Tecnología de PCB - ¿¿ dos problemas potenciales en la almohadilla de PCB de tratamiento de superficie de enig?

Con la popularización de los teléfonos inteligentes, la miniaturización de los productos electrónicos y los requisitos de la UE para los procesos sin plomo, el proceso de tratamiento de superficie de la inmersión de níquel (enig) es más simple y barato que otros procesos de tratamiento de superficie. Además, tiene una excelente repetibilidad, una buena planitud, es adecuado para piezas de pies delgados, almacenamiento a largo plazo y no es fácil de oxidar. Por lo tanto, cada vez más productos electrónicos eligen enig como su tratamiento de superficie de pcb.

Por lo tanto, cuando muchas personas usan el tratamiento de superficie enig (inmersión de níquel) en la placa para encontrar que la pieza cae o tiene poca soldabilidad, el primer problema que se le ocurre suele ser el "níquel negro", también conocido como "almohadilla negra". Sin embargo, parece que pocas personas realmente entienden el significado de "níquel negro" o "almohadilla negra", por lo que este artículo intenta discutir el "níquel negro" o "almohadilla negra" de enig desde la perspectiva de la comprensión del oso de trabajo.

El "níquel negro" de enig tiene básicamente dos componentes principales: "fósforo" y "óxido de níquel".

El "fósforo" proviene de la capa de níquel sin electrodomésticos. Durante el posterior reemplazo del "oro" y el níquel químico, debido a que el "fósforo" no reacciona, se queda entre la capa de oro y la capa de níquel, formando un rico fósforo. Estratificación y, finalmente, formación de la influencia de la fragilidad en la resistencia a la soldadura.

El "óxido de níquel" está compuesto básicamente por una fórmula química compleja, nixoy (x e y son números). La razón fundamental es que durante la reacción de sustitución de inmersión en oro en la superficie del níquel se produjo una reacción de oxidación excesiva en la superficie del níquel (el níquel metálico se convirtió en iones de níquel). esta es una "oxidación" generalizada, y la deposición irregular de átomos de "oro" muy grandes (radio atómico de oro 144pm) provocó la formación de una disposición de granos gruesos, sueltos y porosos, Esto significa que la capa "oro" no se puede cubrir completamente. La capa de "níquel" que permanece en la parte inferior permite que la capa de níquel se exponga al aire para seguir oxidando, por lo que el óxido de níquel se forma gradualmente bajo la capa de "oro", lo que eventualmente dificulta la soldadura.

Debido a que la mayoría de las soldadura, como sac305, sac305, snbi, snbiag, etc., se basan básicamente en estaño (sn), cuando la placa de circuito se calienta por un horno de retorno, el níquel (ni) de estaño y enig forma ni3sn4 IMC (compuesto común). Si la capa de níquel se oxida, será difícil formar el IMC ideal. Incluso si apenas se forma, el IMC es intermitente y desigual. Esto provocará una menor resistencia a la soldadura, al igual que paredes de ladrillo o ladrillos recubiertos de cemento. El cemento entre las paredes y las paredes de ladrillo es como el imc. Si algunos lugares no están cementados, la resistencia de las paredes se vuelve frágil. Es la misma razón.

De hecho, el tratamiento de superficie de las placas de circuito también tiene "paladio impregnado de níquel ((enepig)", un tratamiento de superficie que puede frenar eficazmente los problemas generados por las "almohadillas negras de níquel / negro", pero debido a su coste relativamente caro, actualmente solo se utilizan en las industrias de placas de alta gama, CSP o bga.

Dos problemas potenciales de las almohadillas enig y su prevención

Procesos básicos de enig

Una de las mayores ventajas del tratamiento de superficie de la placa de circuito impreso por enig es que el proceso de fabricación de la placa de circuito es simple. En principio, solo se necesitan dos productos químicos (níquel químico y agua dorada ácida) para completarlo y, por supuesto, se necesitan otros. El proceso de tratamiento de superficie de enig generalmente consiste en el recubrimiento químico de níquel en la almohadilla de cobre primero, controlando el espesor de la capa de níquel controlando el tiempo y la temperatura; Luego, la almohadilla de níquel se sumerge en agua de oro ácido con la actividad de níquel fresco recién depositada. La reacción de reemplazo químico reemplaza el oro de la solución a la superficie de la almohadilla, y parte del níquel de la superficie se disuelve en agua de oro. El "oro" reemplazado cubrirá gradualmente la capa de níquel hasta que la capa de níquel esté completamente cubierta, la reacción de reemplazo se detendrá automáticamente y la suciedad en la superficie de la almohadilla se puede completar después de limpiar. En este momento, la capa dorada suele ser de solo unos 0,05 um (2u ") o más delgada, por lo que el proceso enig es muy fácil de controlar y es relativamente barato (en comparación con el níquel y el oro).

