کوٹنگ کا آخری عمل۔ پی سی بی مینوفیکچرنگ میں حالیہ برسوں میں نمایاں تبدیلیاں آئی ہیں۔ یہ تبدیلیاں ایچ اے ایس ایل (ہاٹ ایئر ہم آہنگی) اور ایچ اے ایس ایل کے متبادل کی بڑھتی ہوئی تعداد پر قابو پانے کی مسلسل ضرورت کا نتیجہ ہیں۔

حتمی کوٹنگ سرکٹ تانبے کے ورق کی سطح کی حفاظت کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ کاپر (Cu) ویلڈنگ کے اجزاء کے لیے ایک اچھی سطح ہے ، لیکن آسانی سے آکسائڈائز ہو جاتا ہے۔ کاپر آکسائڈ ٹانکا لگانے میں نمی کو روکتا ہے۔ اگرچہ سونا (Au) اب تانبے کو ڈھکنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے ، کیونکہ سونا آکسائڈائز نہیں کرتا۔ سونا اور تانبا جلدی سے ایک دوسرے کو پھیلا دیں گے۔ کوئی بھی بے نقاب تانبا جلدی سے ایک غیر ویلڈیبل تانبے کا آکسائڈ بنائے گا۔ ایک نقطہ نظر ایک نکل (نی) “رکاوٹ پرت” استعمال کرنا ہے جو سونے اور تانبے کو منتقل ہونے سے روکتا ہے اور جزو اسمبلی کے لیے ایک پائیدار ، کوندکٹیو سطح فراہم کرتا ہے۔

غیر الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگ کے لیے پی سی بی کی ضروریات

غیر الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگ کو کئی افعال انجام دینے چاہئیں:

سونے کے ذخائر کی سطح۔

سرکٹ کا حتمی مقصد پی سی بی اور اجزاء کے درمیان اعلی جسمانی طاقت اور اچھی برقی خصوصیات کے ساتھ رابطہ قائم کرنا ہے۔ اگر پی سی بی کی سطح پر کوئی آکسائڈ یا آلودگی ہے تو ، یہ ویلڈڈ جوائنٹ آج کے کمزور بہاؤ کے ساتھ نہیں ہوگا۔

سونا قدرتی طور پر نکل کے اوپر جمع ہوتا ہے اور طویل ذخیرہ کرنے کے دوران آکسائڈائز نہیں ہوتا۔ تاہم ، سونا آکسائڈائزڈ نکل پر نہیں بیٹھتا ، لہذا نکل کو غسل اور سونے کی تحلیل کے درمیان خالص رہنا چاہیے۔ اس طرح ، نکل کی پہلی ضرورت یہ ہے کہ زیادہ دیر تک آکسیجن فری رہے تاکہ سونے کو تیز ہو سکے۔ اجزاء نے کیمیائی لیچنگ حمام تیار کیے تاکہ نکل کی بارش میں 6 ~ 10 ph فاسفورس مواد ہو۔ غیر الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگ میں یہ فاسفورس مواد غسل کنٹرول ، آکسائڈ ، اور برقی اور جسمانی خصوصیات کا محتاط توازن سمجھا جاتا ہے۔

سختی

نان الیکٹرولائٹک نکل لیپت سطحیں بہت سی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں جن میں جسمانی طاقت کی ضرورت ہوتی ہے ، جیسے آٹوموٹو ٹرانسمیشن بیرنگ۔ پی سی بی کی ضروریات ان ایپلی کیشنز کے مقابلے میں بہت کم سخت ہیں ، لیکن تار بندھن ، ٹچ پیڈ رابطے ، کنارے کنیکٹر کنیکٹر اور پروسیسنگ پائیداری کے لیے ایک خاص سختی ضروری ہے۔

لیڈ بانڈنگ کے لیے نکل کی سختی درکار ہوتی ہے۔ رگڑ کا نقصان اس وقت ہوسکتا ہے جب لیڈ بارش کو بگاڑ دے ، جو لیڈ کو سبسٹریٹ میں “پگھلنے” میں مدد کرتا ہے۔ SEM تصاویر نے فلیٹ نکل/سونے یا نکل/پیلاڈیم (Pd)/سونے کی سطح میں کوئی دخل نہیں دکھایا۔

