It is currently Mon Sep 21, 2020 3:19 am

НИЛ АСЭМ Научно - исследовательская лаборатория автоматизированных систем экологического мониторинга

Новый раствор химического серебрения для печатных плат

Созданные в лаборатории приборы и технологии

by Admin » Wed Jan 10, 2018 9:20 am

Разработан новый, устойчивый к длительному хранению, нетоксичный раствор для иммерсионного осаждения серебра на медные проводники печатных плат. Иммерсионное серебро является финишным покрытием. Ранее оно в основном использовалось в Азии, а сейчас набирает популярность в Северной Америке и Европе.

Толщина получаемого покрытия может варьироваться от 0.4 - 0.8 мкм, в зависимости от условий осаждения. Детальное изучение кинетики процесса осаждения серебра при различных температурах позволило установить оптимальные условия проведения реакции как по температуре, так по времени и выходу. Созданный раствор может неограниченно долго храниться до многократной эксплуатации и после неё. Истощение его не ведёт к выходу из строя, а лишь к более медленной работе, причём качество осадков нисколько не ухудшается.

Полученные осадки серебра имеют не только красивый декоративный вид, но влияют на качество пайки контактных соединений: в процессе пайки серебряный слой растворяется в паяном соединении, образуя сплав олово-свинец-серебро на меди, что обеспечивает очень надежные паяные соединения компонентов BGA.

Контрастный цвет упрощает визуальную и оптическую инспекцию данного покрытия. Это покрытие позволяет мгновенно переключиться с покрытия горячим лужением (HASL) и не требует менять параметры пайки.

Достоинства покрытия:
- Хорошая паяемость.
- Не содержит свинец.
- Печатные платы обрабатываются при низких температурах (менее 55°С) и не подвергаются излишнему термоудару.
- Копланарность – поверхность всех контактных площадок компонентов лежит в одной плоскости (при отсутствии коробления самой печатной платы).
- Самая близкая замена горячему лужению (HASL).

Кинетика процесса:
Кинетика процесса осаждения серебра на медных пластинках изучалась при температурах от 20 до 80 С в термостатируемой стеклянной ячейке. Количество осаждённого серебра определялось путём взвешивания покрываемой пластинки через определённые временные интервалы. Толщина финишного серебряного покрытия определялась рентгено - флюоресцентным методом с помощью толщиномера X-STRATA 980.

В результате анализа кинетических кривых процесса химического осаждения серебра на медь, выяснилось, что наиболее благоприятная температура для процесса составляет 40 С. Начальная скорость процесса W0 = 0.0008.

ImageImage
Зависимость толщины покрытия и начальной скорости процесса от температуры

При данной температуре наблюдается максимальное осаждение серебра по весу и по толщине покрытия.
Наибольшая скорость процесса развивается примерно к 10 минуте.
Несмотря на то, что с дальнейшим ростом температуры начальная скорость процесса тоже возрастает, выход серебра и качество серебряного покрытия ухудшается, что связано с заметным разложением комплексной соли серебра.

ImageImage
ImageImage
Кинетические кривые процесса осаждения серебра на медь

С 20 по 30 минуту процесс резко замедляется и с 30 минуты до 60 минуты скорость осаждения серебра практически не изменяется. Несколько худший выход серебра наблюдается при 50 С, где начальная скорость процесса растет закономерно, а вот толщина осажденного серебра уменьшается с 0.77 до 0.63 мкм. Дальнейшее повышение температуры процесса до 60 С приводит к резкому снижению как начальной скорости процесса, так и выходу серебра. Получающиеся покрытия теряют блеск, а толщина их снижается до 0.28 мкм.
Наименьшая начальная скорость осаждения серебра из раствора наблюдается при 21 С и составляет 0.0001. За 60 минут при такой температуре удалось получить покрытие толщиной всего лишь 0.26 мкм.

Таким образом, оптимальной температурой процесса серебрения проводников печатных плат будет 40 С. Время погружения печатной платы в раствор при данной температуре не должно превышать 10-15 минут.

Литература
1. Моисеев Д.Н., Новые электролиты химического серебрения. Кинетика осаждения серебра на латунь Л63 из цитратного электролита // Тезисы длкл. VI Всероссийской конференции молодых ученых, аспирантов и студентов с международным участием. Санкт – Петербург, 2012, с.425.

На главную
Admin
Site Admin
 
Posts: 235
Joined: Wed Sep 20, 2017 9:55 am

Return to Готовые проекты

cron

User Menu

Login