applicazioni, ma per l’incollaggio dei cavi

(Wire-bonding), punti di contatto del touch pad, connettore plug-in (edge-connetor) e sostenibilità della lavorazione, un certo grado di durezza è ancora importante. L’incollaggio del filo richiede una durezza di nichel. Se il piombo deforma il deposito, può verificarsi una perdita di attrito, che aiuta il piombo a “sciogliersi” al substrato. L’immagine al SEM mostra che non vi è penetrazione nella superficie del piatto nichel/oro o nichel/palladio (Pd)/oro.

Caratteristiche elettriche

A causa della sua facilità di fabbricazione, il rame è il metallo preferito per la formazione dei circuiti. La conduttività del rame è superiore a quasi tutti i metalli. L’oro ha anche una buona conduttività elettrica ed è la scelta perfetta per il metallo più esterno, perché gli elettroni tendono a fluire sulla superficie di un percorso conduttivo (vantaggio di “superficie”).

Rame 1.7 µcm Oro 2.4 µcm Nichel 7.4 µcm Nichelatura chimica 55~90 µcm Sebbene le caratteristiche elettriche della maggior parte delle schede di produzione non siano influenzate dallo strato di nichel, il nichel può influenzare le caratteristiche elettriche dei segnali ad alta frequenza. La perdita di segnale del PCB a microonde può superare le specifiche del progettista. Questo fenomeno è proporzionale allo spessore del nichel: il circuito deve passare attraverso il nichel per raggiungere i giunti di saldatura. In molte applicazioni, il segnale elettrico può essere ripristinato entro le specifiche di progetto specificando che il deposito di nichel è inferiore a 2.5 µm.

Resistenza di contatto

La resistenza al contatto è diversa dalla saldabilità perché la superficie nichel/oro rimane dissaldata per tutta la vita del prodotto finale. Il nichel/oro deve mantenere la conduttività elettrica al contatto esterno dopo un’esposizione ambientale a lungo termine. Il libro di Antler del 1970 esprime i requisiti di contatto delle superfici nichel/oro in termini quantitativi. Vengono studiati diversi ambienti di utilizzo finale: 3″ 65°C, temperatura massima normale per i sistemi elettronici che funzionano a temperatura ambiente, come i computer; 125°C, la temperatura alla quale devono lavorare i connettori generici, spesso specificata per applicazioni militari; 200°C, questa temperatura sta diventando sempre più importante per le apparecchiature di volo”.

Per ambienti a bassa temperatura, non è necessaria alcuna barriera al nichel. All’aumentare della temperatura, aumenta la quantità di nichel necessaria per impedire il trasferimento di nichel/oro.

Strato barriera di nichel Contatto soddisfacente a 65°C Contatto soddisfacente a 125°C Contatto soddisfacente 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%