Technologie PCB - 2 problèmes potentiels avec les Pads PCB de traitement de surface enig?

Avec la popularité des smartphones, la miniaturisation de l'électronique et les exigences de l'Union européenne pour les processus sans plomb, le processus de traitement de surface de nickel imprégné d'or (enig) est plus simple et moins coûteux que les autres processus de traitement de surface. En outre, il a une excellente répétabilité, une bonne planéité, convient pour les pièces de pied minces, un stockage à long terme et n'est pas facile à oxyder. Par conséquent, de plus en plus de produits électroniques choisissent enig pour leur traitement de surface de PCB.

Ainsi, lorsque de nombreuses personnes trouvent des pièces qui tombent ou qui sont mal soudables lorsqu’elles utilisent un traitement de surface enig (nickel DIP Gold) sur une plaque, le premier problème qui leur vient à l’esprit est souvent le « nickel noir », également appelé « Black pad ». Cependant, il semble que peu de gens comprennent vraiment ce que signifie « nickel noir» ou « Black pad», de sorte que cet article tente de discuter du « nickel noir» ou du « Black pad» de l'enig du point de vue de la compréhension de l'ours de travail.

Le « nickel noir » d’enig se compose essentiellement de deux composants principaux: « phosphore » et « oxyde de nickel ».

Le "phosphore" provient d'une couche de nickelage chimique. Lors du déplacement ultérieur de « l'Or» et du nickel chimique, comme le « phosphore» ne réagit pas, il reste entre les couches d'or et de nickel, formant une richesse en phosphore. Délaminage et enfin formation de l'effet de fragilisation sur la résistance à la soudure.

L'oxyde de nickel est essentiellement constitué d'une formule chimique complexe nixoy (X et y sont des nombres). La raison en est que, lors de la réaction de substitution par trempage d'or à la surface du nickel, il se produit une réaction d'oxydation excessive (le nickel métallique se transforme en ions nickel), c'est - à - dire une « oxydation » généralisée, et le dépôt irrégulier d'atomes « d'or » de très grande taille (rayon des atomes d'or 144 PM) conduit à la formation d'un arrangement grossier, rugueux et poreux des grains, Cela signifie que la couche « or » ne peut pas être entièrement recouverte. La couche de "NICKEL" reposant sur le fond permet d'exposer la couche de nickel à l'air pour continuer l'oxydation, de sorte que la rouille de nickel se forme progressivement sous la couche d '"or" et finit par entraver le soudage.

Comme la plupart des soudures, telles que sac305, sac3005, snbi, snbiag, etc., sont essentiellement à base d'étain (SN), l'étain et le nickel (ni) de l'enig forment des IMC ni3sn4 (composés courants) Lorsque la carte est chauffée par un four à reflux. Si la couche de nickel est oxydée, il sera difficile de former un IMC idéal. Même si elle peut à peine se former, l'IMC est intermittente et inégale. Cela entraînera une diminution de la résistance de la soudure, tout comme les murs de briques ou les briques revêtues de ciment. Le ciment entre les murs et les murs de briques est comme IMC. Si certains endroits ne sont pas cimentés, la Force des murs devient fragile. C'est la même raison.

En effet, le traitement de surface des cartes est également disponible en « Nickel - Dipped Palladium ((enepig) »), un traitement de surface qui permet de supprimer efficacement les problèmes de génération de « nickel noir / Plots noirs », mais qui n'est actuellement adopté que par les industries des cartes haut de gamme, CSP ou BGA en raison de son coût relativement élevé.

Deux problèmes potentiels avec les Pads enig et leur prévention

Processus de base enig

L'un des plus grands avantages du traitement de surface des cartes PCB par enig est la simplicité du processus de fabrication des cartes. En principe, il suffit d'utiliser deux agents chimiques (nickelage chimique et eau d'or acide) et, bien sûr, d'autres agents sont nécessaires. Le processus de traitement de surface enig est généralement d'abord nickelé chimiquement sur les plots de cuivre, en contrôlant le temps et la température pour contrôler l'épaisseur de la couche de nickel; Le tampon de nickel est ensuite immergé dans de l'eau d'or acide à l'aide de l'activité de nickel frais qui vient d'être déposée. La réaction de déplacement chimique déplace l'or de la solution à la surface du plot, une partie du nickel de la surface étant dissoute dans l'eau d'or. L '"or" déplacé recouvre progressivement la couche de nickel jusqu'à ce qu'elle soit complètement recouverte, la réaction de déplacement s'arrête automatiquement et le nettoyage de la saleté de la surface du plot est terminé. À ce stade, le placage d'or est généralement d'environ 0,05 µm (2u ") ou plus mince, de sorte que le processus enig est très facile à contrôler et relativement peu coûteux (par rapport au nickel et à l'or plaqués).

