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전기 도금과 무전 해 도금의 장점은 무엇입니까?
소개하다
전자 장비의 회로 설계가 점점 더 복잡해지면서 회로 밀도가 높아지고, 분리된 회로와 결합점이 많아지면서, 많은 복잡한 인쇄판들은 최종 표면 마무리 공정에 더 많은 기능이 필요합니다. 즉, 이 제조 프로세스를 통해 코팅에 더 가는 선, 더 작은 구멍 및 더 평평한 용접 영역이 있을 뿐만 아니라 용접, 결합 가능, 긴 수명 및 낮은 접촉 저항이 있는 코팅을 만들 수 있습니다. [1]
현재 금실 본딩에 적합한 금도금 공정은 니켈/소프트 도금으로, 도금이 부드럽고 순도가 높은 99.99% 에 달할 뿐만 아니라 납땜성과 금실 본딩 기능도 우수합니다. 아깝게도 전기도금형에 속하여 비전도선의 인쇄판에 사용할 수 없다. 다층판의 모든 노선을 통도한 후 회복하려면 많은 인력과 물력을 소모해야 하며, 때로는 거의 실현할 수 없을 때가 있다. [2] 또한 전기 도금할 때 도금 금층의 두께는 전류 밀도의 변화에 따라 변한다. 최저 전류의 두께를 보장하기 위해 고전류 밀도 아래의 코팅이 필요한 두께를 초과하므로 비용이 증가할 뿐만 아니라 후속 표면 설치에 문제가 있습니다.
무전 해 니켈 도금/교체 도금은 비전도선의 인쇄판에 사용할 수 있는 완전 도금 공정입니다. 이 코팅 조합은 납땜성이 뛰어나지만 알루미늄 와이어 결합에만 적용되며 금실 결합에는 적용되지 않습니다. 통상적인 교체 도금액은 약산성으로 화학니켈-인 (Ni2P) 을 부식시켜 교체 도금층을 형성하고 인을 화학니켈 도금층 표면에 남겨 검은 쿠션을 형성하는데, 용접에서 종종 땜납 접합이 고장나거나 금층이 벗겨진다. 금도금 시간을 연장하고 금층 두께를 늘려 이러한 문제를 해결하려고 시도하면서 금층의 결합력과 접착작용이 현저히 낮아졌다. [3]
무전 해 니켈 도금/팔라듐 도금/변위 도금도 비전도선 인쇄판에 사용할 수 있는 전도금 공정이며, 뛰어난 본딩 기능을 갖추고 있지만 용접성은 좋지 않습니다. 이런 신공예를 개발하는 초기 목적은 금을 값싼 텅스텐으로 대체하는 것이다. 하지만 최근 몇 년 동안 팔라듐 가격은 3 배 이상 치솟아 금 가격의 3 배 이상에 이르렀기 때문에 응용이 점점 줄어들 것이다.
화학 도금은 환원제로 금착화 이온을 직접 금속금으로 환원하는 것으로, 에칭 화학 니켈인 합금층을 통해 금을 축적하는 것이 아니다. 따라서 무전 해 니켈/교체 도금 대신 무전 해 니켈/화학 도금을 사용하면 교체 반응으로 인한 블랙 (용접) 영역 문제를 근본적으로 제거 할 수 있습니다. 하지만 시중에서 흔히 볼 수 있는 화학 금도금액은 대부분 산성 (PH4-6) 이기 때문에 에칭 화학 니켈인 합금의 반응이 있다. 중성화학 금도금만이 교체반응을 피할 수 있다. 실험 결과 무전 해 니켈 도금/중성 화학 도금 또는 무전 해 니켈 도금/교체 도금 (
자체 촉매 화학 금도금 공예 연구는 매우 많은데, 대략 시안화물이 없는 것과 시안화물이 없는 것으로 나눌 수 있다. 시안화물없는 도금액은 비용이 많이 들고 도금액은 그다지 안정적이지 않다. 이에 따라 시안화 금칼륨을 금염으로 하는 중성화학 금도금 공정을 개발해 특허를 출원했다. 이 글은 주로 중성화학 금도금 공정과 다른 금도금 공예를 결합한 용접성과 결합작용을 소개한다.
