PCB Üretiminde Dondurma Altın Dönüşümü: Cihazın Uzun ömürlü olmasının anahtarı

Müşteriler tarafından insanlaştırılmış görüntüler

Kullanıcı cihazlarından endüstriyel makinelere kadar elektronik cihazların yaşam döngüsünde, PCB'lerin uzun ömrü doğrudan ürün güvenilirliğini belirler.PCB'lerin ömrünü etkileyen birçok faktör arasında, tasarımı ve çalışma koşulları yüzey finişi çok önemli bir rol oynar.korozyona direnerek cihaz ömrünü uzatma yeteneği ile öne çıkarMühendisler ve üreticiler için,Dondurma altının uzun ömrü nasıl arttırdığını anlamak yüksek güvenilirlik uygulamaları için doğru bitirmeyi seçmek için çok önemlidir..

PCB'nin uzun ömürlü olmasının nedeni yüzey finişine bağlıdır

Bir PCB'nin yüzey finişi bakır yastıklarını oksidasyondan korur, güçlü lehim eklemlerini sağlar ve elektrik bağlantılarını kolaylaştırır.Lehim eklemleri zayıflıyor., ve kirleticiler (nem, kimyasallar) sızar, aralıklı arızalara veya cihazın tamamen kapatılmasına neden olur.

Örneğin, bir fabrikadaki bir sensör, paslanmış yastıklar nedeniyle 6 ay sonra arıza gösterebilirken, aynı sensörün sağlam bir bitirme ile 5 yıldan fazla süre çalışabilir.Dondurma altını, altının hareketsizliğini nikelin bariyer özellikleriyle birleştirerek bu sorunları çözüyor., zamanın denemesine dayanacak bir bitirme yaratmak.

Dondurma altının PCB ömrünü nasıl uzattığını
Dondurma altının uzun ömürlülüğü, her biri PCB arızalarının ortak bir nedenini ele alan üç önemli özelliğe dayanır:

1Eşsiz korozyon direnci.
Bakır, havaya, nem ya da kimyasal maddelere maruz kaldığında hızlı bir şekilde oksitlenir ve elektrik akımını engelleyen ve lehimlemeyi engelleyen yeşil renkli bir katman (patina) oluşturur.Aşırı koşullarda bile oksitlenmezNikel alt tabakası (3 ¢ 7 μm kalınlığında) bu korumayı fiziksel bir bariyer olarak hareket ederek, bakır iyonlarının yüzeye göç etmesini engellerek güçlendirir.

Bu direnç, dışarıdaki cihazlar (örneğin, 5G baz istasyonları), deniz elektronikleri veya yağlara ve temizlik maddelerine maruz kalan endüstriyel sensörler için kritik önem taşımaktadır.

2Zamanın denemesine dayanan kaynaştırılabilirlik.
Bir PCB'nin yıllarca kullanıldığında güçlü lehimli eklemleri koruma yeteneği pazarlık edilemez.
a.Uzun süreli solderability: Aylar içinde oksitlenen OSP (organik bitirme) veya çıplak bakırın aksine, daldırma altını 12 aydan fazla bir süre depolamada solderable kalır.Bu, uzun üretim döngüleri olan cihazlar için hayati önem taşımaktadır.Örneğin, havacılık ve uzay bileşenleri) veya yedek olarak depolananlar.
b.Dayanıklı metaller arası bağlar: Lehimleme sırasında, altın lehimle çözülür ve nikel tabakası ortaya çıkar. Nikel, lehimdeki tencere ile güçlü bir metaller arası bileşik (Ni3Sn4) oluşturur.Termal veya mekanik stres altında çatlamaya dirençli eklemler oluşturmak.

Testler, daldırma altın lehimli eklemlerin 10.000 ısı döngüsünden sonra (-55 ° C'den 125 ° C'ye kadar) % 90'ını, HASL eklemlerinin % 50'si ve OSP'nin % 30'u ile karşılaştırıldığında güçlerini koruduğunu göstermektedir.

3. Yüksek döngü uygulamaları için giyim direnci
Hareketli parçaları olan cihazlar, otomobil infotainment sistemlerinde veya endüstriyel kontrol panellerinde bulunan konektörler gibi, tekrarlanan çiftleşme döngülerine dayanabilen bitirme gerektirir.Dondurma altının sertliği (nikel alt katman tarafından geliştirilmiş) daha yumuşak bitkilerden daha iyidir- Evet.
a. Altının düşük sürtünme katsayısı, yerleştirme / çıkarma sırasında aşınmayı azaltır.
b. Nikel tabakası (200 ‰ 300 HV sertliği) diğer kaplamalarda bakırı ortaya çıkaracak çiziklere dayanır.

IPC tarafından yapılan bir çalışmada, daldırma altın konektörlerinin minimum direnç artışı ile 10.000+ çiftleşme döngüsüne dayandığı, HASL konektörlerinin ise bakır maruziyetinden dolayı 3.000 döngüden sonra başarısız olduğu bulunmuştur.

Immersion Gold vs. Other Finishes: Yaşam Süresi Karşılaştırması
Tüm bitirme işlemleri cihaz ömrünü uzatmak konusunda eşit yaratılmamıştır.

Dondurma altının uzun ömürlülüğü, güvenilirliği ve maliyet etkinliği kombinasyonu, arızanın pahalı veya tehlikeli olduğu cihazlar için en iyi seçimdir.

Durum Çalışması: Tıbbi Cihazlarda Altın Dondurma
Önde gelen bir kalp krizi cihazı üreticisi erken arızalara karşı HASL'den daldırma altına geçti.
a.Aygıt ömrü, hasta garanti gereksinimlerine uygun olarak 5-7 yıldan 10+ yıla yükseldi.
b. Nemli, vücut sıcaklığı ortamlarında korozyona bağlı arızalar %92 azalmıştır.
c. Batarya bağlantılarında soldurma eklemleri, 10.000'den fazla kalp atışından sonra (simülasyon testi) gücünün% 95'ini korudu.