Formation de nickel noir et ses dangers

La qualité de la couche de nickel dépend principalement de la formulation de la solution de nickelage et du contrôle de la température lors du dépôt chimique, qui a bien sûr également une certaine relation avec le processus de traitement de l'eau d'or acide. Le processus de nickelage chimique consiste à obtenir un placage par réaction autocatalytique d'hypophosphites et de sels de nickel à la surface des plots. Le placage contiendra une certaine quantité de « phosphore (p) ». De nombreuses études ont montré que le phosphore (p) dans le placage est normal. La proportion de phosphore devrait être comprise entre 7 et 10%. Si la formulation de la solution de placage n'est pas maintenue immédiatement ou si la température est hors de contrôle, la teneur en phosphore s'écarte de cette plage normale. Lorsque la teneur en phosphore est faible, le revêtement sera très facile lorsque la teneur en phosphore est élevée, la dureté du revêtement formé augmentera considérablement, ce qui réduira sa soudabilité et affectera gravement la formation de points de soudure fiables. Si la teneur en phosphore dans la couche de nickelage est faible et que le placage d'or par réaction de déplacement chimique n'est pas correctement traité, si l'on obtient une couche de placage d'or fortement fissurée, l'eau d'or acide sera inévitablement difficile à éliminer lors du nettoyage ultérieur, ce qui entraînera une exposition à l'air. On forme enfin du nickel noir, ce que l'on appelle des plots noirs.

Formation d'une couche riche en phosphore et ses dangers

Les Plots de traitement de surface enig, dans le processus de soudage, le véritable alliage avec la pâte à souder est le « nickel» enig, dont l'alliage composé Intermétallique typique (IMC) est le ni3sn4, le phosphore dans le nickelage ne participe pas à la métallisation, mais dans la couche de nickel, le phosphore représente une certaine proportion et est réparti uniformément. De cette façon, après la participation du nickel à l'alliage, l'excès local de phosphore s'enrichit et se concentre sur les bords de la couche d'alliage, formant une couche riche en phosphore. Si la couche riche en phosphore est trop épaisse, sa résistance sera considérablement réduite. Lorsque les points de soudure sont touchés par des contraintes externes, la destruction doit d'abord être effectuée à partir du maillon le plus faible, et la couche riche en phosphore peut être le maillon le plus faible. La fiabilité de ces points sera certainement affectée de manière significative.

Lutte contre la couche noire riche en nickel - phosphore

Bien que la formation de nickel noir et l'apparition de couches riches en phosphore soient très cachées, elles peuvent être difficiles à détecter et à prévenir par des moyens généraux. Mais lorsque nous comprenons pourquoi, nous pouvons trouver des moyens efficaces de prévention et de contrôle.

Pour la formation de nickel noir, l'objectif principal de la phase de fabrication est de maintenir le placage et de contrôler la température du processus afin que les proportions de nickel et de phosphore dans le placage soient optimales. L'eau d'or acide nécessite également un bon entretien et doit être ajustée en temps opportun lorsque la corrosion est trop forte.

Pour les utilisateurs,

1. La meilleure méthode est d'observer microscopiquement le traitement de surface des plots avec un microscope électronique à balayage (SEM), principalement pour vérifier s'il y a des fissures dans le revêtement d'or, et d'analyser par EDS si la proportion de phosphore dans le revêtement de nickel est dans la plage normale;

2. Deuxièmement, vous pouvez choisir un pad typique pour le soudage à la main et mesurer la Force Push - pull du point de soudure. Lorsque la force de poussée - pull est jugée anormale, il peut y avoir présence de nickel noir;

3. La dernière méthode consiste à effectuer un essai de corrosion au gaz acide sur un échantillon enig. Si une poudre ou une décoloration est trouvée à la surface de l'échantillon enig, cela signifie que le revêtement d'or sur les Plots est fissuré, ce qui signifie qu'il peut y avoir du nickel noir.

Parmi ces méthodes, la plus pratique et la plus rapide devrait être la seconde, qui est simple et facile à mettre en œuvre. Grâce à ces méthodes, les problèmes peuvent être détectés le plus tôt possible avant l'utilisation des cartes enig, ce qui évite la production d'un grand nombre de composants de cartes présentant des problèmes de fiabilité, minimisant ainsi les pertes.

Pour la production de couches riches en phosphore, lorsque les proportions de phosphore et de nickel dans la couche de nickelage sont appropriées, il s'agit principalement de contrôler le processus de soudage, de contrôler le temps et la température de soudage et de contrôler l'épaisseur du composé Intermétallique à une valeur optimale de 1 à 2 microns (µm), lorsque des composés intermétalliques surépais (IMC) sont produits, Une couche trop épaisse riche en phosphore est nécessairement enrichie.