Серебрение

(из материалов июньского номера жкрнала «PCB007», сообщение менеджера по продукту Denis Jacques, «Technic»)

Около тридцати лет назад погружное серебрение, процесс на основе нитрата, занимало большую долю рынка в области финальных покрытий печатных плат (ПП). Более экономичное, чем ENIG, плоское, паяемое и проводящее, у него было всё, что нужно, но — была и коррозия в сложных условиях.

Пузыри шампанского также были проблемой, наряду с укорочением линии. Но наихудшим было появление короткого замыкания, со временем, из-за крипа (расползающейся) коррозии. Высаливание сульфида меди при контакте в полевых условиях с загрязнениями серы, теплом и влагой приводило к отказам. Этого было достаточно, чтобы не считать процесс хорошим.

Рынок для серебра сегодня, в качестве финального покрытия, достаточно скуден и, поэтому, не удовлетворяет исследователей. К сожалению, есть альтернатива — погружное серебрение, сначала разработанное для других применений. Погружное серебрение — безнитратное, слегка щелочное, медленно осаждаемое, беспористое, чистое серебро.

Работа с серебром началась около 10 лет назад, на очень ограниченной основе, из-за упомянутого ранее отсутствия интереса к серебру. Один из заказчиков упомянул о том, что их серебрение работало как гальванопара. Заказчик специализировался в области радиочастот, и это было основной проблемой для него. Было предложено протестировать ванну, ощущая, что это могло бы быть решением проблемы. Имелось безнитратное серебрение, которое высаживало 0.25−0.38 мкм серебра в течении 5 минут, упрощая испытания. К удивлению, оно решило все проблемы, став постоянным для заказчика.

Твёрдо веря в успех, сделали несколько запусков, где обнаружили эти проблемы. Из-за небольшого рынка, не было сильного продвижения, т. к. неизвестен результат по коррозии. В процессе на нитратной основе можно осадить 0.51−0.76 мкм серебра за минуту, что стало основной проблемой. Чувствовалось, что более тонкое серебрение, беспористое, должно быть лучше, чем толстое, быстроосаждаемое.

Для параллельного сравнения нитратная основа всё ещё преобладала на рынке и прямо связывалась с малой долей серебрения в качестве финального покрытия.

Некоторые производители материалов начали предоставлять свои находки по требованиям к 5G, основываясь на СВЧ требованиях к ПП, что выглядело как серебрение открывающее дорогу для этого. Потеря сигнала стала основной проблемой для 5G, т. к компоненты переставали работать.

Компенсация внутренних потерь потребовала более необычного материала, или теплостойких компонентов, или усилителей сигнала — всё это привело к дорогому ENIG.

Или можно использовать щелочное, безнитратное, погружное серебрение, менее дорогостоящее. Иными словами, ENIG — наихудший проводник из-за толщины и магнитных свойств (рисунок 1).

Рис. 1 Сравнение различных финишных покрытий

(по горизонтали — частота, Гц, по вертикали — потери, Дб/дюйм)

Это стало тем, что нужно, с начала работы. На внутренних исследованиях сравнили ENIG, нитратное и безнитратное серебрение относительно различных типов коррозии. Использовались те же тестовые образцы по трём процессам, максимально приближённые к реальным условиям. Применили и органическое средство погружением для двух серебряных покрытий. А далее — сравнили все результаты: по виду, адгезии, паяемости, погружении в азотную кислоту/растворимости, горизонтальному микротравлению и крип-коррозии. Как и ожидалось, результаты по косметике и адгезии были хорошими. Даже погружение в азотную кислоту было стойким по трём испытаниям: на нитратной основе слегка пожелтело, но паялось. По двум другим испытаниям получено приятное удивление.

Как ожидалось, ENIG выдержал превосходно. Но удивительно, что ENIG расположился за безнитратным серебрением после погружения в азотную кислоту. Хотя очень близко.

При горизонтальном микротравлении удалялось около 0.38 мкм меди при каждом проходе. Образцы контролировались, подвергались ленточному тестированию и, при удовлетворительном результате — далее контролировались при 10 проходах. Тестирование на крип-коррозию охватывало размещение холодных образцов в горячей глине и суточный цикл с серным окружением.

При выстраивании результатов ENIG был превосходным, а безнитратный процесс с последующим погружением в кислоту очень близким к нему. Традиционное нитратное серебрение оказалось далеко позади (рисунок 2).

Рис. 2 Тестирование на коррозию ENIG, нитратного и безнитратного серебрения.

На основе результатов процесс был пересмотрен и подготовлено решение для 5G финального покрытия. Оно экономичное, проводящее, паяемое (а фактически, многоразово паяемое), в основном, успешное, адресованное всем, имевшим проблемы с погружным серебрением из-за коррозии.

Новый процесс погружного серебрения меняет игру из-за стоимости, скорости и всех характеристик. Сегодня, ENIG всё ещё доминирует на рынке финальных покрытий, но это достижение уже не будет работать в ближайшем будущем. 5G сегодня только одна десятая своего потенциала и, с увеличением скорости сигнала, варианты, способствующие снижению стоимости и более высоким характеристикам, станут новым стандартом.

**************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» решает индивидуально с каждым заказчиком: как правильно выбрать необходимое оборудование и эффективно выстроить производственный процесс, сопровождая его поставками расходных и базовых материалов.

Для совместной работы используется следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, д.206

Тел. +7 (921) 895−14−22, (812) 994−95−02

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов