Раванди ниҳоии молидани барои PCB истеҳсолот дар солҳои охир тағйироти ҷиддиро аз сар гузаронидааст. 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.

Қабати ниҳоӣ барои ҳифзи сатҳи фолгаи мисии занҷир истифода мешавад. Мис (Cu) сатҳи хубест барои кафшер кардани ҷузъҳо, аммо ба осонӣ оксид мешавад; Оксиди мис ба тар кардани кафшер монеъ мешавад. Ҳарчанд тилло (Au) ҳоло барои пӯшонидани мис истифода мешавад, зеро тилло оксид намешавад; Тилло ва мис зуд паҳн мешаванд ва ба якдигар мегузаранд. Ҳама мисҳои фошшуда зуд оксиди мисро бо кафшершаванда ташкил медиҳанд. Яке аз равишҳо истифодаи никел (Ni) “қабати монеа” мебошад, ки интиқоли тилло ва мисро пешгирӣ мекунад ва барои монтажи ҷузъҳо сатҳи пойдору баранда медиҳад.

Талаботи PCB барои молидани никели ғайри электролитӣ

The non-electrolytic nickel coating should perform several functions:

Сатҳи кони тилло

Ҳадафи ниҳоии схема эҷоди алоқа бо қувваи баланди физикӣ ва хусусиятҳои хуби электрикӣ байни PCB ва ҷузъҳо мебошад. Агар дар сатҳи PCB ягон оксид ё ифлосшавӣ вуҷуд дошта бошад, ин пайванди кафшершуда бо ҷараёни заифи имрӯза ба амал намеояд.

Тилло табиатан дар болои никел ҷойгир мешавад ва ҳангоми нигоҳдории дароз оксид намешавад. Аммо, тилло ба никели оксидшуда ҷой намегирад, аз ин рӯ никел бояд дар байни ваннаи никел ва парокандашавии тилло пок бошад. 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.

дилсахтии

Дар бисёр замимаҳое, ки қувваи ҷисмониро талаб мекунанд, ба монанди подшипникҳои интиқоли автомобилӣ, рӯйпӯшҳои ғайритолитикии никелӣ истифода мешаванд. Талаботи PCB нисбат ба талаботҳои ин барномаҳо чандон сахттар нестанд, аммо сахтии муайян барои пайваст кардани сим, алоқаҳои сенсорӣ, пайвасткунакҳои канори пайвасткунанда ва устувории коркард муҳим аст.

Пайвастшавии сурб сахтии никелро талаб мекунад. Агар сурб чуқурро деформатсия кунад, ки боиси “гудохтани” суръат ба субстрат мегардад, талафоти соиш метавонад ба амал ояд. Тасвирҳои SEM нишон надоданд, ки ба сатҳи никели ҳамвор/тилло ё никел/палладий (Pd)/тилло ворид нашудааст.

Тавсифи электрикӣ

Мис металлест барои интихоби занҷир, зеро сохтани он осон аст. Мис қувваи барқро нисбат ба қариб ҳар металл беҳтар мегузаронад (ҷадвали 1) 1,2. Gold also has good electrical conductivity, making it a perfect choice for the outermost metal because electrons tend to flow on the surface of a conductive route (the “surface” benefit).

Table 1. Resistivity of PCB metal

Мис 1.7 (аз ҷумла Ω см

Gold (including 2.4 Ω cm

Nickel (including 7.4 Ω cm

Қабати николи ғайритолитикии 55 ~ 90 µ ω см

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. Талафоти сигнали PCB дар мавҷи печи метавонад аз мушаххасоти тарроҳон зиёд бошад. This phenomenon is proportional to the thickness of the nickel – the circuit needs to pass through the nickel to reach the solder spot. Дар бисёр барномаҳо, сигналҳои электрикиро метавон бо тавсифи конҳои никелии камтар аз 2.5µm ба тавсифи тарроҳӣ барқарор кард.

Муқовимати тамос

Муқовимати тамос аз қобилияти кафшер кардан фарқ мекунад, зеро сатҳи никел/тилло дар тӯли тамоми мӯҳлати маҳсулоти ниҳоӣ кафшернашуда боқӣ мемонад. Никел/тилло бояд пас аз таъсири дарозмуддати муҳити зист ба иртиботи беруна нигоҳ дошта шавад. Antler’s 1970 book expressed nickel/gold surface contact requirements in quantitative terms. Various end-use environments have been studied: 3 “65°C, a normal maximum temperature for electronic systems operating at room temperature, such as computers; 125 ° C, ҳарорате, ки дар он пайвасткунакҳои универсалӣ бояд кор кунанд ва аксар вақт барои барномаҳои низомӣ муайян карда мешаванд; 200 ° C, он ҳарорат барои таҷҳизоти парвоз торафт муҳимтар мешавад. ”

Барои ҳарорати паст монеаҳои никел лозим нестанд. As the temperature increases, the amount of nickel required to prevent nickel/gold transfer increases (Table II).

