PCB krav til ikke-elektrolytisk nikkelbelegg

Det strømløse nikkelbelegget skal oppfylle flere funksjoner:

Gullavsetningsoverflate

Det endelige målet med kretsen er å danne en forbindelse mellom PCB og komponentene med høy fysisk styrke og gode elektriske egenskaper. Hvis det er oksid eller forurensning på PCB-overflaten, vil ikke denne loddeforbindelsen skje med dagens svake fluks.

Gull utfelles naturlig på nikkel og vil ikke oksidere under langtidslagring. Gull faller imidlertid ikke ut på oksidert nikkel, så nikkel må forbli rent mellom nikkelbadet og oppløsningen av gull. På denne måten er det første kravet til nikkel å forbli fri for oksidasjon lenge nok til å tillate utfelling av gull. Komponenten har utviklet et kjemisk nedsenkingsbad for å tillate 6-10 % fosforinnhold i utfellingen av nikkel. Dette fosforinnholdet i det strømløse nikkelbelegget anses som en nøye balanse mellom badkontroll, oksid og elektriske og fysiske egenskaper.

hardhet

Den ikke-elektrolytiske nikkelbeleggsoverflaten brukes i mange applikasjoner som krever fysisk styrke, for eksempel girlager for biler. PCB-behov er langt mindre strenge enn disse applikasjonene, men for wire bonding

(Wire-bonding), touchpad-kontaktpunkter, plug-in-kontakt (edge-connetor) og bærekraftig prosessering, en viss grad av hardhet er fortsatt viktig. Trådbinding krever en nikkelhardhet. Hvis blyet deformerer avsetningen, kan det oppstå et tap av friksjon, noe som hjelper blyet til å “smelte” til underlaget. SEM-bildet viser at det ikke er noen penetrasjon i overflaten av det flate nikkel/gull eller nikkel/palladium (Pd)/gull.

Elektriske egenskaper

På grunn av dets enkle fabrikasjon, er kobber det foretrukne metallet for kretsdannelse. Konduktiviteten til kobber er overlegen nesten alle metaller. Gull har også god elektrisk ledningsevne og er det perfekte valget for det ytterste metallet, fordi elektroner har en tendens til å strømme på overflaten av en ledende bane (“overflate” fordel).

Kobber 1.7 µΩcm Gull 2.4 µΩcm Nikkel 7.4 µΩcm Elektroløs nikkelplettering 55~90 µΩcm Selv om de elektriske egenskapene til de fleste produksjonskort ikke påvirkes av nikkellaget, kan nikkel påvirke de elektriske egenskapene til høyfrekvente signaler. Signaltapet til mikrobølge-PCB kan overstige designerens spesifikasjoner. Dette fenomenet er proporsjonalt med tykkelsen på nikkel – kretsen må passere gjennom nikkelen for å nå loddeforbindelsene. I mange applikasjoner kan det elektriske signalet gjenopprettes til innenfor designspesifikasjonen ved å spesifisere at nikkelavsetningen er mindre enn 2.5 µm.

Kontaktmotstand

Kontaktmotstand er forskjellig fra loddeevne fordi nikkel/gulloverflaten forblir uloddet gjennom hele levetiden til sluttproduktet. Nikkel/gull må opprettholde elektrisk ledningsevne til ekstern kontakt etter langvarig miljøeksponering. Antlers bok fra 1970 uttrykker kontaktkravene til nikkel/gulloverflater i kvantitative termer. Ulike sluttbruksmiljøer studeres: 3″ 65°C, en normal maksimal temperatur for elektroniske systemer som fungerer ved romtemperatur, for eksempel datamaskiner; 125°C, temperaturen som generelle koblinger må fungere ved, ofte spesifisert for militære bruksområder; 200 °C, denne temperaturen blir mer og mer viktig for flyutstyr.»

For miljøer med lav temperatur er ingen nikkelbarriere nødvendig. Når temperaturen øker, øker mengden nikkel som kreves for å forhindre nikkel/gulloverføring.

Nikkelbarrieresjikt Tilfredsstillende kontakt ved 65°C Tilfredsstillende kontakt ved 125°C Tilfredsstillende kontakt ved 200°C 0.0 µm 100 % 40 % 0 % 0.5 µm 100 % 90 % 5 % 2.0 µm 100 % 100 % 10 % 4.0 % 100 %. % 100 %