PCB paviršiaus apdorojimo procesas turi lemiamą reikšmę gaminių veikimui ir patikimumui. Dėl gero laidumo, puikaus litavimo ir išskirtinio atsparumo korozijai beelektrinis nikeliavimo / panardinimo aukso procesas tapo pageidaujamu sprendimu apdorojant PCB paviršių daugeliui aukščiausios klasės -elektroninių gaminių. ĮENIG procesasnikelio ir aukso sluoksnių storio kontrolė yra pagrindinis elementas, užtikrinantis dangos kokybę ir veikimą, todėl labai svarbu griežtai laikytis atitinkamų storio kontrolės specifikacijų.
1, proceso principas ir dangos funkcijos išdėstymas
ENIG procesas baigiamas dviem etapais: beelektrinis nikeliavimas ir panardinamasis auksavimas
Nikelio sluoksnio nusodinimo mechanizmas: naudojant savaimines katalizines reakcijas, kad ant vario paviršiaus susidarytų 3–6 μm nikelio sluoksnis, kuris tarnauja kaip difuzijos barjeras, neleidžiantis lydmetalio jungties trapumo, kurį sukelia vario alavo interdifuzija, kartu užtikrinant mechaninį atramos stiprumą.
Aukso sluoksnio padengimas: poslinkio reakcijos būdu ant nikelio sluoksnio paviršiaus nusodinamas plonas 0,05-0,1 μm aukso sluoksnis, izoliuojantis nikelio sluoksnį nuo sąlyčio su oru ir užtikrinantis ilgalaikį suvirinamumą bei stabilų laidumą.
2, pagrindinis nikelio sluoksnio storio valdymo standartas
(1) Storio riba ir rizikos analizė
Idealus valdymo diapazonas: 4-5 μm
Apatinės ribos rizika (<3 μ m): diffusion barrier failure, solder joint cracking due to excessive generation of Cu Sn intermetallic compounds.
Upper limit risk (>6 μm): Dėl dangos įtampos padidėjimo kyla lupimo pavojus ir padidėja gamybos sąnaudos.
(2) Fosforo kiekio įtaka dangos veikimui
Vidutinis fosforo nikelio sluoksnis (6% -9%): pasižymi geriausiomis visapusiškomis savybėmis, smulkia ir vienoda kristalų struktūra, subalansuojančiu suvirinamumą ir atsparumą korozijai bei stipriu storio kontrolės stabilumu.
High phosphorus nickel layer (>10 %): Puikus atsparumas korozijai, bet prastas drėkinimas, todėl reikia tiksliai kontroliuoti tokius parametrus kaip dengimo tirpalo temperatūra (88 ± 2 laipsniai) ir pH vertė (4,8–5,0).
Mažo fosforo nikelio sluoksnis (1% -5%): pasižymi magnetinėmis savybėmis, bet silpnu atsparumu korozijai, tinka specifiniams funkciniams scenarijams.
3, pagrindiniai aukso sluoksnio storio valdymo taškai
(1) Storio tikslumas ir gedimo rizika
Tikslinis valdymo diapazonas: 0,07 ± 0,01 μm
Apatinės ribos rizika (<0.05 μ m): The oxidation rate of the nickel layer is accelerated, and the wettability decreases during welding, causing false welding problems.
Upper limit risk (>0,12 μm): per didelis Au Sn intermetalinių junginių susidarymas, padidėjęs litavimo jungčių trapumas ir brangiųjų metalų sąnaudos.
(2) Proceso valdymo technologijos schema
Impulsinio panardinimo aukso procesas: naudojant segmentuotus impulsinius signalus aukso jonų nusėdimo greičiui reguliuoti ir EDX internetinę stebėjimo sistemą, skirtą parametrų kalibravimui realiuoju laiku{0}}, užtikrinamas storio stabilumas.
Parametrų dinaminis optimizavimas: nustatykite panardinimo laiką, impulsų dažnį ir darbo ciklą, atsižvelgdami į įrangos charakteristikas, pvz., valdykite vieną aukso nusodinimo kiekį iki tikslinės vertės per impulsų ciklą.
4, storio aptikimo sistema ir kokybės kontrolė
(1) Daugiamačio aptikimo technologijos taikymas
Rentgeno spindulių fluorescencinė spektroskopija: neardomas greitas aptikimas, tinkamas stebėti realiu laiku-didelio-ploto dangos storį gamybos linijose.
Skenuojamojo elektroninio mikroskopo energijos spektro analizė: mikroskopinio lygio aptikimo metodas, naudojamas dangų struktūrai stebėti ir tiksliai išmatuoti storį, tinkamas aukštos kokybės{0}}produkto kokybei patikrinti.
Kuloninis metodas: didelio{0}}tikslumo aptikimas, pagrįstas elektrocheminio tirpimo principu. Nors tai yra destruktyvus aptikimas, jis tinkamas laboratoriniams procesų tyrimams ir mėginių ėmimui.
(2) Visos proceso kokybės kontrolės priemonės
Mėginių ėmimo ir tikrinimo mechanizmas: kiekvienos produktų partijos mėginių ėmimo santykis yra didesnis arba lygus 5%, o bandymų dažnis padidinamas atliekant pagrindinius procesus, tokius kaip nikeliavimas ir panardinimas į auksą.
Įrangos eksploatavimo ir priežiūros sistema: Reguliariai kalibruokite dengimo bako temperatūros valdymo sistemą ir maišymo įrenginį, realiu laiku stebėkite nikelio ir aukso jonų koncentraciją dengimo tirpale ir papildykite eksploatacines medžiagas.
Išimčių tvarkymo procesas: kai storis viršija leistiną nuokrypį, atitinkamai pakoreguokite proceso parametrus (pvz., pailginkite reakcijos laiką, jei nikelio sluoksnis per plonas, ir sutrumpinkite panardinimo laiką, jei aukso sluoksnis per storas), ir stebėkite bei patikrinkite tolesnius gaminius.
Nikelio aukso sluoksnio storio kontrolė ENIG procese yra pagrindinė grandis, užtikrinanti PCB veikimą. Paaiškinus storio standartus, optimizuojant proceso parametrus, integruojant pažangias aptikimo technologijas ir įgyvendinant griežtą kokybės kontrolę, galima veiksmingai išvengti tokių pavojų kaip difuzijos gedimas ir lydmetalio jungčių trapumas, pagerinant elektroninių gaminių patikimumą ir nuoseklumą.