두 가지 실험
1 접착 시험
키 결합 성능 테스트는 AB306B ASM 조립 자동화 열 초음파 결합기에서 수행됩니다. 금실의 한쪽 끝은 골든 글로브에 결합되는데, 이를 볼 본딩이라고 한다. 금실의 다른 쪽 끝은 쐐기 용접이라고 하는 금 패드에 용접됩니다. 그런 다음, 금속 갈고리로 금실을 낚아채고, 금실이 부러질 때까지 힘껏 위로 당기고, 부러질 때의 당기기를 자동으로 기록한다. 볼이나 쐐기에서 부러지면 접착에 불합격한 것이다. 금실 자체가 끊어지면 결합이 양호하고 금실을 당기는 데 필요한 평균 장력이 커질수록 결합 강도가 높아진다는 뜻입니다.
이 실험에서 골든 글로브의 결합 매개변수는 시간 45ms, 초음파 에너지 설정 55, 힘 55g； 입니다. 쐐기 키의 결합 매개변수는 시간 25ms, 초음파 에너지 설정 180, 힘 155 입니다. 2 점 결합의 작동 온도는140 C 이고 금 와이어 지름은 32 미크론 (1.25 밀) 입니다.
2 납땜 성 시험 (납땜 성 시험)
땜납성 실험은 DAGE-BT 2400PC 용접 볼 전단 시험기에서 수행됩니다. 솔더 조인트에 플럭스를 먼저 적용 한 다음 직경 0.5mm 의 주석 볼을 넣은 다음 리플 로우 용접기로 보내 용접을 가열합니다. 마지막으로, 기계의 전단암은 용접구에 기대어 용접공이 솔더 조인트에서 밀려날 때까지 힘껏 뒤로 밀었다. 기계는 용접 공을 밀어내는 데 필요한 전단력을 자동으로 기록합니다. 필요한 전단력이 클수록 용접이 강해집니다.
3 스캔 전자현미경과 X 선 전자회절 에너지 분석 (EDX).
JSM-53 10LV 조엘 스캐닝 전자현미경은 코팅의 표면 구조와 단면 구조를 분석하는 데 사용됩니다. 금니켈 사이의 단면 구조에서 흑대나 흑치 등의 문제가 있는지 판단할 수 있다. EDX 는 페인트의 각 성분의 상대 백분율 함량을 분석할 수 있다.
셋. 결과 및 토론
무전 해 니켈 도금과 1 교체 금도금 사이의 블랙 밴드 형성
무전 해 니켈 도금 PCB 를 약산성 치환 금도금 용액에 담그면 무전 해 니켈 도금 표면에 치환금 층이 형성된다. 변위 금층을 자세히 벗기면 인터페이스에 검은 니켈 층이 있고, 이 검은 니켈 층 아래에는 검은 무전 해 니켈 도금층이 있습니다. 때로는 검은 니켈 층이 정상 니켈 도금층으로 깊숙이 들어간다. 이 층의 흑니켈층이 막대 모양으로 되어 있다면' 흑대' 라고 불리며, 흑대 지역의 인 함량은 12.84% 에 달하고 정당 무전 니켈 도금 지역의 인 함량은 8.02% 에 불과하다. 검은 띠의 금층은 테이프에 달라붙어서 벗겨지기 쉽다. 때때로 부식에 의해 형성된 검은 니켈 층은' 검은 치아' 라고 불리는 톱니 모양이다.
왜 흑니켈층이 대체금층과 동시에 형성되는가? 이것은 대체 반응의 메커니즘으로 설명해야 한다. 아시다시피, 무전 해 니켈 도금은 실제로 니켈-인 합금 코팅 (Ni2P) 입니다. 약산성 환경에서, 그것은 금용액 중의 시안화 금착화 이온과 다음과 같이 반응한다.
