পিসিবি সারফেস ফিনিশিংয়ে ইমারশন গোল্ডের আগে ইমারশন নিকেল কেন গুরুত্বপূর্ণ

পিসিবি উত্পাদনের জগতে, পৃষ্ঠের সমাপ্তিগুলি তামার প্যাডগুলি রক্ষা করে, নির্ভরযোগ্য সোল্ডারিং নিশ্চিত করে এবং বোর্ডের আয়ু বাড়ায় এমন অজানা নায়ক।সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য সমাপ্তিগুলির মধ্যে রয়েছে ইলেক্ট্রোলেস নিকেল ইমারশন গোল্ড (ইএনআইজি)এএনআইজি-এর জন্য এটি একটি শক্তিশালী ও কার্যকরী যন্ত্র, যা তার স্থায়িত্ব, সোল্ডারযোগ্যতা এবং উচ্চ ঘনত্বের নকশার সাথে সামঞ্জস্যের জন্য মূল্যবান। কিন্তু এএনআইজিকে এত কার্যকর করে তোলে কী? এর উত্তরটি এর দুই স্তরের কাঠামোর মধ্যে রয়েছেঃ নিমজ্জন নিকেল ভিত্তি,ডুবানো সোনার পাতলা স্তর দিয়ে সজ্জিতযদিও স্বর্ণ তার জারা প্রতিরোধের জন্য অনেক মনোযোগ পায়, তবে নিকেল স্তরটি একটি অজানা ওয়ার্কহর্স যা ছাড়া ENIG ব্যর্থ হয়।নিমজ্জন নিকেল কেন নিমজ্জন স্বর্ণের আগে আলোচনাযোগ্য নয়, এবং এটি কীভাবে সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পিসিবিগুলি সম্পাদন করে তা নিশ্চিত করে।

নিমজ্জন নিকেলের ভূমিকা: কেবলমাত্র একটি মধ্যম স্তর নয়
নিমজ্জন নিকেল পিসিবি এর তামা প্যাড এবং বাইরের সোনার স্তরের মধ্যে বসে, তিনটি অপরিহার্য ফাংশন পরিবেশন করে যা ENIG কে উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার ইলেকট্রনিক্সের জন্য সোনার মানক করে তোলে।

1বাধা সুরক্ষাঃ তামা ছড়িয়ে পড়া বন্ধ করা
তামা একটি চমৎকার কন্ডাক্টর, কিন্তু এটি রাসায়নিকভাবে প্রতিক্রিয়াশীল, বিশেষ করে যখন এটি স্বর্ণের সংস্পর্শে আসে। কোনও বাধা ছাড়াই, তামা পরমাণুগুলি সময়ের সাথে সাথে স্বর্ণের স্তরে স্থানান্তরিত হয়, একটি প্রক্রিয়াকে প্রসার বলা হয়।এই মিশ্রণ স্বর্ণের অখণ্ডতা নষ্ট করেএর ফলস্বরূপ, লেদারের জয়েন্ট দুর্বল হয়ে যায়, সিগন্যাল নষ্ট হয়ে যায়, এবং অকাল ব্যর্থতা ঘটে।

নিমজ্জন নিকেল একটি রাসায়নিক ফায়ারওয়াল হিসাবে কাজ করে। এর স্ফটিক কাঠামোটি উচ্চ তাপের পরিবেশে (উদাহরণস্বরূপ, রিফ্লো সোল্ডারিংয়ের সময়) স্বর্ণের কাছে পৌঁছানোর জন্য তামার আয়নগুলিকে ব্লক করার জন্য যথেষ্ট ঘন।পরীক্ষাগুলি দেখায় যে 3 ¢ 5μm নিকেল স্তর সরাসরি তামার উপর plated স্বর্ণের তুলনায় 99% এর বেশি তামার ছড়িয়ে কমিয়ে দেয়.

2সোল্ডারাবিলিটি বাড়ানোঃ শক্তিশালী জয়েন্টের ভিত্তি
পিসিবিগুলির জন্য, সোল্ডারিবিলিটি কেবল "আঠালো" নয়, তাপমাত্রা চক্র, কম্পন এবং সময়কে সহ্য করতে পারে এমন শক্তিশালী, ধারাবাহিক বন্ধন তৈরির বিষয়ে। নিমজ্জন নিকেল এটি সম্ভব করে তোলে।