La formación del níquel negro y sus peligros

La calidad de la capa de níquel depende principalmente de la fórmula de la solución de níquel y el control de temperatura durante el proceso de deposición química, por supuesto, esto también tiene cierta relación con el proceso de tratamiento de agua de oro ácido. El proceso de recubrimiento químico de níquel consiste en obtener el recubrimiento a través de una reacción autocatalítica de hipofosfato y sal de níquel en la superficie de la almohadilla. El recubrimiento contendrá una cierta cantidad de "fósforo (p)". Muchos estudios han demostrado que el fósforo (p) en el recubrimiento es normal. la proporción de fósforo debe oscilar entre el 7% y el 10%. Si la fórmula de la solución de galvanoplastia no se puede mantener inmediatamente o la temperatura está fuera de control, el contenido de fósforo se desviará de este rango normal. Cuando el contenido de fósforo es bajo, el recubrimiento será muy fácil cuando el contenido de fósforo es alto, y la dureza del recubrimiento formado aumentará significativamente, lo que reducirá su soldabilidad y afectará seriamente la formación de puntos de soldadura confiables. Si el contenido de fósforo en el recubrimiento de níquel es bajo y el recubrimiento de oro por reacción de reemplazo químico no se trata adecuadamente, si se obtiene un recubrimiento de oro agrietado en grandes cantidades, el agua dorada ácida será inevitablemente difícil de eliminar durante el proceso de limpieza posterior, lo que provocará la exposición al aire. la corrosión del recubrimiento de níquel se acelera, Finalmente se forma níquel negro, la llamada almohadilla negra.

Formación de capas ricas en fósforo y sus peligros

La almohadilla de tratamiento de superficie de enig, durante el proceso de soldadura, la verdadera aleación con pasta de soldadura es el "níquel" en enig, su aleación típica de compuesto intermetálico (imc) es ni3sn4, y el fósforo en el níquel no participa en la metalización, pero en la capa de níquel, el fósforo representa un cierto porcentaje y se distribuye uniformemente. De esta manera, después de que el níquel participa en la aleación, el exceso local de fósforo se enriquece y se concentra en el borde de la capa de aleación, formando una capa rica en fósforo. Si la capa rica en fósforo es demasiado gruesa, su resistencia se reducirá considerablemente. Cuando el punto de soldadura se ve afectado por tensiones externas, primero debe ser destruido desde el eslabón más débil, y la capa rica en fósforo puede ser el eslabón más débil. La fiabilidad de estos puntos definitivamente se verá afectada significativamente.

Prevención y control de la Capa negra rica en níquel y fósforo

Aunque la formación de níquel negro y la aparición de capas ricas en fósforo tienen una fuerte ocultación, puede ser difícil de detectar y prevenir por medios Generales. Pero cuando entendemos las razones, podemos encontrar métodos efectivos de prevención y control.

Para la formación de níquel negro, el objetivo principal de la fase de fabricación es mantener el baño y controlar la temperatura del proceso, manteniendo la proporción óptima de níquel y fósforo en el recubrimiento. El agua dorada ácida también necesita un buen mantenimiento y debe ajustarse a tiempo cuando la corrosividad es demasiado Fuerte.

Para los usuarios,

1. la mejor manera es observar microscópicamente el tratamiento de la superficie de la almohadilla con un microscopio electrónico de barrido (sem), comprobar principalmente si hay grietas en la capa dorada y analizar si la proporción de fósforo en la capa de níquel está dentro del rango normal con des;

2. en segundo lugar, puede elegir una almohadilla típica para la Soldadura manual y medir la resistencia de empuje y tracción de la soldadura. Cuando se detecta una intensidad de empuje y tracción anormal, puede haber níquel negro;

3. el último método es realizar una prueba de corrosión por gas ácido en una muestra de enig. Si se encuentra polvo o decoloración en la superficie de la muestra de enig, significa que el recubrimiento de oro en la almohadilla se rompe, lo que significa que puede haber níquel Negro.

De estos métodos, el más conveniente y rápido debería ser el segundo, que es simple y fácil de implementar. Con estos métodos, los problemas se pueden detectar lo antes posible antes de usar la placa de circuito enig, evitando la producción de un gran número de componentes de la placa de circuito con problemas de fiabilidad, minimizando así las pérdidas.

Para la producción de capas ricas en fósforo, cuando la proporción de fósforo y níquel en la capa de níquel es adecuada, se trata principalmente de controlar el proceso de soldadura, controlar el tiempo y la temperatura de soldadura y controlar el espesor del compuesto intermetálico en la mejor de 1 - 2 micras (um), cuando se produce un compuesto intermetálico demasiado grueso (imc), La capa demasiado gruesa de fósforo rico inevitablemente se enriquecerá.