Ni2p+4 [au (cn) 2]-→ 4au+2 [ni (cn) 4] 2-+p
그 결과 금층이 형성되고 Ni-P 합금이 금으로 부식되는데, 여기서 Ni 는 니켈 브롬화물 착화 이온 (NI (CN) 4) 2 가 되고 인은 표면에 남아 있다. 남아 있는 인은 화학 니켈 도금층을 검게 하여 표면의 인 함량을 증가시킨다. 이런 현상을 재현하기 위해, 우리는 또한 화학니켈 도금층을 다른 마이크로에칭액에 담그면 검게 변할 수 있다는 것을 발견했다. EDX 분석에 따르면 표면의 니켈 함량은 78.8% 에서 48.4% 로 떨어졌고 인 함량은 8.56% 에서 13. 14% 로 상승했다.
2 블랙 (용접) 영역이 용접성 및 용접 기능에 미치는 영향
용접 과정에서 금과 일반 니켈-인 합금 도금은 모두 땜납으로 녹을 수 있지만, 검은 니켈 표면에 남아 있는 인은 금층으로 이동하여 땜납과 융합할 수 없습니다. 대량의 흑니켈층이 존재하면 땜납에 대한 표면의 습윤성이 크게 낮아져 용접 강도가 크게 약화된다. 또한 변위 금도금층의 순도와 두께 (약 0. 1μm) 가 모두 낮습니다. 따라서 알루미늄 와이어 본딩에 가장 적합하며 금실 본딩에는 적합하지 않습니다.
무전 해 니켈 도금층의 부식에 대한 금도금 용액의 PH 값의 영향
무도금 금에는 두 가지 방법이 있습니다.
1) 마이그레이션금 (IG) 의 변위 반응.
2) 화학적 환원을 통한 화학 금도금 (EG).
교체 도금은 무전 해 니켈 인과 금도금 용액 중 금 시안화물 이온을 직접 교체함으로써 이루어집니다.
Ni2p+4 [au (cn) 2]-→ 4au+2 [ni (cn) 4] 2-+p
위에서 언급한 바와 같이, 반응의 결과는 금의 퇴적 니켈이 용해되고, 반응하지 않는 인은 무전 니켈 도금 표면에 남아 있어 검은색 영역 (흑대, 검은 치아 등) 이 나타난다. ) 금/니켈 인터페이스에 형성됩니다.
한편, 화학도금층은 차인산염을 통해 금불화물 화합이온을 환원시켜 형성된다.
2 [au (cn) 2]-+h2po-2+H2O → 2au+a2po-3+4cn-+H2 ↑
반응의 결과로, 금 이온은 금속금으로 환원되고, 환원제 2 인산염은 인산에스테르로 산화된다. 따라서이 반응은 무전 해 니켈-인 합금의 부식 또는 인의 잔류 물을 포함하지 않으므로 검은 색 영역 문제는 발생하지 않습니다.
표 1 SEM 프로필 분석을 사용하여 다양한 EN/ Au 조합의 흑대와 부식을 탐지합니다.
그 결과 블랙 벨트 또는 블랙 패드 문제는 주로 금도금액의 PH 값에 따라 결정되는 것으로 나타났다. PH 값이 낮을수록 무전 해 니켈 도금층의 부식이 빠를수록 검은 띠를 형성하기 쉽다. 1 단계 중성화학도금 (EN/EG- 1) 또는 2 단계 중성화학도금 (EN/EG- 1/EG-2) 을 사용하면 부식이나 흑대가 보이지 않으며 용접도 나타나지 않습니다
4 PCB 다양한 금도금 공정 조합의 납땜 성 비교
표 2 는 용접구 전단 실험을 통해 인쇄 회로 기판 도금 프로세스의 다양한 조합으로 얻은 코팅의 용접성을 측정한 결과를 보여줍니다. 테이블의 실패 모드는 1 입니다. 표면 목재 땜납이 금납판에서 끊어지다. 파단 모드 2 는 파단이 용접 볼 자체에서 발생한다는 것을 나타냅니다.