a. সমতল, অভিন্ন পৃষ্ঠঃ খালি তামা (যা দ্রুত অক্সিডাইজ হয়) বা রুক্ষ সমাপ্তি (যেমন HASL) এর বিপরীতে, নিকেল লেদারের জন্য একটি মসৃণ, সমান বেস তৈরি করে। এটি নিশ্চিত করে যে লেদারের প্যাড জুড়ে সমানভাবে ছড়িয়ে পড়ে।যেমন “সোল্ডার বল” বা “কোল্ড জয়েন্ট” এর মত ত্রুটি হ্রাস করা..
b. নিয়ন্ত্রিত ইন্টারমেটালিক গঠনঃ সোল্ডারিংয়ের সময়, নিকেল সোল্ডারে টিনের সাথে প্রতিক্রিয়া করে Ni3Sn4 গঠন করে, একটি শক্তিশালী ইন্টারমেটালিক যৌগ যা জয়েন্টটি স্থানে লক করে।তামা টিনের সাথে প্রতিক্রিয়া করে Cu6Sn5 গঠন করে, যা ভঙ্গুর এবং চাপের অধীনে ফাটতে পারে।

আইপিসির একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে এনআইজি সোল্ডার জয়েন্টগুলি (নিকেল সহ) নিকেল ছাড়াই সোনার ধাতুযুক্ত তামা ব্যবহার করে জয়েন্টগুলির তুলনায় 3x বেশি তাপচক্র (-55 °C থেকে 125 °C) সহ্য করে।

3যান্ত্রিক শক্তিঃ ডিলেমিনেশন এবং পরিধান প্রতিরোধ
পিসিবিগুলি অটোমোটিভ বা এয়ারস্পেস পরিবেশে সংযোজকগুলির সন্নিবেশ / অপসারণ থেকে কম্পনের জন্য ধ্রুবক যান্ত্রিক চাপের মুখোমুখি হয়। নিমজ্জন নিকেল সমালোচনামূলক অনমনীয়তা যোগ করেঃ

a. আঠালোতাঃ নিকেল তামা এবং স্বর্ণের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ হয়, ডিলেমিনেশন (পিলিং) প্রতিরোধ করে যা তলদেশের তামাকে জারাতে প্রকাশ করে।
b. পরিধান প্রতিরোধেরঃ স্বর্ণ নরম হলেও, নিকেল এর কঠোরতা (200 ¢ 300 এইচভি) হ্যান্ডলিং বা সমাবেশের সময় স্ক্র্যাচ থেকে সমাপ্তি রক্ষা করে, শিল্প সেন্সরের মতো শক্ত ডিভাইসে পিসিবিগুলির জন্য একটি আবশ্যক।

এনআইজি প্রক্রিয়া: কিভাবে নিকেল এবং স্বর্ণ একসাথে কাজ করে
এনআইজি শুধু নিকেল প্লাস্টিং নয়, এটি একটি সুনির্দিষ্ট রাসায়নিক প্রক্রিয়া যা প্রতিটি স্তরের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে। এটি কীভাবে কাজ করে তা এখানেঃ

ধাপ ১ঃ নিমজ্জন নিকেল অবতরণ
পিসিবি-এর তামা প্যাডগুলি প্রথমে অক্সিডগুলি অপসারণের জন্য পরিষ্কার করা হয়, তারপরে নিকেল-ফসফরাস স্নানে ডুবিয়ে দেওয়া হয়। বৈদ্যুতিন প্রলেপিংয়ের বিপরীতে (যা বিদ্যুৎ ব্যবহার করে), নিমজ্জন নিকেল একটি রাসায়নিক বিক্রিয়ার মাধ্যমে গঠন করেঃস্নান মধ্যে নিকেল আয়ন হ্রাস করা হয় এবং তামা পৃষ্ঠ উপর জমা হয়, যখন তামা অক্সিডাইজ হয় এবং দ্রবণে দ্রবীভূত হয়।

a,ঘনতা গুরুত্বপূর্ণঃ নিকেল স্তরগুলি কঠোরভাবে 3 ¢ 7μm এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত হয়। খুব পাতলা (< 3μm) এবং এটি বাধা হিসাবে ব্যর্থ হয়; খুব পুরু (> 7μm) এবং এটি ভঙ্গুর হয়ে যায়, নমনের সময় ফাটল হওয়ার ঝুঁকি।
b. ফসফরাস সামগ্রীঃ বেশিরভাগ ENIG নিকেলে 7~11% ফসফরাস থাকে, যা ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা বাড়ায় এবং স্তরে চাপ হ্রাস করে।

ধাপ ২ঃ নিমজ্জন স্বর্ণের জমা
একবার নিকেল স্তরটি নিরাময় হয়ে গেলে, পিসিবি একটি সোনার স্নানে ডুবিয়ে দেওয়া হয়। সোনার আয়নগুলি পৃষ্ঠের নিকেল পরমাণুগুলির প্রতিস্থাপন করে (একটি প্রক্রিয়াকে স্থানচ্যুতি প্লাটিং বলা হয়), একটি পাতলা স্তর গঠন করে (0.05 ′′) ।2μm) যে নিকেল সীল.

