कोटिंग को लागी अन्तिम प्रक्रिया पीसीबी विनिर्माण हालैका वर्षहरुमा महत्वपूर्ण परिवर्तन भएको छ। 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.

अन्तिम कोटिंग सर्किट तामा पन्नी को सतह को रक्षा गर्न को लागी प्रयोग गरीन्छ। कपर (घन) वेल्डिंग घटक को लागी एक राम्रो सतह हो, तर सजिलै संग oxidized छ; कपर अक्साइड सोल्डर को wetTIng बाधा। यद्यपि सुन (Au) अब तामा कभर गर्न को लागी प्रयोग गरीन्छ, किनकि सुन oxidize गर्दैन; सुन र तामा चाँडै फैलन्छन् र एक अर्कालाई पार गर्दछन्। कुनै पनि उजागर तामा चाँडै एक गैर weldable तांबे अक्साइड गठन हुनेछ। एउटा दृष्टिकोण एक निकल (नी) “बाधा तह” को उपयोग गर्न को लागी हो कि सुन र तामा लाई हस्तान्तरण बाट रोक्छ र घटक विधानसभा को लागी एक टिकाऊ, प्रवाहकीय सतह प्रदान गर्दछ।

पीसीबी गैर electrolytic निकल कोटिंग को लागी आवश्यकताहरु

गैर electrolytic निकल कोटिंग धेरै कार्यहरु प्रदर्शन गर्नुपर्छ:

सुन निक्षेप को सतह

सर्किट को परम उद्देश्य उच्च शारीरिक शक्ति र पीसीबी र कम्पोनेन्टहरु को बीच राम्रो बिजुली विशेषताहरु संग एक सम्बन्ध बनाउन को लागी हो। यदि पीसीबी सतह मा कुनै अक्साइड वा प्रदूषण छ, यो वेल्डेड संयुक्त आजको कमजोर प्रवाह संग हुने थिएन।

स्वर्ण निकेल को शीर्ष मा स्वाभाविक रूप मा जम्मा गर्दछ र लामो भण्डारण को समयमा अक्सीकरण गर्दैन। जे होस्, सुन oxidized निकल मा बसोबास गर्दैन, त्यसैले निकल निकल स्नान र सुन को विघटन को बीच शुद्ध रहनु पर्छ। 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. This phosphorus content in the non-electrolytic nickel coating is considered as a careful balance of bath control, oxide, and electrical and physical properties.

कठोरता

गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल लेपित सतहहरु धेरै अनुप्रयोगहरु मा प्रयोग गरीन्छ कि शारीरिक शक्ति, जस्तै मोटर वाहन प्रसारण बीयरिंग को रूप मा प्रयोग गरीन्छ। पीसीबी आवश्यकताहरु यी अनुप्रयोगहरु को लागी ती भन्दा कम कडा छन्, तर एक निश्चित कठोरता तार-सम्बन्ध, टचप्याड सम्पर्क, किनारा- connetor कनेक्टर, र प्रशोधन स्थिरता को लागी महत्वपूर्ण छ।

सीसा सम्बन्ध एक निकल कठोरता आवश्यक छ। घर्षण को हानि हुन सक्छ यदि नेतृत्व अवक्षेप deform, जो सब्सट्रेट मा नेतृत्व “पिघल” मद्दत गर्दछ। SEM छविहरु फ्लैट निकल/सुन वा निकल/प्यालेडियम (पीडी)/सुन को सतह मा कुनै प्रवेश देखाईयो।

विद्युत विशेषताहरु

तामा सर्किट गठन को लागी छनौट को धातु हो किनकि यो बनाउन को लागी सजिलो छ। कपर लगभग हरेक धातु (तालिका १) १,२ भन्दा राम्रो बिजुली सञ्चालन गर्दछ। सुन मा पनि राम्रो बिद्युत चालकता छ, यो बाहिरी धातु को लागी एक उत्तम छनौट बनाउन को लागी किनकि इलेक्ट्रोनहरु एक प्रवाहकीय मार्ग (“सतह” लाभ) को सतह मा प्रवाह गर्न को लागी हुन्छन्।

