PCB krav på icke-elektrolytisk nickelbeläggning

Den strömlösa nickelbeläggningen ska fylla flera funktioner:

Guldavlagringsyta

Det slutliga målet med kretsen är att bilda en koppling mellan PCB:n och komponenterna med hög fysisk styrka och goda elektriska egenskaper. Om det finns någon oxid eller förorening på PCB-ytan kommer denna lödda anslutning inte att ske med dagens svaga flux.

Guld faller naturligt ut på nickel och kommer inte att oxidera under långtidslagring. Guld faller dock inte ut på oxiderat nickel, så nickel måste förbli rent mellan nickelbadet och upplösningen av guld. På detta sätt är det första kravet på nickel att förbli fri från oxidation tillräckligt länge för att tillåta utfällning av guld. Komponenten har utvecklat ett kemiskt doppbad för att tillåta 6-10 % fosforhalt i utfällningen av nickel. Denna fosforhalt i den strömlösa nickelbeläggningen anses vara en noggrann balans mellan badkontroll, oxid och elektriska och fysikaliska egenskaper.

hårdhet

Den icke-elektrolytiska nickelbeläggningsytan används i många applikationer som kräver fysisk styrka, såsom billager för transmissioner. PCB-behoven är mycket mindre stränga än dessa applikationer, men för trådbindning

(Wire-bonding), pekplattans kontaktpunkter, plug-in-kontakt (edge-connetor) och bearbetningshållbarhet, en viss hårdhetsgrad är fortfarande viktig. Trådbindning kräver en nickelhårdhet. Om blyet deformerar avsättningen kan en förlust av friktion uppstå, vilket hjälper blyet att “smälta” till underlaget. SEM-bilden visar att det inte finns någon penetration i ytan av det platta nickel/guld eller nickel/palladium (Pd)/guld.

Elektriska egenskaper

På grund av dess enkla tillverkning är koppar den metall som väljs för kretsbildning. Konduktiviteten hos koppar är överlägsen nästan alla metaller. Guld har också god elektrisk ledningsförmåga och är det perfekta valet för den yttersta metallen, eftersom elektroner tenderar att flöda på ytan av en ledande bana (“ytfördel”).

Koppar 1.7 µΩcm Guld 2.4 µΩcm Nickel 7.4 µΩcm Elektrolös nickelplätering 55~90 µΩcm Även om de elektriska egenskaperna hos de flesta produktionskort inte påverkas av nickelskiktet, kan nickel påverka de elektriska egenskaperna hos högfrekventa signaler. Signalförlusten för mikrovågskretskort kan överstiga designerns specifikation. Detta fenomen är proportionellt mot nickelets tjocklek – kretsen måste passera genom nickeln för att nå lödfogarna. I många applikationer kan den elektriska signalen återställas till inom designspecifikationen genom att specificera att nickelavsättningen är mindre än 2.5 µm.

Kontakta motstånd

Kontaktmotstånd skiljer sig från lödbarhet eftersom nickel/guld-ytan förblir olödd under hela slutproduktens livslängd. Nickel/guld måste bibehålla elektrisk ledningsförmåga till extern kontakt efter långvarig miljöexponering. Antlers bok från 1970 uttrycker kontaktkraven för nickel/guldytor i kvantitativa termer. Olika slutanvändningsmiljöer studeras: 3″ 65°C, en normal maxtemperatur för elektroniska system som arbetar i rumstemperatur, såsom datorer; 125°C, temperaturen vid vilken allmänna kopplingar måste fungera, ofta specificerade för militära tillämpningar; 200 °C, denna temperatur blir allt viktigare för flygutrustningen.”

För lågtemperaturmiljöer krävs ingen nickelbarriär. När temperaturen ökar ökar mängden nickel som krävs för att förhindra nickel/guldöverföring.

Nickelspärrskikt Tillfredsställande kontakt vid 65°C Tillfredsställande kontakt vid 125°C Tillfredsställande kontakt vid 200°C 0.0 µm 100% 40% 0% 0.5 µm 100% 90% 5% 2.0 µm 100% 100% 10% 4.0% 100% 100% % 60 %