برقی خصوصیات

تانبے سرکٹ کی تشکیل کے لیے انتخاب کی دھات ہے کیونکہ یہ بنانا آسان ہے۔ تانبا تقریبا every ہر دھات سے بہتر بجلی چلاتا ہے (ٹیبل 1) 1,2،XNUMX۔ سونے میں اچھی برقی چالکتا بھی ہوتی ہے ، جو اسے بیرونی دھات کے لیے ایک بہترین انتخاب بناتی ہے کیونکہ الیکٹران ایک ترسیل راستے کی سطح پر بہتے ہیں (“سطح” فائدہ)۔

جدول 1. پی سی بی دھات کی مزاحمت۔

تانبا 1.7 (بشمول Ω سینٹی میٹر۔

سونا (بشمول 2.4 Ω سینٹی میٹر

نکل (7.4 Ω سینٹی میٹر سمیت

غیر الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگ 55 ~ 90 µ ω سینٹی میٹر۔

اگرچہ زیادہ تر پروڈکشن پلیٹوں کی برقی خصوصیات نکل پرت سے متاثر نہیں ہوتی ہیں ، لیکن نکل اعلی تعدد سگنل کی برقی خصوصیات کو متاثر کر سکتا ہے۔ مائکروویو پی سی بی سگنل کا نقصان ڈیزائنر کی وضاحتوں سے تجاوز کر سکتا ہے۔ یہ رجحان نکل کی موٹائی کے متناسب ہے – سولڈر سپاٹ تک پہنچنے کے لیے سرکٹ کو نکل سے گزرنا پڑتا ہے۔ بہت سے ایپلی کیشنز میں ، 2.5 signalsm سے کم نکل کے ذخائر کی وضاحت کرکے ڈیزائن کی تفصیلات میں برقی سگنل بحال کیے جا سکتے ہیں۔

مزاحمت سے رابطہ کریں

رابطہ مزاحمت ویلڈیبلٹی سے مختلف ہے کیونکہ نکل/سونے کی سطح اختتامی مصنوعات کی زندگی بھر غیر محفوظ رہتی ہے۔ طویل عرصے تک ماحولیاتی نمائش کے بعد نکل/سونا بیرونی رابطے کے لیے کنڈکٹو رہنا چاہیے۔ اینٹلر کی 1970 کی کتاب نے مقداری لحاظ سے نکل/سونے کی سطح سے رابطے کی ضروریات کا اظہار کیا۔ مختلف استعمال کے ماحول کا مطالعہ کیا گیا ہے: 3 “65 ° C ، کمرے کے درجہ حرارت پر کام کرنے والے الیکٹرانک سسٹمز کے لیے ایک عام زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت ، جیسے کمپیوٹر؛ 125 ° C ، وہ درجہ حرارت جس پر یونیورسل کنیکٹرز کو کام کرنا چاہیے ، اکثر فوجی ایپلی کیشنز کے لیے مخصوص کیا جاتا ہے۔ 200 ° C ، وہ درجہ حرارت پرواز کے آلات کے لیے زیادہ سے زیادہ اہم ہوتا جا رہا ہے۔

کم درجہ حرارت کے لیے نکل رکاوٹوں کی ضرورت نہیں ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے ، نکل/سونے کی منتقلی کو روکنے کے لیے نکل کی ضرورت ہوتی ہے (ٹیبل II)۔

جدول 2. نکل/سونے سے رابطہ کی مزاحمت (1000 گھنٹے)

65 ° C پر اطمینان بخش رابطہ 125 ° C پر اطمینان بخش رابطہ 200 ° C پر اطمینان بخش رابطہ

0.0 µm 100٪ 40٪ 0٪

0.5 µm 100٪ 90٪ 5٪

2.0 µm 100٪ 100٪ 10٪

4.0 µm 100٪ 100٪ 60٪

اینٹلر کے مطالعے میں استعمال ہونے والا نکل برقی تھا۔ نان الیکٹرولیٹک نکل سے بہتری کی توقع کی جاتی ہے ، جیسا کہ بوڈرینڈ 4 نے تصدیق کی ہے۔ تاہم ، یہ نتائج 0.5 µm سونے کے لیے ہیں ، جہاں عام طور پر ہوائی جہاز 0.2 µm کی بارش کرتا ہے۔ ہوائی جہاز 125 ° C پر کام کرنے والے رابطے کے عناصر کے لیے کافی ہے اس کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے ، لیکن زیادہ درجہ حرارت والے عناصر کو خصوصی جانچ کی ضرورت ہوگی۔