Table 1. Resistivity of PCB metal

कपर १.1.7 (including सेमी सहित

Gold (including 2.4 Ω cm

निकल (7.4 Ω सेमी सहित

गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल कोटिंग 55 ~ 90 µ ω सेमी

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. Microwave PCB signal loss can exceed designer specifications. This phenomenon is proportional to the thickness of the nickel – the circuit needs to pass through the nickel to reach the solder spot. धेरै अनुप्रयोगहरु मा, बिजुली संकेतहरु लाई कम से कम 2.5µm को निकल जम्मा निर्दिष्ट गरेर डिजाइन विशिष्टता को बहाल गर्न सकिन्छ।

सम्पर्क प्रतिरोध

सम्पर्क प्रतिरोध weldability बाट फरक छ किनकि निकल/सुनको सतह अन्त्य उत्पादन को जीवन भर unwelded रहन्छ। निकल/सुन लामो समय सम्म पर्यावरण जोखिम पछि बाह्य सम्पर्क को लागी प्रवाहकीय रहनु पर्छ। Antler’s 1970 book expressed nickel/gold surface contact requirements in quantitative terms. विभिन्न अन्त्य उपयोग वातावरण अध्ययन गरीएको छ: 3 “65 डिग्री सेल्सियस, कम्प्यूटर जस्तै कोठा को तापमान मा संचालित इलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरु को लागी एक सामान्य अधिकतम तापमान; १२५ डिग्री सेल्सियस, तापमान जसमा सार्वभौमिक कनेक्टर संचालित हुनुपर्छ, प्राय सैन्य अनुप्रयोगहरु को लागी निर्दिष्ट; २०० ° C, त्यो तापमान उडान उपकरणहरु को लागी अधिक र अधिक महत्वपूर्ण हुँदै गइरहेको छ।

कम तापमान को लागी, निकल बाधाहरु आवश्यक छैन। तापक्रम बृद्धि हुनाले, निकल/सुन को स्थानान्तरण बृद्धि रोक्न को लागी आवश्यक निकल को मात्रा (तालिका II)।

तालिका २ निकल/सुनको प्रतिरोध प्रतिरोध (१००० घण्टा)

निकल बाधा तह 65५ ° C मा सन्तोषजनक सम्पर्क १२५ ° C मा सन्तोषजनक सम्पर्क २०० ° C मा संतोषजनक सम्पर्क

०.० µm १००% ४०% ०%

०.० µm १००% ४०% ०%

०.० µm १००% ४०% ०%

०.० µm १००% ४०% ०%

Antler को अध्ययन मा प्रयोग निकल electroplated थियो। सुधार गैर electrolytic निकल बाट अपेक्षित छन्, जस्तै Baudrand 4 द्वारा पुष्टि। जे होस्, यी परिणामहरु 0.5 माइक्रोन सुन को लागी हो, जहाँ विमान सामान्यतया 0.2 माइक्रोन precipitates। The plane can be inferred to be sufficient for contact elements operating at 125°C, but higher temperature elements will require specialized testing.

“मोटो निकल, राम्रो बाधा, सबै अवस्थामा,” एन्टलर सुझाव दिन्छन्, “तर पीसीबी निर्माण को वास्तविकताहरु इन्जीनियरहरु लाई मात्र जति निकल जम्मा गर्न को लागी प्रोत्साहित गर्दछ। फ्लैट निकल/सुन अब सेलुलर फोन र टच प्याड सम्पर्क बिन्दुहरु को उपयोग गर्ने पेजर मा प्रयोग गरीन्छ। तत्व को यस प्रकार को लागी विशिष्टता कम से कम 2 माइक्रोन निकल छ।

कनेक्टर

गैर electrolytic निकल/सुन विसर्जन वसन्त फिट, प्रेस फिट, कम दबाव स्लाइडिंग र अन्य गैर वेल्डेड कनेक्टर संग सर्किट बोर्डहरु को निर्माण मा प्रयोग गरीन्छ।

प्लग मा कनेक्टर लामो शारीरिक स्थायित्व को आवश्यकता छ। यी अवस्थामा, गैर electrolytic निकल कोटिंग्स पीसीबी अनुप्रयोगहरु को लागी पर्याप्त बलियो छन्, तर सुन विसर्जन छैन। Very thin pure gold (60 to 90 Knoop) will rub away from the nickel during repeated friction. जब सुन हटाइन्छ, उजागर निकल छिटो oxidizes, संपर्क प्रतिरोध मा वृद्धि को परिणामस्वरूप।

गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल कोटिंग/सुन विसर्जन प्लग मा कनेक्टरहरु को लागी उत्पादन को जीवन भर मा धेरै आवेषण सहने को लागी सबै भन्दा राम्रो विकल्प नहुन सक्छ। निकल/प्यालेडियम/सुन सतहहरु बहुउद्देश्यीय connectors को लागी सिफारिश गरीन्छ।

The barrier layer

गैर electrolytic निकल प्लेट मा तीन बाधा तह को समारोह छ: १) सुन को लागी तामा को प्रसार लाई रोक्न को लागी; 2) To prevent the diffusion of gold to nickel; Ni3Sn3 intermetallic यौगिकहरु द्वारा बनाईएको निकल को स्रोत।

निकल को लागी तामा को प्रसार

निकल को माध्यम बाट तामा को स्थानान्तरण को परिणाम तांबे सतह सुन मा विघटन हुनेछ। 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. तेसैले, बाधा तह को तापमान आवश्यकता 250 डिग्री सेल्सियस तल एक मिनेट भन्दा कम छ।

पालो र Owen6 तामा र सुन मा विभिन्न बाधा तहहरु को प्रभाव को अध्ययन गरीएको छ। उनीहरुले पाए कि “… ४०० डिग्री सेल्सियस र ५५० डिग्री सेल्सियस मा तामा पारगम्यता मानहरु को तुलना हेक्साभलेन्ट क्रोमियम र -400-१०% फास्फोरस सामग्री संग निकल अध्ययन सबैभन्दा प्रभावकारी बाधा तहहरु छन् भनेर देखाउँछ। (तालिका ३)।

तालिका ३. निकल को माध्यम बाट तामा को प्रवेश

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

०.२५ µm १ µm १२ µm १µ µm

०.२५ µm १ µm १२ µm १µ µm

१.०० µm १ µm १ µ M µ µm

२.०० µm गैर-प्रसार गैर-प्रसार गैर-प्रसार

According to the Arrhenius equation, diffusion at lower temperatures is exponentially slower. चाखलाग्दो कुरा, यो प्रयोग मा, गैर electrolytic निकल 2 देखि 10 गुना इलेक्ट्रोप्लेट निकल भन्दा कुशल थियो। मोड्नुहोस् र ओवेन बताउनुहोस् कि “… A (8%) 2µm(80µinch) barrier of this alloy reduces copper diffusion to a negligible level.”

यो चरम तापमान परीक्षण बाट, कम से कम 2µm को एक निकल मोटाई एक सुरक्षित विनिर्देश हो।

सुन को निकल को प्रसार

गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकेल को दोस्रो आवश्यकता हो कि निकल “अनाज” वा सुन संग गर्भवती “ठीक प्वाल” को माध्यम बाट माइग्रेट गर्दैन। If nickel comes into contact with air, it will oxidize. Nickel oxide is not soldable and difficult to remove with flux.

There are several articles on nickel and gold used as ceramic chip carriers. These materials withstand the extreme temperatures of assembly for a long time. यी सतहहरु को लागी एक सामान्य परीक्षण ५०० डिग्री सेल्सियस १५ मिनेट को लागी हो।

सपाट गैर electrolytic निकल/सुन impregnated सतहहरु निकल oxidation रोक्न को क्षमता को मूल्यांकन गर्न को लागी, तापमान उमेर सतहहरु को weldability अध्ययन गरीएको थियो। Different heat/humidity and time conditions were tested. यी अध्ययनहरु देखिएको छ कि निकल पर्याप्त रूप मा सुन लीचिंग द्वारा सुरक्षित छ, लामो उमेर पछि राम्रो weldability अनुमति दिन्छ।

सुन को लागी निकल को डिफ्यूजन केहि मामलाहरु मा विधानसभा को लागी एक सीमित कारक हुन सक्छ, जस्तै सुन थर्मलसोनिक तार-बन्धन। यस अनुप्रयोग मा, निकल/सुन को सतह निकल/प्यालेडियम/सुन को सतह भन्दा कम उन्नत छ। 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.

