Le processus de traitement de surface des circuits imprimés joue un rôle crucial dans les performances et la fiabilité des produits. Le procédé de nickelage autocatalytique/or par immersion est devenu la solution privilégiée pour le traitement de surface des PCB de nombreux produits électroniques haut de gamme en raison de sa bonne conductivité, de son excellente soudabilité et de sa résistance exceptionnelle à la corrosion. Dans leProcessus ENIG, le contrôle de l'épaisseur des couches de nickel et d'or est l'élément central pour garantir la qualité et les performances du revêtement, et le respect strict des spécifications de contrôle d'épaisseur pertinentes est d'une grande importance.
1, principe du processus et positionnement de la fonction de revêtement
Le processus ENIG se déroule en deux étapes : le nickelage autocatalytique et le placage à l'or par immersion.
Mécanisme de dépôt de couche de nickel : utilise des réactions autocatalytiques pour former une couche de nickel de 3 à 6 μm sur la surface du cuivre, servant de barrière de diffusion pour empêcher la fragilisation des joints de soudure causée par l'interdiffusion cuivre-étain, tout en fournissant une résistance de support mécanique.
Couverture de la couche d'or : par réaction de déplacement, une fine couche d'or de 0,05-0,1 μm est déposée sur la surface de la couche de nickel, isolant la couche de nickel du contact avec l'air et assurant une soudabilité à long terme et une conductivité stable.
2, norme de base pour le contrôle de l'épaisseur de la couche de nickel
(1) Seuil d’épaisseur et analyse de risque
Plage de contrôle idéale : 4-5 μm
Risque limite inférieure (<3 μ m): diffusion barrier failure, solder joint cracking due to excessive generation of Cu Sn intermetallic compounds.
Upper limit risk (>6 µm) : L'augmentation des contraintes du revêtement entraîne un risque de pelage et augmente les coûts de production.
(2) L'influence de la teneur en phosphore sur les performances du revêtement
Couche de nickel phosphore moyen (6 % -9 %) : avec les meilleures performances complètes, une structure cristalline fine et uniforme, équilibrant la soudabilité et la résistance à la corrosion, et une forte stabilité de contrôle de l'épaisseur.
High phosphorus nickel layer (>10 %) : Excellente résistance à la corrosion mais mauvaise mouillabilité, nécessitant un contrôle précis des paramètres tels que la température de la solution de placage (88 ± 2 degrés) et la valeur du pH (4,8-5,0).
Couche de nickel à faible teneur en phosphore (1% -5%) : possédant des propriétés magnétiques mais une faible résistance à la corrosion, adaptée à des scénarios fonctionnels spécifiques.
3, Points clés pour contrôler l’épaisseur de la couche d’or
(1) Précision de l'épaisseur et risque de défaillance
Plage de contrôle cible : 0,07 ± 0,01 μm
Risque limite inférieure (<0.05 μ m): The oxidation rate of the nickel layer is accelerated, and the wettability decreases during welding, causing false welding problems.
Upper limit risk (>0,12 μm) : Formation excessive de composés intermétalliques Au Sn, fragilité accrue des joints de soudure et augmentation du coût de la consommation de métaux précieux.
(2) Schéma technologique de contrôle de processus
Processus d'immersion d'or par impulsion : en utilisant des signaux d'impulsion segmentés pour réguler le taux de dépôt des ions d'or, combinés au système de surveillance en ligne EDX pour l'étalonnage des paramètres en temps réel-, la stabilité de l'épaisseur est assurée.
Optimisation dynamique des paramètres : définissez le temps d'immersion, la fréquence d'impulsion et le cycle de service en fonction des caractéristiques de l'équipement, telles que le contrôle de la quantité de dépôt d'or unique à la valeur cible tout au long du cycle d'impulsion.
4, système de détection d'épaisseur et contrôle de qualité
(1) Application de la technologie de détection multidimensionnelle
Spectroscopie de fluorescence X- : détection rapide non-destructive, adaptée à la-surveillance en temps réel de-épaisseurs de revêtement sur de grandes surfaces sur les lignes de production.
Analyse du spectre énergétique au microscope électronique à balayage : méthode de détection de niveau microscopique utilisée pour observer la structure des revêtements et mesurer avec précision l'épaisseur, adaptée à la vérification de la qualité des produits haut de gamme.
Méthode coulombienne : une détection de haute-précision basée sur le principe de dissolution électrochimique. Bien qu'il s'agisse d'une détection destructive, elle convient à la recherche et à l'échantillonnage des processus en laboratoire.
(2) Mesures de contrôle qualité du processus complet
Mécanisme d'échantillonnage et de test : le taux d'échantillonnage de chaque lot de produits est supérieur ou égal à 5 % et la fréquence des tests est augmentée lors de processus clés tels que le nickelage et l'immersion dans l'or.
Système d'exploitation et de maintenance de l'équipement : calibrez régulièrement le système de contrôle de la température et le dispositif d'agitation du réservoir de placage, surveillez la concentration d'ions nickel et d'ions or dans la solution de placage en temps réel et réapprovisionnez les consommables.
Processus de traitement des exceptions : lorsque l'épaisseur dépasse la tolérance, ajustez les paramètres du processus en conséquence (par exemple, prolongez le temps de réaction si la couche de nickel est trop fine et raccourcissez le temps d'immersion si la couche d'or est trop épaisse), puis suivez et vérifiez les produits suivants.
Le contrôle de l'épaisseur de la couche de nickel-or dans le processus ENIG est le lien essentiel pour garantir les performances des PCB. En clarifiant les normes d'épaisseur, en optimisant les paramètres de processus, en intégrant des technologies de détection avancées et en mettant en œuvre un contrôle de qualité strict, les risques tels que l'échec de diffusion et la fragilisation des joints de soudure peuvent être efficacement évités, améliorant ainsi la fiabilité et la cohérence des produits électroniques.