اینٹلر تجویز کرتا ہے ، “نکل جتنا موٹا ہوگا ، رکاوٹ اتنی ہی بہتر ہوگی ، لیکن پی سی بی مینوفیکچرنگ کی حقیقتیں انجینئرز کو صرف اتنا ہی نکل جمع کرنے کی ترغیب دیتی ہیں جتنی کہ ضرورت ہے۔ فلیٹ نکل/گولڈ اب سیلولر فون اور پیجر میں استعمال ہوتا ہے جو ٹچ پیڈ رابطہ پوائنٹس استعمال کرتے ہیں۔ اس قسم کے عنصر کی تفصیلات کم از کم 2 µm نکل ہے۔

کنیکٹر

غیر الیکٹرولائٹک نکل/گولڈ وسرجن سرکٹ بورڈز کی تیاری میں استعمال کیا جاتا ہے جس میں اسپرنگ فٹ ، پریس فٹ ، کم پریشر سلائیڈنگ اور دیگر نان ویلڈڈ کنیکٹر ہوتے ہیں۔

پلگ ان کنیکٹرز کو طویل جسمانی استحکام کی ضرورت ہوتی ہے۔ ان معاملات میں ، پی سی بی ایپلی کیشنز کے لیے نان الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگز کافی مضبوط ہوتی ہیں ، لیکن سونے کا وسرجن نہیں ہوتا۔ بہت پتلا خالص سونا (60 سے 90 Knoop) بار بار رگڑ کے دوران نکل سے رگڑ جائے گا۔ جب سونے کو ہٹا دیا جاتا ہے ، بے نقاب نکل تیزی سے آکسائڈائز کرتا ہے ، جس کے نتیجے میں رابطہ مزاحمت میں اضافہ ہوتا ہے۔

غیر الیکٹرولائٹک نکل کوٹنگ/سونے کا وسرجن پلگ ان کنیکٹرز کے لیے بہترین انتخاب نہیں ہوسکتا ہے جو کہ مصنوعات کی زندگی بھر میں ایک سے زیادہ داخلیاں برداشت کرتے ہیں۔ کثیر مقصدی کنیکٹر کے لیے نکل/پیلیڈیم/سونے کی سطحوں کی سفارش کی جاتی ہے۔

رکاوٹ کی تہہ۔

غیر الیکٹرولائٹک نکل پلیٹ میں تین رکاوٹ تہوں کا کام کرتا ہے: 1) تانبے کے سونے میں پھیلاؤ کو روکنے کے لیے۔ 2) نکل سے سونے کے پھیلاؤ کو روکنے کے لیے۔ 3) نکل کا ذریعہ Ni3Sn4 انٹر میٹالک مرکبات۔

تانبے سے نکل تک کا پھیلاؤ۔

نکل کے ذریعے تانبے کی منتقلی کے نتیجے میں تانبے کا سوراخ سطحی سونے میں ہو جائے گا۔ تانبا جلدی سے آکسائڈ ہو جائے گا ، جس کے نتیجے میں اسمبلی کے دوران ویلڈیبلٹی خراب ہو جائے گی ، جو نکل نکلنے کی صورت میں ہوتی ہے۔ اسٹیل کے دوران اور اسمبلی کے دوران جب پلیٹ کے دوسرے علاقوں کو ویلڈ کیا گیا ہو تو ہجرت اور خالی پلیٹوں کے پھیلاؤ کو روکنے کے لیے نکل کی ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا ، رکاوٹ پرت کی درجہ حرارت کی ضرورت 250 below C سے ایک منٹ سے بھی کم ہے۔

ٹرن اور اوون 6 نے تانبے اور سونے پر مختلف رکاوٹ تہوں کے اثر کا مطالعہ کیا ہے۔ انہوں نے پایا کہ “… 400 ° C اور 550 ° C پر تانبے کی پارگمیتا اقدار کا موازنہ ظاہر کرتا ہے کہ 8-10 os فاسفورس مواد کے ساتھ ہیکسا ویلنٹ کرومیم اور نکل سب سے مؤثر رکاوٹ تہوں کا مطالعہ کیا گیا ہے۔ (ٹیبل 3)