Altın ile uzun ömürlü olmanın en iyi yolları
Dondurma altının ömür boyu yararlarından tam olarak yararlanmak için, şu talimatları izleyin:

1Uygun kalınlıkları belirtin.
a. Nikel katmanı: 3 ¢ 7μm kalınlığında bakır difüzyonunu engelleyecek ve lehim eklemlerinin dayanıklılığını sağlayacaktır.
b. Altın katmanı: 0.05 ‰ 0.2μm kalınlığında daha kalın katmanlar (≥ 0.3μm) ek fayda olmadan maliyeti artırırken, daha ince katmanlar (< 0.05μm) hızlı bir şekilde yıpranır.

2. Yüksek Kaliteli Plating Süreçlerini Seçin
a. Nikel banyosunun korozyon direncini en üst düzeye çıkarmak ve kırılganlığı azaltmak için %711 fosfor kullandığından emin olun.
b. Zamanla bakırı ortaya çıkarabilecek çatlaklardan kaçınmak için "düşük stresli" nikel kaplamasını seçin.

3- Uyumlu malzemelerle eşleştir.
a. Altın-nikel bariyerini tehlikeye atacak olan delaminasyonun önlenmesi için yüksek sıcaklık uygulamalarında yüksek Tg FR-4 veya poliamid substratları kullanın.
b.Sert köşeler veya ince izler gibi tasarım kusurlarından kaçının, bu da gerilimi yoğunlaştırabilir ve bitkinin soyulmasına neden olabilir.

4Uzun ömür testi.
a.Korozyon direnci doğrulanması için hızlandırılmış yaşlanma testleri (örneğin, 85 °C / 85% RH'de 1000 saatlik nem testi) gerçekleştirin.
b. Lehimlemelerinin sağlam kalmasını sağlamak için termal döngü testi (-55°C'den 125°C'ye kadar) yapılır.

Denizleme Altının Uzun Yaşamlılığının Parladığı Uygulamalar
Dondurma altını, değiştirmenin pahalı, tehlikeli veya pratik olmayan cihazlarda özellikle değerlidir:

1. Tıbbi Cihazlar
a. İmplantlar (kalp hızlandırıcıları, nörostimülatörler): Vücut sıvılarında 10+ yıl boyunca güvenilir bir şekilde çalışmalıdır; daldırma altını korozyona karşı dayanıklıdır ve steril yüzeyleri korur.
b.Diagnostik ekipman: MRI makineleri ve ultrason probları 15+ yıllık yoğun kullanım boyunca tutarlı performans sağlamak için daldırma altını kullanır.

2Havacılık ve Savunma.
a.Uydu PCB'leri: Dondurma altını radyasyona, aşırı sıcaklıklara (-200°C'den 150°C'ye) ve vakum koşullarına 15+ yıl dayanabilir.
b. Askeri telsizler: Dondurma altını olan sağlam PCB'ler savaş alanı koşullarında 10+ yıl boyunca çöl tozuna, tuzlu suya ve titreşime dayanır.

3Endüstriyel Elektronik
a.Fabrika otomasyonu: Üretim tesislerindeki sensörler ve denetleyiciler, yağlara, soğutucu maddelere ve günlük yıkamalara 7+ yıl boyunca dirençli olmak için daldırma altınına güveniyor.
b.Yenilenebilir enerji sistemleri: Güneş invertörleri ve rüzgar türbini kontrol sistemleri, dış mekan elementlerine 20 yıldan fazla dayanabilmek için daldırma altını kullanır.

4Telekomünikasyonlar
a.5G baz istasyonları: Immersion altını, istikrarlı yüksek frekanslı sinyaller (28+ GHz) sağlar ve 10+ yıl boyunca açık hava kulelerinde korozyona direnir.

Sık Sorulan Sorular
S: Dondurma altın bitkilerindeki daha kalın altın uzun ömürlü olmayı arttırır mı?
A: Hayır. 0.2μm'den daha kalın altın katmanları korozyon direncini veya aşınma performansını arttırmaz, ancak maliyeti artırır. Nikel alt katmanı uzun ömürlü olmanın temel itici faktörüdür.

S: Dondurma altını yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılabilir mi?
A: Evet. Yüksek Tg altyapıları (Tg ≥170°C) ile eşleştirildiğinde, daldırma altını 200°C'ye kadar sıcaklıklarda istikrarlı kalır, bu da otomotiv kaputun altındaki elektronik için uygundur.

S: Dondurma altını yüksek frekanslı PCB'lerde sinyal bütünlüğünü nasıl etkiler?
A: Dondurma altının pürüzsüz yüzeyi, yüksek frekanslarda (28+ GHz) sinyal kaybını en aza indirir ve HASL gibi kaba bitkilerden daha iyi performans gösterir. Bu istikrar, PCB'lerin ömrü boyunca sinyal bütünlüğünü korur.

Sonuç
Dondurma altın kaplama koruyucu bir kaplamadan daha fazlası, cihazın uzun ömürlü olması için bir yatırımdır.HASL veya OSP gibi alternatiflerle karşılaştırıldığında PCB ömrünü 2x3x uzatır.Önemli sistemler, tıbbi cihazlar veya dış mekan elektronikleri tasarlayan mühendisler için, daldırma altını sadece bir seçim değil, yıllarca süren güvenilirliği sağlamak için bir zorunluluktur.
Başlangıç maliyet primleri, daha az bakım, daha az değiştirme ve daha iyi güvenlik ile dengelenir.