표 2 인쇄판 금도금 공예의 다양한 조합으로 얻은 도금의 납땜성 비교
표 2 의 결과는 니켈 도금/도금 소프트 금이 가장 높은 전단 강도 (1370g) 또는 가장 강한 용접을 가지고 있음을 보여줍니다. 무전 해 니켈 도금/중성 화학 도금/중성 화학 도금도 800g/g 보다 큰 뛰어난 전단 강도를 보여줍니다
Pcb 의 다른 금도금 공정 조합의 금실 본딩 기능 비교
표 3 은 ASM 부품 자동 열 키 결합기를 통해 인쇄 회로 기판의 다양한 금도금 공정 조합에 의해 얻어진 코팅의 금실 키 결합 테스트 결과를 보여줍니다.
표 3 인쇄판 금도금 공예의 다양한 조합으로 도금된 금실 본딩 실험 결과.
표 3 에서 볼 수 있듯이 기존의 무전 해 니켈/변위 금도금 방법을 통해 얻은 코팅 조합에는 볼 용접에서 8 개의 점이 부러지고, 두 점은 쐐기 또는 인쇄금 패드에서 끊어지며, 좋은 결합은 볼 용접과 쐐기 용접에서 끊어지는 것을 허용하지 않습니다. 이것은 무전 해 니켈 도금/교체 금도금 공정이 금실 결합에 사용될 수 없다는 것을 보여준다. 무전 해 니켈 도금/중성 화학 도금/중성 화학 도금의 결합은 무전 해 니켈 도금/무전 해 도금 팔라듐 도금/교체 도금 및 무전 해 니켈 도금/금과 동등한 기능을 제공합니다. 우리는 화학 금도금층의 순도가 높기 때문이라는 것을 깨달았다 (인은 퇴적되지 않음) 경도가 낮기 때문이다 (98VHN25).
금도금층 두께가 금실 본딩 성능에 미치는 영향
좋은 금실 본딩에는 일정한 두께의 금도금층이 필요합니다. 이를 위해 다양한 화학도금 방법으로 각각 두께가 0.2 ~ 0.68 μm 인 금층을 퇴적한 후 결합 성능을 측정했습니다. 표 4 에는 서로 다른 금층 두께에서 얻은 평균 장력 및 실패 모드가 나와 있습니다.
표 4 금도금 두께가 금실 본딩 기능에 미치는 영향
표 4 에서 볼 수 있듯이 화학 금도금층의 두께가 0.2μm 일 때 균열은 설형 결합에서, 때로는 금선에서 발생하는데, 이는 두께가 0.2 미크론일 때 금실 결합 기능이 매우 나쁘다는 것을 보여준다 .. 금층 두께가 0.25μm 보다 클 때, 단단은 모두 금실에 있고, 금실을 끊는 데 필요한 평균 장력도 높기 때문에, 이 때 본딩 기능이 매우 좋다는 것을 알 수 있다 실제 응용에서 우리는 화학도금의 두께를 0.5-0.6μm 으로 조절하고, 도금소프트 금의 0.6-0.7μm 보다 약간 낮았다. 화학도금의 평탄도가 도금금보다 좋고 전류 분포의 영향을 받지 않기 때문이다.
네 가지 결론
1 약산성 대체 도금시 무전 해 니켈 도금 대신 중성 화학 도금의 부식을 방지하여 무전 해 니켈 도금 및 교체 도금 인터페이스에서 블랙 용접 영역 또는 블랙 밴드 문제를 근본적으로 제거합니다.
금 두께가 0.25 ~ 0.50 μm 인 무전 해 니켈/중성 화학 금도금층은 납땜성과 금실 본딩 기능이 뛰어나 니켈 도금에 이상적인 대안으로 가는 선과 고밀도 인쇄판에 적합합니다.
무전 해 니켈 도금/금은 인쇄 회로 기판에는 적용되지 않으며 중성 화학 도금에는 이러한 제한이 없으므로 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.