निकल टिन intergeneric यौगिक

सतह माउन्ट वा वेभ सोल्डरिंग अपरेशन को समयमा, पीसीबी सतह बाट परमाणुहरु मिलाप परमाणुहरु संग मिश्रित गरिनेछ, धातु को प्रसार गुणहरु र “intermetallic यौगिकों” (तालिका 4) गठन गर्ने क्षमता मा निर्भर गर्दछ।

तालिका ४ वेल्डिंग मा पीसीबी सामाग्री को प्रसार

धातु तापमान ° C diffusivity (µ इन्च/ एसईसी।)

सुन 450 486 117.9 167.5

कपर 450 525 4.1 7.0

प्यालेडियम 450 525 1.4 6.2

Nickel 700 1.7

निकल/सुन र टिन/सीसा प्रणाली मा, सुन तुरुन्तै ढीला टिन मा भंग हुन्छ। 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.ब्याडरको मापनले देखायो कि निकेल को 0.5µm भन्दा बढि बाधा कायम राख्न को लागी आवश्यक छ, छ भन्दा बढी तापमान चक्र को माध्यम बाट। In fact, the maximum intermetallic layer thickness observed is less than 0.5µm(20µinch).

उदार

गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल/सुन हालै मात्र एक सामान्य अन्तिम पीसीबी सतह कोटिंग बनेको छ, त्यसैले औद्योगिक प्रक्रियाहरु यो सतह को लागी उपयुक्त नहुन सक्छ। एक नाइट्रिक एसिड भाप प्रक्रिया इलेक्ट्रोलाइटिक निकल/एक प्लग-इन कनेक्टर (आईपीसी- TM-650 2.3.24.2) 9 को रूपमा प्रयोग गरीएको सुन को porosity परीक्षण को लागी उपलब्ध छ। गैर electrolytic निकल/संसेचन यो परीक्षण पास हुनेछैन। एक यूरोपीय porosity मानक पोटेशियम ferricyanide को उपयोग गरी फ्लैट सतहहरु को सापेक्ष porosity निर्धारण गर्न को लागी विकसित गरीएको छ, जो pores प्रति वर्ग मिलिमीटर (बग्स /mm2) को सन्दर्भमा दिइएको छ। एक राम्रो समतल सतह १०० भन्दा बढि १० वर्ग छ मिलिमिटर प्रति वर्ग मिलिमिटर हुनु पर्छ।

निष्कर्षमा

पीसीबी निर्माण उद्योग लागत, चक्र समय, र सामाग्री अनुकूलता को कारण को लागी बोर्ड मा जम्मा निकल को मात्रा घटाउन मा रुचि छ। न्यूनतम निकल विनिर्देशन सुन को सतह मा तामा प्रसार को रोकथाम, राम्रो वेल्ड शक्ति को बनाए राखन, र कम प्रतिरोध प्रतिरोध राख्न मद्दत गर्नुपर्छ। अधिकतम निकल विनिर्देशन प्लेट निर्माण मा लचीलापन को अनुमति दिनु पर्छ, विफलता को कुनै गम्भीर मोड बाक्लो निकल जम्मा संग सम्बन्धित छन्।

आजको सर्किट बोर्ड डिजाइन को अधिकांश को लागी, 2.0µm (80µinches) को एक गैर इलेक्ट्रोलाइटिक निकल कोटिंग न्यूनतम निकल मोटाई आवश्यक छ। अभ्यास मा, निकल मोटाई को एक दायरा पीसीबी को एक उत्पादन धेरै मा प्रयोग गरिनेछ (चित्र २)। निकल मोटाई मा परिवर्तन स्नान रसायन को गुणहरु मा परिवर्तन र स्वचालित लिफ्टिंग मिसिन को बास समय मा परिवर्तन को परिणाम हुनेछ। 2.0µm को एक न्यूनतम सुनिश्चित गर्न को लागी, अन्त प्रयोगकर्ताहरु बाट विशिष्टताहरु को 3.5µm, 2.0µm को एक न्यूनतम, र 8.0µm को एक अधिकतम आवश्यकता पर्दछ।

निकल मोटाई को यो निर्दिष्ट दायरा सर्किट बोर्डहरु को लाखहरु को उत्पादन को लागी उपयुक्त साबित भएको छ। दायरा वेल्डेबिलिटी, शेल्फ जीवन र आजको इलेक्ट्रोनिक्स को सम्पर्क आवश्यकताहरु लाई पूरा गर्दछ। किनभने विधानसभा आवश्यकताहरु एक उत्पादन बाट अर्को गर्न को लागी फरक छन्, सतह कोटिंग्स प्रत्येक विशेष अनुप्रयोग को लागी अनुकूलित हुन को लागी आवश्यक हुन सक्छ।