جدول 3. نکل سے سونے تک تانبے کا دخول۔

نکل موٹائی 400 ° C 24 گھنٹے 400 ° C 53 گھنٹے 550 ° C 12 گھنٹے۔

0.25 µm 1 µm 12 µm 18 µm۔

0.50 µm 1 µm 6 µm 15 µm۔

1.00 µm 1 µm 1 µ M 8 µm۔

2.00 µm غیر بازی غیر پھیلاؤ غیر پھیلاؤ۔

Arrhenius مساوات کے مطابق ، کم درجہ حرارت پر بازی تیزی سے سست ہے۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ اس تجربے میں نان الیکٹرولیٹک نکل الیکٹروپلیٹڈ نکل سے 2 سے 10 گنا زیادہ موثر تھا۔ ٹرن اور اوون بتاتے ہیں کہ “… A (8٪) 2µm (80µinch) اس ملاوٹ کی تانبے کے پھیلاؤ کو نہ ہونے کے برابر لے جاتا ہے۔

درجہ حرارت کے اس انتہائی ٹیسٹ سے ، کم از کم 2µm کی نکل کی موٹائی ایک محفوظ تصریح ہے۔

نکل سے سونے کا پھیلاؤ۔

نان الیکٹرولائٹک نکل کی دوسری ضرورت یہ ہے کہ نکل سونے سے رنگے ہوئے “اناج” یا “باریک سوراخ” سے ہجرت نہ کرے۔ اگر نکل ہوا کے ساتھ رابطے میں آتا ہے ، تو یہ آکسائڈائز ہو جائے گا. نکل آکسائڈ فروخت کے قابل نہیں ہے اور بہاؤ کے ساتھ ہٹانا مشکل ہے۔

نکل اور سونے پر کئی مضامین ہیں جو سیرامک ​​چپ کیریئر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ یہ مواد طویل عرصے تک اسمبلی کے انتہائی درجہ حرارت کو برداشت کرتا ہے۔ ان سطحوں کے لیے ایک عام ٹیسٹ 500 منٹ کے لیے 15 ° C ہے۔

نکل آکسیکرن کو روکنے کے لیے فلیٹ نان الیکٹرولیٹک نکل/سونے سے رنگے ہوئے سطحوں کی صلاحیت کا جائزہ لینے کے لیے ، درجہ حرارت کی عمر کی سطحوں کی ویلڈیبلٹی کا مطالعہ کیا گیا۔ مختلف گرمی/نمی اور وقت کے حالات کا تجربہ کیا گیا۔ ان مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ نکل کو سونے کو چھین کر مناسب طریقے سے محفوظ کیا جاتا ہے ، جو طویل عمر کے بعد اچھی ویلڈیبلٹی کی اجازت دیتا ہے۔

نکل سے سونے کا پھیلاؤ کچھ معاملات میں اسمبلی کے لیے ایک محدود عنصر ہو سکتا ہے ، جیسے گولڈ تھرمل سونک وائر بونڈنگ۔ اس درخواست میں ، نکل/سونے کی سطح نکل/پیلیڈیم/سونے کی سطح سے کم ترقی یافتہ ہے۔ Iacovangelo نے نکل اور سونے کے درمیان ایک رکاوٹ پرت کے طور پر پیلیڈیم کی بازی کی خصوصیات کی چھان بین کی اور پایا کہ 0.5µm پیلیڈیم انتہائی درجہ حرارت پر بھی ہجرت کو روکتا ہے۔ اس مطالعے نے یہ بھی ظاہر کیا ہے کہ 2.5 ° C پر 15 منٹ کے دوران آوگر سپیکٹروسکوپی کے ذریعہ 500µm نکل/پیلاڈیم کے ذریعے تانبے کا کوئی پھیلاؤ نہیں تھا۔

نکل ٹن انٹرجنیرک کمپاؤنڈ۔

سرفیس ماؤنٹ یا ویو سولڈرنگ آپریشن کے دوران ، پی سی بی کی سطح سے ایٹموں کو سولڈر ایٹم کے ساتھ ملایا جائے گا ، یہ دھات کی پھیلاؤ کی خصوصیات اور “انٹر میٹالک کمپاؤنڈز” (ٹیبل 4) بنانے کی صلاحیت پر منحصر ہے۔

جدول 4. ویلڈنگ میں پی سی بی مواد کی وسعت۔

دھاتی درجہ حرارت dif C پھیلاؤ (ches انچ/ ایس ای سی)