সোনার ভূমিকা হল লোডিংয়ের আগে নিকেলকে অক্সিডেশন থেকে রক্ষা করা।এটি সমাবেশের সময় সোল্ডারে দ্রবীভূত করার জন্য যথেষ্ট পাতলা (ইন্টারমেটালিক গঠনের জন্য নিকেলকে উন্মুক্ত করে) তবে সঞ্চয় করার সময় (১২+ মাস পর্যন্ত) ম্লান হওয়ার প্রতিরোধের জন্য যথেষ্ট পুরু.

কেন এই দুই ধাপের প্রক্রিয়াটি এড়িয়ে যাওয়া যায় না
স্বর্ণ একা নিকেল স্তর প্রতিস্থাপন করতে পারে না. স্বর্ণ তামা ছড়িয়ে ব্লক করার জন্য খুব নরম, এবং এটি solder সঙ্গে শক্তিশালী intermetals গঠন করে না. আরও খারাপ,তামার উপর সোণ সরাসরি ধাতুপট্টাবৃত একটি গ্যালভানিক দম্পতি তৈরি করে (একটি ব্যাটারির মতো প্রভাব) যা ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করেএনআইজি এর যাদু সিনার্জিতে রয়েছেঃ নিকেল বিচ্ছিন্নতা ব্লক করে এবং শক্তিশালী লোডিং সক্ষম করে, যখন স্বর্ণ নিকেলকে অক্সিডেশন থেকে রক্ষা করে।

নিকেল বাদ দিলে কী হয়?
কিছু নির্মাতারা নিকেল বাদ দিয়ে বা নিম্ন স্তরের স্তর ব্যবহার করে খরচ কমাতে চেষ্টা করে,কিন্তু এর পরিণতি গুরুতর, বিশেষ করে মেডিকেল ডিভাইস বা এয়ারস্পেস সিস্টেমের মতো সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পিসিবিগুলির জন্য।.

1. ¢ ব্ল্যাক প্যাড ¢ ব্যর্থতা: সবচেয়ে সাধারণ বিপর্যয়
কালো প্যাড একটি ভয়ঙ্কর ত্রুটি যেখানে নিকেল স্তর ক্ষতিগ্রস্ত হয়, স্বর্ণ এবং তামার মধ্যে একটি অন্ধকার, পোরাস অবশিষ্টাংশ ছেড়ে।অথবা দূষণকারীর সংস্পর্শেএকটি অক্ষত নিকেল বাধা ছাড়া, স্বর্ণ-রূপা ইন্টারফেস ভেঙে যায়, যৌগগুলি কম শক্তি দিয়ে আটকে না বা টানতে পারে না।

আইপিসির একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে বায়ুচলাচলে পিসিবি-তে এনআইজি ব্যর্থতার ৮০% অনুপযুক্ত নিকেল স্তর থেকে ফিরে আসে, যা পুনর্নির্মাণ এবং বিলম্বের জন্য নির্মাতাদের প্রতি ব্যাচ গড়ে ৫০,০০০ ডলার খরচ করে।

2ক্ষয় এবং অক্সিডেশন
নিকেল তামার তুলনায় ক্ষয় প্রতিরোধী। এটি ছাড়া, তামার প্যাড দ্রুত অক্সিডাইজ, এমনকি নিয়ন্ত্রিত সঞ্চয়স্থানে। অক্সিডাইজড তামার solder প্রতিরোধ করে,যার ফলে "শুষ্ক জয়েন্ট" হয় যা বৈদ্যুতিক লোডের অধীনে ব্যর্থ হয়উদাহরণস্বরূপ, একটি টেলিকম কোম্পানি 5 জি বেস স্টেশনে স্বর্ণযুক্ত (নিকেল মুক্ত) পিসিবি ব্যবহার করে অক্সাইডেশনের কারণে 6 মাসের মধ্যে 30% ব্যর্থতার হার রিপোর্ট করেছে।

