PCB requisitos para revestimento de níquel não eletrolítico

O revestimento de níquel químico deve cumprir várias funções:

Superfície de depósito de ouro

O objetivo final do circuito é formar uma conexão entre o PCB e os componentes com alta resistência física e boas características elétricas. Se houver algum óxido ou contaminação na superfície do PCB, essa conexão soldada não acontecerá com o fluxo fraco de hoje.

O ouro precipita naturalmente no níquel e não se oxida durante o armazenamento de longo prazo. No entanto, o ouro não precipita no níquel oxidado, então o níquel deve permanecer puro entre o banho de níquel e a dissolução do ouro. Dessa forma, o primeiro requisito do níquel é permanecer livre de oxidação por tempo suficiente para permitir a precipitação do ouro. O componente desenvolveu um banho de imersão química para permitir um teor de fósforo de 6 a 10% na precipitação do níquel. Este conteúdo de fósforo no revestimento de níquel químico é considerado um equilíbrio cuidadoso de controle de banho, óxido e propriedades elétricas e físicas.

dureza

A superfície de revestimento de níquel não eletrolítico é usada em muitas aplicações que requerem resistência física, como rolamentos de transmissão automotiva. As necessidades de PCB são muito menos rigorosas do que essas aplicações, mas para ligação de fios

(Wire-bonding), pontos de contato touch pad, conector plug-in (edge-connetor) e sustentabilidade de processamento, um certo grau de dureza ainda é importante. A ligação por fio requer uma dureza de níquel. Se o chumbo deformar o depósito, pode ocorrer uma perda de fricção, o que ajuda o chumbo a “derreter” no substrato. A imagem SEM mostra que não há penetração na superfície do níquel / ouro ou níquel / paládio (Pd) / ouro.

Características elétricas

Devido à sua facilidade de fabricação, o cobre é o metal preferido para a formação de circuitos. A condutividade do cobre é superior a quase todos os metais. O ouro também tem boa condutividade elétrica e é a escolha perfeita para o metal mais externo, porque os elétrons tendem a fluir na superfície de um caminho condutor (benefício da “superfície”).

Cobre 1.7 µΩcm Ouro 2.4 µΩcm Níquel 7.4 µΩcm Níquel químico 55 ~ 90 µΩcm Embora as características elétricas da maioria das placas de produção não sejam afetadas pela camada de níquel, o níquel pode afetar as características elétricas dos sinais de alta frequência. A perda de sinal do PCB de micro-ondas pode exceder as especificações do projetista. Esse fenômeno é proporcional à espessura do níquel – o circuito precisa passar pelo níquel para chegar às juntas de solda. Em muitas aplicações, o sinal elétrico pode ser restaurado dentro das especificações do projeto, especificando-se que o depósito de níquel é inferior a 2.5 µm.

Contato de resistência

A resistência de contato é diferente da soldabilidade porque a superfície de níquel / ouro permanece sem solda durante toda a vida útil do produto final. O níquel / ouro deve manter a condutividade elétrica ao contato externo após exposição ambiental de longo prazo. O livro de 1970 do Antler expressa os requisitos de contato de superfícies de níquel / ouro em termos quantitativos. Vários ambientes de uso final são estudados: 3 ″ 65 ° C, uma temperatura máxima normal para sistemas eletrônicos que funcionam em temperatura ambiente, como computadores; 125 ° C, a temperatura na qual os conectores gerais devem funcionar, geralmente especificada para aplicações militares; 200 ° C, esta temperatura está se tornando cada vez mais importante para o equipamento de vôo. ”

Para ambientes de baixa temperatura, nenhuma barreira de níquel é necessária. À medida que a temperatura aumenta, a quantidade de níquel necessária para evitar a transferência de níquel / ouro aumenta.

Camada de barreira de níquel Contato satisfatório a 65 ° C Contato satisfatório a 125 ° C Contato satisfatório 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%