pcb zlaté prstynesú kľúčové poslanie prenosu signálu a pripojenia a ich výkon priamo ovplyvňuje stabilitu a spoľahlivosť zariadení. Preto je výber vhodného postupu pre výrobu zlatých prstov kľúčový.
1, Spoločná technológia zlatých prstov PCB
(1) Proces galvanizácie niklu a zlata
Princíp procesu: Pomocou elektrochemických princípov sa doska plošných spojov umiestni ako katóda do roztoku na galvanizáciu obsahujúceho soli niklu a zlata. Pôsobením jednosmerného prúdu sa ióny niklu najskôr redukujú a ukladajú v oblasti zlatého prsta na povrchu dosky s plošnými spojmi, čím sa vytvorí vrstva niklu. Vrstva niklu nielen zvyšuje väzbovú silu medzi zlatou vrstvou a medeným substrátom, ale tiež poskytuje silnú podporu pre nasledujúcu vrstvu zlata vďaka svojej vysokej tvrdosti. Následne ióny zlata pokračujú v redukcii a usadzujú sa na povrchu niklovej vrstvy, v konečnom dôsledku vytvárajú zlatý prstový povrchový povlak s vynikajúcim výkonom.
Výhody procesu: Zlaté prsty sa zvyčajne používajú v spojovacích častiach, ktoré vyžadujú časté vkladanie a vyberanie. Povlak vytvorený technológiou galvanického pokovovania niklovým zlatom má vynikajúcu odolnosť proti opotrebeniu a vydrží dlhodobé-mechanické trenie. Povrchová vrstva zlatého prsta sa pri viacnásobnom vkladaní a vyberaní ľahko nepoškodí, čím sa zachovávajú stabilné elektrické spojenia. Zlato má zároveň extrémne silnú antioxidačnú a koróznu odolnosť, ktorá dokáže účinne odolávať oxidačnej erózii v prostredí, zaisťuje dlhodobú-stabilitu vodivosti zlatých prstov a výrazne predlžuje životnosť dosiek plošných spojov.
Aplikačný scenár: Vďaka svojej vynikajúcej odolnosti proti opotrebeniu, odolnosti voči oxidácii a vodivosti je technológia galvanického pokovovania niklovým zlatom široko používaná v oblastiach, ktoré vyžadujú extrémne vysokú spoľahlivosť a trvanlivosť. Napríklad hardvérové zariadenia, ako sú počítačové pamäťové moduly a grafické karty, vyžadujú počas používania časté pripájanie a odpájanie. Zlaté prsty technológie galvanizovaného niklového zlata môžu zabezpečiť, že vždy udržia dobré elektrické spojenie so slotom základnej dosky, čím sa zabezpečí stabilná prevádzka zariadenia.
(2) Proces potápania zlata
Princíp procesu: Proces ponorenia do zlata, známy aj ako chemické pokovovanie niklom, vytvára povlak na oblasti zlatého prsta dosky plošných spojov prostredníctvom chemických oxidačných-redukčných reakcií. Po prvé, bezprúdové pokovovanie niklom sa vykonáva na medenej vrstve na povrchu zlatého prsta, aby sa vytvorila vrstva zliatiny niklu a fosforu. Vrstva niklu slúži ako medzivrstva, ktorá poskytuje dobrý základ pre následné reakcie ukladania zlata a účinne zabraňuje difúzii iónov medi do vrstvy zlata. Ďalej nastáva vytesňovacia reakcia medzi roztokom soli zlata a vrstvou niklu, čím sa na povrch vrstvy niklu ukladá vrstva zlata.
