PCB 기술 - ENIG 표면에서 PCB 용접판을 처리하는 두 가지 잠재적인 문제?

스마트폰의 보급, 전자제품의 소형화 및 유럽련합의 무연공법에 대한 요구에 따라 니켈침금 (ENIG) 의 표면처리공법은 기타 표면처리공법보다 더욱 간단하고 더욱 싸다.또한 반복성이 뛰어나고 평평하며 얇은 발 부품에 적합하며 장기간 저장되고 산화가 잘 되지 않습니다.따라서 점점 더 많은 전자 제품이 PCB 표면 처리로 ENIG를 선택하고 있습니다.

따라서 많은 사람들이 pcb 보드에서 ENIG(니켈침금) 표면 처리를 사용할 때 부품이 떨어지거나 용접성이 떨어지는 것을 발견했을 때 가장 먼저 떠오르는 문제는 보통"검은 니켈"이며"검은 용접판"이라고도 한다.그러나'블랙 니켈'이나'블랙 패드'의 의미를 제대로 이해하는 사람은 거의 없는 것 같기 때문에 이 글은 작업 곰의 이해 측면에서 ENIG의'블랙 니켈'이나'블랙 패드'를 논의하고자 한다.

ENIG의"검은 니켈"은 기본적으로"인"과"산화 니켈"이라는 두 가지 주요 성분이 있습니다.

인은 화학 니켈 도금층에서 나온다.후속적인"금"과 화학니켈의 치환과정에서"인"은 반응을 일으키지 않기 때문에 금층과 니켈층 사이에 머물러 부린을 형성한다.레이어, 최종적으로 아삭아삭함이 용접 강도에 미치는 영향.

"산화 니켈"은 기본적으로 복잡한 화학식 NixOy로 구성되어 있습니다 (x와 y는 숫자입니다).근본 원인은 니켈 표면이 침금 치환 반응 과정에서 과도한 산화 반응 (금속 니켈이 니켈 이온으로 변함) 을 겪었기 때문이다. 이것은 넓은 의미에서"산화"이다. 매우 큰"금"원자 (금 원자 반경 144pm) 의 불규칙한 퇴적은 거칠고 느슨하며 구멍이 많은 결정 입자 배열을 형성한다. 이는"금"층이 완전히 덮일 수 없다는 것을 의미한다.바닥에 머물러 있는 니켈층은 니켈층을 공기 중에 노출시켜 계속 산화하기 때문에 니켈녹은 금층 아래에서 점차 형성되어 결국 용접을 방해한다.

SAC305, SAC3005, SnBi, SnBiAg 등 대부분의 용접재는 기본적으로 주석 (Sn) 을 기반으로 하기 때문에 회로 기판이 환류 용접로에 의해 가열되면 Sn과 ENIG의 니켈 (Ni) 은 Ni3Sn4 IMC (일반 화합물) 를 형성합니다.니켈층이 산화되면 이상적인 IMC를 형성하기 어렵다.IMC는 거의 형성되지 않더라도 간헐적이고 고르지 않습니다.이로 인해 벽돌 벽이나 시멘트가 칠해진 벽돌처럼 용접 강도가 낮아집니다.벽과 벽돌 벽 사이의 시멘트는 IMC와 같습니다.시멘트를 바르지 않은 곳이 있으면 벽의 강도가 약해진다.이 역시 같은 이유다.

사실 회로기판의 표면처리에도"침니켈팔라듐금 (ENEPIG)"이 있는데 이런 표면처리는"흑니켈/흑용접판"에서 발생하는 문제를 효과적으로 억제할수 있지만 그 원가가 상대적으로 비싸기 때문에 현재 고급판, CSP 또는 BGA 업종에서만 채용되고있다.

ENIG 용접 디스크의 두 가지 잠재적 문제 및 예방

ENIG 기본 프로세스

PCB 보드 ENIG 표면 처리의 가장 큰 장점 중 하나는 보드 제조 공정이 간단하다는 것입니다.원칙적으로 두 종류의 화학 약제 (니켈 화학 도금과 산성 금수) 만 완성할 수 있으며, 물론 다른 약제가 더 필요하다.ENIG 표면처리 공정은 일반적으로 먼저 구리 용접판에 니켈을 화학적으로 도금하여 시간과 온도를 제어하여 니켈층의 두께를 제어한다;그리고 방금 퇴적된 신선한 니켈활성을 사용하여 니켈패드를 산성금수에 담갔다.화학치환반응은 용액에서 용접판 표면으로 금을 치환하고 표면의 일부 니켈은 금수에 용해된다.교체된"금"은 니켈층이 완전히 덮일 때까지 점차 니켈층을 덮게 되며 교체반응은 자동으로 중지되고 용접판 표면의 때를 씻어낸후 완성된다.이때 도금층은 보통 0.05um(2u") 정도에 불과하거나 더 얇기 때문에 ENIG 공정은 쉽게 제어할 수 있고 원가가 상대적으로 낮다(니켈 도금과 금상비).