Ҷадвали 2. Муқовимати тамоси никел/тилло (1000 соат)

Қабати монеаи никел тамоси қаноатбахш дар 65 ° C тамоси қаноатбахш дар 125 ° C тамоси қаноатбахш дар 200 ° C

0.0 мкм 100% 40% 0%

0.5 мкм 100% 90% 5%

2.0 мкм 100% 100% 10%

4.0 мкм 100% 100% 60%

Никеле, ки дар омӯзиши Antler истифода мешавад, электроплит карда шудааст. Беҳбудиҳо аз никели ғайритолитикӣ интизоранд, ки онро Бодранд 4 тасдиқ кардааст. Аммо, ин натиҷаҳо барои 0.5 микрон тилло мебошанд, ки дар он ҳавопаймо одатан 0.2 микрон бориш мешавад. Ҳавопаймо метавонад барои унсурҳои тамос дар ҳарорати 125 ° C кофӣ бошад, аммо элементҳои ҳарорати баланд санҷиши махсусро талаб мекунанд.

“Никел чӣ қадар ғафс бошад, ҳамон қадар беҳтар монеа мешавад, дар ҳама ҳолатҳо,” пешниҳод мекунад Антлер, “аммо воқеияти истеҳсоли ПХБ муҳандисонро водор месозад, ки ба қадри зарурӣ никел гузоранд. Ҳоло никел/тиллои ҳамвор дар телефонҳои мобилӣ ва пейҷерҳо истифода мешавад, ки нуқтаҳои тамосии touch-padро истифода мебаранд. The specification for this type of element is at least 2 µm nickel.

Пайвасткунанда

Никел/таъмири тиллои ғайри электролитӣ ҳангоми истеҳсоли тахтаҳои ноҳиявӣ бо пӯшиши баҳорӣ, фишор, слайдҳои фишори паст ва дигар пайвасткунакҳои кафшернашуда истифода мешавад.

Пайвасткунакҳои васлшаванда устувории ҷисмонии дарозтарро талаб мекунанд. Дар ин ҳолатҳо, рӯйпӯшҳои ғайритолитикии никел барои барномаҳои PCB ба қадри кофӣ мустаҳкаманд, аммо таъмири тилло чунин нест. Very thin pure gold (60 to 90 Knoop) will rub away from the nickel during repeated friction. Ҳангоме ки тилло хориҷ карда мешавад, никели фошшуда зуд оксид мешавад ва дар натиҷа муқовимати тамос зиёд мешавад.

Қабати николи ғайритолитикии никел/ғарқшавии тилло метавонад барои пайвасткунакҳои васлкунандае, ки дар тӯли тамоми мӯҳлати маҳсулот воридоти сершуморро тоб меоранд, беҳтарин интихоб набошад. Барои пайвасткунакҳои бисёрфунксионалӣ сатҳи никел/палладий/тилло тавсия дода мешавад.

The barrier layer

Non-electrolytic nickel has the function of three barrier layers on the plate: 1) to prevent the diffusion of copper to gold; 2) To prevent the diffusion of gold to nickel; 3) Манбаи никел, ки аз пайвастагиҳои интерметаллии Ni3Sn4 ба вуҷуд омадааст.

Диффузияи мис ба никел

Интиқоли мис тавассути никел боиси таназзули мис ба тиллои рӯизаминӣ мешавад. 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. Аз ин рӯ, талаботи ҳарорати қабати монеа камтар аз як дақиқа камтар аз 250 ° C аст.

Turn ва Owen6 таъсири қабатҳои гуногуни монеаро ба мис ва тилло омӯхтаанд. Онҳо дарёфтанд, ки “… Муқоисаи қиматҳои гузаронандагии мис дар 400 ° С ва 550 ° С нишон медиҳад, ки хром ва никели шонзавали дорои 8-10% фосфор аз ҳама самараноки қабатҳои монеаи омӯхташуда мебошанд “. (ҷадвали 3).

Tableадвали 3. Нуфузи мис тавассути никел то тилло

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

0.25 мкм 1 мкм 12 мкм 18 мкм

0.50 мкм 1 мкм 6 мкм 15 мкм

1.00 мкм 1 мкм 1 м М 8 мкм

2.00 мкм Диффузия не-диффузия

According to the Arrhenius equation, diffusion at lower temperatures is exponentially slower. Ҷолиб он аст, ки дар ин таҷриба никели ғайритолитикӣ нисбат ба никели электролизшуда аз 2 то 10 маротиба самараноктар буд. Тенн ва Оуэн қайд мекунанд, ки “… A (8%) 2µm(80µinch) barrier of this alloy reduces copper diffusion to a negligible level.”

Аз ин озмоиши шадиди ҳарорат, ғафсии никел на камтар аз 2 мкм тавсифи бехатар аст.

Диффузияи никел ба тилло

Талаботи дуввуми никели электролитӣ дар он аст, ки никел тавассути “донаҳо” ё “сӯрохиҳои майда”, ки бо тилло об карда шудаанд, муҳоҷират намекунад. If nickel comes into contact with air, it will oxidize. Nickel oxide is not soldable and difficult to remove with flux.