Výhoda procesu: Zlatá vrstva získaná ponorným zlatým procesom má dobrú rovinnosť a zvárateľnosť. Jeho rovinnosť umožňuje tesnejší a rovnomernejší kontakt medzi zlatým prstom a objímkou, čím sa znižuje kontaktný odpor a zlepšuje sa stabilita prenosu signálu. Pokiaľ ide o zváranie, proces ponorného zlata môže výrazne zlepšiť výkon zvárania, znížiť pravdepodobnosť chýb zvárania, ako je virtuálne spájkovanie a odspájkovanie, a je obzvlášť vhodný pre vysoko presné dosky plošných spojov s prísnymi požiadavkami na kvalitu zvárania.
Aplikačný scenár: Pre elektronické produkty s relatívne nízkymi požiadavkami na odolnosť proti opotrebeniu, ale extrémne vysokými požiadavkami na rovinnosť a zvárateľnosť, sa proces nanášania zlata stáva preferovanou voľbou. Napríklad v doskách plošných spojov niektorých špičkových-smartfónov, tabletov a iných zariadení, ak sa zlaté prsty používajú na pripojenie komponentov, ako sú batérie a displeje, počet vložení a vybratí týchto spojovacích častí je relatívne malý, ale požiadavky na spoľahlivosť a rovinnosť zvárania sú prísne. Zlaté prsty procesu imerzného zlata môžu tieto potreby dobre uspokojiť.
2, podrobné vysvetlenie toku procesu zlatého prsta na PCB
(1) Predspracovanie
Odstraňovanie oleja: Na ošetrenie dosiek plošných spojov použite alkalické prostriedky na odstraňovanie oleja, čím účinne odstránite olejové škvrny z povrchu. Prítomnosť olejových škvŕn môže brániť efektívnej väzbe kovových iónov na medený povrch počas následných procesov galvanizácie alebo chemického pokovovania. Procesom odmasťovania je zabezpečená povrchová čistota oblasti zlatého prsta, čím je položený dobrý základ pre následné procesy.
Kyslé umývanie: Po odstránení oleja sa kyslé umývanie vykonáva pomocou kyslého roztoku. Hlavným účelom kyslého umývania je odstrániť vrstvu oxidu na povrchu medi a aktivovať povrch medi, aby sa dostal do aktívneho stavu, čím sa zvýši jeho pevnosť spojenia s nasledujúcimi pokovovanými kovmi.
(2) Poniklovanie
Galvanické pokovovanie niklom: Vopred upravenú dosku s plošnými spojmi vložte do roztoku na pokovovanie niklom, kde hlavnou soľou je zvyčajne aminosulfonát niklu, ktorý má vysoký obsah niklu a extrémne nízke namáhanie povlaku. Počas procesu elektrolytického pokovovania prísne kontrolujte parametre, ako je teplota, hodnota pH a prúdová hustota pokovovacieho roztoku. Vhodná koncentrácia soli niklu zaisťuje rýchlosť vylučovania a kvalitu niklu. Hodnota pH ovplyvňuje aktivitu iónov niklu, zatiaľ čo teplota a hustota prúdu určujú kryštalickú štruktúru a hrúbku vrstvy niklu. Vo všeobecnosti sa hrúbka poniklovanej vrstvy reguluje na približne 3 až 5 μm, aby sa zabezpečila dostatočná tvrdosť a priľnavosť.
Chemické pokovovanie niklom: Vo fáze pokovovania niklom v procese ponorenia do zlata sa vrstva zliatiny niklu a fosforu nanáša na medenú vrstvu na povrchu zlatého prsta prostredníctvom špecifického chemického roztoku na pokovovanie niklom a chemickej redukčnej reakcie. Je tiež potrebné presne kontrolovať parametre, ako je zloženie, teplota a reakčný čas roztoku na bezprúdové pokovovanie niklom. Obsah fosforu vo vrstve bezprúdového pokovovania niklom je vo všeobecnosti riadený na 7 až 9 % hmotn. a vytvorená vrstva zliatiny niklu a fosforu má dobrú odolnosť proti korózii a zvárateľnosť, s hrúbkou zvyčajne okolo 3 až 5 μm.