흑니켈의 형성 및 그 위해

니켈층의 품질은 주로 니켈도금액의 조제방법과 화학적퇴적과정에서의 온도통제에 의해 결정되며 물론 산성금수처리공정과도 일정한 관계가 있다.니켈을 화학적으로 도금하는 과정은 차인산염과 니켈염이 용접판 표면에서 자체 촉매 반응을 통해 도금층을 얻는 것이다.도금층에는 일정량의 인(P)이 함유될 것이다.많은 연구에 따르면 도금층의 인 (P) 은 정상이며 비율은 7~10% 사이여야 한다.만약 도금액의 조제법이 즉시 유지되지 못하거나 온도가 통제력을 잃으면 린함량이 정상범위를 벗어나게 된다.인 함량이 낮을 때 코팅은 매우 쉽게 형성될 것이다. 인 함량이 높을 때 형성된 코팅의 경도는 현저하게 증가하는데, 이는 용접성을 떨어뜨리고 신뢰할 수 있는 용접점의 형성에 심각한 영향을 줄 것이다.니켈도금층의 인 함량이 낮고 화학적 치환반응으로 도금 처리가 잘못되면 갈라진 도금층을 다량 확보하면 후속 세척 과정에서 산성 금수를 제거하기 어려워 공기 중에 노출되는 것이 불가피하다.니켈도금층의 부식이 가속화되어 최종적으로 검은색 니켈, 즉 이른바 검은색 용접판을 형성한다.

부린층의 형성과 그 위해

ENIG 표면에서 처리된 용접판, 용접 과정에서 실제로 용접고와 결합된 합금은 ENIG 중의"니켈"이며, 그 전형적인 금속 간 화합물 (IMC) 합금은 Ni3Sn4이며, 니켈 도금 중의 인은 금속화에 참여하지 않지만, 니켈 층에서는 인이 일정한 비율을 차지하고 균일하게 분포한다.이렇게 하면 니켈이 합금화에 참여하면 국부적으로 여분의 인이 풍부해지고 합금층의 가장자리에 집중되여 부린층이 형성된다.만약 부린층이 너무 두껍다면 그 강도는 크게 낮아질 것이다.용접점이 외부응력의 영향을 받을 때 반드시 먼저 가장 약한 고리부터 파괴해야 하며 부린층은 먼저 파괴되는 가장 약한 고리일수도 있다.이 점들의 신뢰성은 분명히 뚜렷한 영향을 받을 것이다.

흑니켈 부린층의 예방 치료

비록 흑니켈의 형성과 부린층의 출현은 아주 강한 은페성을 갖고있지만 일반적인 수단을 통해 검측하고 예방하기 어려울수도 있다.그러나 원인을 이해하면 효과적인 예방 및 통제 방법을 찾을 수 있습니다.

흑니켈의 형성에 대해 제조단계의 주요목적은 도금액과 제어공예온도를 유지하여 도금층의 니켈과 인의 비률을 가장 좋은 상태에 놓이게 하는것이다.산성 금수도 양호한 보양이 필요하며, 부식성이 너무 강할 때는 제때에 조정해야 한다.

사용자의 경우

1.가장 좋은 방법은 스캐닝 렌즈 (SEM) 를 사용하여 현미경으로 용접판의 표면 처리 상황을 관찰하고, 주로 도금층에 균열이 있는지 확인하며, EDS를 사용하여 니켈도금층의 인의 비율이 정상 범위 내에 있는지 분석한다;

둘째, 일반 용접 디스크를 선택하여 수동으로 용접할 수 있으며 용접점의 밀기 강도를 측정할 수 있습니다.밀당 강도 이상이 발견되면 검은 니켈이 있을 수 있습니다.

마지막 방법은 ENIG 샘플에 대한 산성 가스 부식 시험을 수행하는 것입니다.ENIG 시료 표면에서 분말이나 변색이 발견되면 용접판의 금 코팅이 파열돼 검은 니켈이 나올 가능성이 있다는 의미다.

이러한 방법 중에서 가장 편리하고 가장 빠른 방법은 두 번째 방법일 것이다. 그것은 간단하고 실행하기 쉽다.이러한 방법을 통해 ENIG 보드를 사용하기 전에 문제를 조기에 발견하여 신뢰성 문제가 있는 보드 구성 요소의 대량 생산을 방지함으로써 손실을 최소화할 수 있습니다.

부린층의 생산에 있어서 니켈도금층의 인과 니켈의 비례가 적합할 때 주로 용접공정을 통제하고 용접시간과 온도를 통제하며 금속간화합물의 두께를 가장 좋은 1~2마이크로메터 (um) 로 통제하는데 지나치게 두꺼운 금속간화합물 (IMC) 이 발생할 때 지나치게 두꺼운 부린층은 필연적으로 풍부해진다.