سونا 450 486 117.9 167.5۔

تانبا 450 525 4.1 7.0۔

پیلیڈیم 450 525 1.4 6.2۔

نکل 700 1.7۔

نکل/گولڈ اور ٹن/لیڈ سسٹم میں ، سونا فوری طور پر ڈھیلے ٹن میں گھل جاتا ہے۔ سولڈر Ni3Sn4 انٹر میٹالک مرکبات تشکیل دے کر بنیادی نکل سے مضبوط منسلک ہوتا ہے۔ کافی نکل جمع کیا جانا چاہیے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ سولڈر تانبے کے نیچے نہیں پہنچے گا۔بدر کی پیمائش سے پتہ چلتا ہے کہ رکاوٹ کو برقرار رکھنے کے لیے 0.5µm سے زیادہ نکل کی ضرورت نہیں تھی ، یہاں تک کہ چھ سے زیادہ درجہ حرارت کے چکروں میں بھی۔ در حقیقت ، زیادہ سے زیادہ انٹر میٹالک پرت کی موٹائی 0.5µm (20µinch) سے کم ہے۔

غریب

غیر الیکٹرولائٹک نکل/سونا حال ہی میں ایک عام فائنل پی سی بی سطح کی کوٹنگ بن گیا ہے ، لہذا صنعتی طریقہ کار اس سطح کے لیے موزوں نہیں ہوسکتے ہیں۔ ایک نائٹرک ایسڈ بھاپ کا عمل الیکٹرولائٹک نکل/سونے کی سوراخ کی جانچ کے لیے دستیاب ہے جو پلگ ان کنیکٹر کے طور پر استعمال ہوتا ہے (IPC-TM-650 2.3.24.2) 9۔ غیر الیکٹرولائٹک نکل/امپریشن اس ٹیسٹ کو پاس نہیں کرے گا۔ ایک یورپی پوروسٹی سٹینڈرڈ تیار کیا گیا ہے جو پوٹاشیم فیریکانائیڈ کا استعمال کرتے ہوئے فلیٹ سطحوں کی نسبتا por سوراخ کا تعین کرتا ہے ، جو کہ فی مربع ملی میٹر سوراخوں کے لحاظ سے دیا جاتا ہے (کیڑے /ملی میٹر 2) ایک اچھی فلیٹ سطح پر 10 x میگنیفیکیشن پر 100 سے کم سوراخ فی مربع ملی میٹر ہونا چاہیے۔

اختتام

پی سی بی مینوفیکچرنگ انڈسٹری لاگت ، سائیکل ٹائم اور مادی مطابقت کی وجوہات کی بناء پر بورڈ میں جمع نکل کی مقدار کو کم کرنے میں دلچسپی رکھتی ہے۔ کم سے کم نکل کی تفصیلات سونے کی سطح پر تانبے کے پھیلاؤ کو روکنے ، ویلڈ کی اچھی طاقت کو برقرار رکھنے اور رابطے کی مزاحمت کو کم رکھنے میں مدد فراہم کریں۔ زیادہ سے زیادہ نکل کی تفصیلات پلیٹ مینوفیکچرنگ میں لچک کی اجازت دیں ، کیونکہ ناکامی کے کوئی سنجیدہ طریقے موٹے نکل کے ذخائر سے وابستہ نہیں ہیں۔

آج کے بیشتر سرکٹ بورڈ ڈیزائنوں کے لیے ، 2.0µm (80µinches) کی نان الیکٹرولیٹک نکل کوٹنگ کم از کم نکل کی موٹائی درکار ہے۔ عملی طور پر ، نکل موٹائیوں کی ایک حد پی سی بی کے پروڈکشن لاٹ پر استعمال کی جائے گی (شکل 2)۔ نکل موٹائی میں تبدیلی غسل کیمیکل کی خصوصیات میں تبدیلی اور خودکار لفٹنگ مشین کے رہائشی وقت میں تبدیلی کے نتیجے میں ہوگی۔ کم از کم 2.0µm کو یقینی بنانے کے لیے ، اختتامی صارفین کی وضاحتیں 3.5µm ، کم از کم 2.0µm ، اور زیادہ سے زیادہ 8.0µm کی ضرورت ہونی چاہئیں۔

نکل موٹائی کی یہ مخصوص رینج لاکھوں سرکٹ بورڈز کی پیداوار کے لیے موزوں ثابت ہوئی ہے۔ رینج آج کے الیکٹرانکس کی ویلڈیبلٹی ، شیلف لائف اور رابطہ کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔ چونکہ اسمبلی کی ضروریات ایک پروڈکٹ سے دوسری پروڈکٹ میں مختلف ہوتی ہیں ، اس لیے ہر مخصوص ایپلیکیشن کے لیے سطح کوٹنگز کو بہتر بنانے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