(3) Pozlátenie
Galvanické pokovovanie tvrdého zlata: Po dokončení pokovovania niklom sa pre oblasť zlatého prsta použije proces elektrolytického pokovovania tvrdého zlata. Tvrdé roztoky na pokovovanie zlata zvyčajne obsahujú soli zlata a niektoré prísady, ako sú soli kobaltu. Pridaním prvkov, ako je kobalt, možno účinne zlepšiť tvrdosť zlatej vrstvy. V procese galvanického pokovovania sa používajú špecifické prúdové vlny a parametre, ako je pulzné galvanické pokovovanie, s hustotou prúdu v priepustnom smere všeobecne regulovanou na približne 1,2 A/dm² a spätným pracovným cyklom približne 30 %. Táto metóda elektrolytického pokovovania môže spôsobiť, že nanesená vrstva zlata kryštalizuje jemnejšie a tesnejšie, s vyššou tvrdosťou a lepšou odolnosťou proti opotrebeniu, aby sa splnili potreby častého vkladania a vyberania zlatých prstov. Hrúbka zlatej vrstvy sa vo všeobecnosti určuje podľa špecifických požiadaviek aplikácie a bežne sa pohybuje medzi 1,5-5 μm.
Pokovovanie zlatom: V procese pokovovania zlatom sa po dokončení chemického pokovovania niklom doska plošných spojov ponorí do roztoku obsahujúceho soli zlata. Ióny zlata v soli zlata podliehajú vytesňovacej reakcii s vrstvou niklu, čím sa na povrchu vrstvy niklu ukladá vrstva zlata. Počas procesu ukladania zlata je potrebné prísne kontrolovať koncentráciu, teplotu, hodnotu pH a reakčný čas roztoku soli zlata, aby sa zabezpečilo, že hrúbka vrstvy zlata je rovnomerná a spĺňa požiadavky. Hrúbka vrstvy nanášania zlata je relatívne tenká, s konvenčnou hrúbkou okolo 1-3 μm, ale jej rovinnosť a zvariteľnosť sú dobré.
(4) Následné spracovanie
Čistenie: Či už ide o proces galvanizácie niklového zlata alebo proces ponorného zlata, po dokončení pozlátenia je potrebné dosku plošných spojov dôkladne vyčistiť. Na odstránenie zvyškov roztoku na pokovovanie alebo roztoku na chemické pokovovanie a iných nečistôt na povrchu zlatého prsta použite deionizovanú vodu a iné čistiace prostriedky, aby sa zabránilo nepriaznivým účinkom týchto zvyškových látok na výkon zlatého prsta.
Sušenie: Po vyčistení sa doska plošných spojov vysuší, aby sa úplne odstránila vlhkosť na povrchu zlatých prstov, čím sa zabráni oxidácii alebo korózii zlatých prstov počas následného skladovania alebo používania v dôsledku zvyškovej vlhkosti. Teplota a čas sušenia by mali byť primerane kontrolované podľa požiadaviek na materiál a proces PCB, vo všeobecnosti sušenie pri 60-80 stupňoch počas určitého časového obdobia.
Testovanie: Vykonajte komplexnú kontrolu zlatého prsta vrátane vizuálnej kontroly, aby ste skontrolovali chyby, ako sú škrabance, dierky, bubliny atď. na povrchu zlatého prsta; detekcia hrúbky povlaku pomocou profesionálneho vybavenia, ako je röntgenový fluorescenčný spektrometer, na meranie hrúbky vrstiev zlata a niklu, aby sa zabezpečilo, že spĺňajú konštrukčné požiadavky; Testovanie priľnavosti pomocou metód, ako je odlepovanie pásky, aby sa skontrolovalo, či je priľnavosť medzi náterom a podkladom pevná; Testovanie vodivosti pomocou profesionálneho elektrického testovacieho zariadenia na meranie odporu zlatých prstov, aby sa zabezpečila ich dobrá vodivosť.