Якчанд мақолаҳо дар бораи никел ва тилло мавҷуданд, ки ҳамчун интиқолдиҳандаи чипи сафолӣ истифода мешаванд. These materials withstand the extreme temperatures of assembly for a long time. Санҷиши маъмул барои ин сатҳҳо 500 ° C барои 15 дақиқа аст.

Бо мақсади арзёбӣ кардани қобилияти сатҳи ҳамвори ғайритолитикии никел/тиллоӣ барои пешгирии оксидшавии никел, кафшерпазирии сатҳи синну соли ҳарорат омӯхта шуд. Different heat/humidity and time conditions were tested. Ин тадқиқотҳо нишон доданд, ки никел бо шустушӯи тилло ба қадри кофӣ ҳифз карда шудааст, ки пас аз пиршавии дароз кафшери хубро таъмин мекунад.

Дар баъзе ҳолатҳо диффузияи никел ба тилло метавонад омили маҳдудкунанда барои васлкунӣ бошад, масалан, бо сим пайвасткунии симҳои термалсоникӣ. Дар ин барнома, сатҳи никел/тилло нисбат ба сатҳи никел/палладий/тилло камтар пешрафта аст. 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.

Пайвастаи насли никелӣ

During surface mount or wave soldering operation, atoms from the PCB surface will be mixed with solder atoms, depending on the diffusion properties of the metal and the ability to form “intermetallic compounds” (Table 4).

Tableадвали 4. Диффузияи маводи PCB дар кафшер

Ҳарорати металлӣ диффузия ° C (мкч/ СЕК.)

Тилло 450 486 117.9 167.5

Мис 450 525 4.1 7.0

Палладий 450 525 1.4 6.2

Nickel 700 1.7

Дар системаҳои никел/тилло ва сурб/сурб, тилло фавран дар қалъаи фуҷур пароканда мешавад. 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.Андозагирии Бадер нишон дод, ки барои нигоҳ доштани монеа, ҳатто дар давоми зиёда аз шаш давраи ҳарорат, на бештар аз 0.5 мкм никел лозим аст. In fact, the maximum intermetallic layer thickness observed is less than 0.5µm(20µinch).

пӯст

Никел/тиллои ғайри электролитӣ ба қарибӣ ба як қабати умумии ниҳоии PCB табдил ёфтааст, аз ин рӯ тартиботи саноатӣ метавонанд барои ин рӯи замин мувофиқ набошанд. Раванди буғии кислотаи азотӣ барои озмоиши чуқурии никел/тиллои электролитӣ, ки ҳамчун пайвасткунандаи васлшаванда истифода мешавад, дастрас аст (IPC-TM-650 2.3.24.2) 9. Никел/импрегнацияи электролитӣ аз ин санҷиш нагузаштааст. Бо истифода аз феррицианиди калий барои муайян кардани сӯзании нисбии сатҳи ҳамворӣ стандарти аврупоии сӯрохӣ таҳия карда шудааст, ки он аз нуқтаи назари сӯрохии як миллиметр мураббаъ (иштибоҳ /мм2) дода шудааст. Сатҳи хуби ҳамвор бояд камтар аз 10 сӯрохиро дар як миллиметр мураббаъ дар ҳаҷми 100х афзоиш диҳад.

хулоса

Саноати истеҳсоли PCB манфиатдор аст, ки миқдори никелро дар тахта бо сабабҳои нарх, вақти давра ва мутобиқати мавод кам кунад. Мушаххасоти ҳадди ақали никел бояд ба пешгирии паҳншавии мис ба сатҳи тилло, нигоҳ доштани қобилияти хуби кафшер ва муқовимати тамос паст нигоҳ кунанд. Мушаххасоти ҳадди ниҳоии никел бояд ба чандирӣ дар истеҳсоли табақ имкон диҳанд, зеро ягон намуди ҷиддии шикаст бо амонатҳои ғафси никел алоқаманд нест.

Барои аксари тарҳҳои имрӯзаи тахтаи ноҳиявӣ, қабати ғайритолитикии никели 2.0µm (80µinch) ҳадди ақали ғафсии никел мебошад. Дар амал, як қатор ғафсии никел дар як қисми истеҳсоли PCB истифода мешавад (Расми 2). Тағирёбии ғафсии никел аз тағирёбии хосиятҳои кимиёвии ванна ва тағирёбии вақти исти дастгоҳи худкори бардоранда ба вуҷуд меояд. Барои кафолат додани ҳадди ақали 2.0µm, мушаххасоти корбарони ниҳоӣ бояд 3.5µm, ҳадди аққал 2.0µm ва ҳадди аксар 8.0µm талаб кунанд.

Ин доираи муайяни ғафсии никел барои истеҳсоли миллионҳо тахтаҳои ноҳиявӣ мувофиқ аст. Диапазон ба қобилияти кафшер кардан, мӯҳлати коршоямӣ ва талаботи тамос барои электроникаи имрӯза ҷавобгӯ аст. Азбаски талабот ба васлкунӣ аз як маҳсулот ба дигараш фарқ мекунад, шояд барои ҳар як барномаи мушаххас рӯйпӯшҳои рӯи онро оптимизатсия кардан лозим аст.