3. দরিদ্র সোল্ডার জয়েন্ট নির্ভরযোগ্যতা
যখন নিকেল অনুপস্থিত থাকে, তখন সোল্ডার স্বর্ণাবৃত তামার সাথে দুর্বলভাবে সংযুক্ত হয়, যা গরম বা যান্ত্রিক চাপের অধীনে জয়েন্ট তৈরি করে যা ফাটতে পারে।অটোমোটিভ পিসিবিতে (ভিব্রেশন এবং তাপমাত্রা ওঠানামা সাপেক্ষে), এটি ADAS (অ্যাডভান্সড ড্রাইভার অ্যাসিস্ট্যান্স সিস্টেম) এর মতো সমালোচনামূলক সিস্টেমগুলিতে বিরতিপূর্ণ ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে, এমন একটি ঝুঁকি যা কোনও নির্মাতাই বহন করতে পারে না।

এনআইজি বনাম অন্যান্য সমাপ্তিঃ কেন নিকেল পার্থক্য তৈরি করে
এনআইজি একমাত্র পিসিবি ফিনিস নয়, তবে এর নিকেল স্তর এটিকে এমন সুবিধা দেয় যা বিকল্পগুলি মেলে না। এটি কীভাবে স্ট্যাক আপ করে তা এখানেঃ

ENIG এর নিকেল স্তরটি কঠোর পরিবেশে অন্যদের তুলনায় ভাল। উদাহরণস্বরূপ, সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (উচ্চ আর্দ্রতা, লবণের এক্সপোজার)এএনআইজি পিসিবিগুলি এইচএএসএল বা ওএসপি সমাপ্তির চেয়ে 5x বেশি দীর্ঘস্থায়ী.

ENIG-এ নিমজ্জন নিকেল জন্য সেরা অনুশীলন
নিকেল থেকে সর্বাধিক উপকার পাওয়ার জন্য, নির্মাতারা বেধ, বিশুদ্ধতা এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের জন্য কঠোর মান মেনে চলতে হবে।

1. বেধ নিয়ন্ত্রণঃ 3 ¢ 7 μm আলোচনাযোগ্য নয়
যেমনটি উল্লেখ করা হয়েছে, 3μm এর চেয়ে পাতলা নিকেল স্তরগুলি বাধা হিসাবে ব্যর্থ হয়, যখন 7μm এর চেয়ে ঘন স্তরগুলি ভঙ্গুর হয়ে ওঠে।আইপিসি-৪৫৫২ (ইলেক্ট্রোলেস নিকেলের জন্য বৈশ্বিক মানদণ্ড) ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করার জন্য ±১ মাইক্রন মিটারের একটি অনুমোদনকে বাধ্যতামূলক করেশীর্ষস্থানীয় নির্মাতারা 100% প্যাডের বেধ যাচাই করতে এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স (এক্সআরএফ) ব্যবহার করে।

2ফসফরাস সামগ্রীঃ সর্বোত্তম পারফরম্যান্সের জন্য ৭% ১১%
নিকেল-ফসফরাস মিশ্রণগুলির মধ্যে 7~11% ফসফরাস ভারসাম্য কঠোরতা এবং জারা প্রতিরোধের। কম ফসফরাস (<7%) নিকেলকে খুব নরম করে তোলে; উচ্চতর মাত্রা (>11%) ভঙ্গুরতা বৃদ্ধি করে।

3প্রসেস মনিটরিংঃ ব্ল্যাক প্যাড এড়ানো
যখন নিকেল বাথটি খারাপভাবে বজায় রাখা হয় (যেমন, ভুল পিএইচ, দূষিত রাসায়নিক) তখন কালো প্যাড ঘটে। নির্মাতারা অবশ্যইঃ

a. প্রতিদিন স্নানের রসায়ন পরীক্ষা করুন (pH 4.5 ∼ 5.5 আদর্শ) ।
b.কণা দূষণকারী পদার্থ অপসারণের জন্য স্নান ফিল্টার করুন।
(গ) অভিন্ন জমাট বাঁধার জন্য স্বয়ংক্রিয় প্লাটিং সরঞ্জাম ব্যবহার করা।

বাস্তব-বিশ্ব প্রভাবঃ সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ENIG
এনআইজি-এর নির্ভরযোগ্যতা ণিকল স্তর দ্বারা চালিত ণিকল স্তরটি এমন ক্ষেত্রগুলিতে অপরিহার্য করে তোলে যেখানে ব্যর্থতা একটি বিকল্প নয়ঃ

a.মেডিকেল ডিভাইসঃ পেসমেকার এবং ডিফিব্রিলারগুলি ENIG ব্যবহার করে যাতে সোল্ডার জয়েন্টগুলি 10+ বছরের জন্য শরীরের তরল এবং তাপমাত্রা ওঠানামা সহ্য করতে পারে।
b.Aerospace: স্যাটেলাইট PCBs বিকিরণ এবং চরম তাপমাত্রা (২০০°C থেকে ১৫০°C) রক্ষার জন্য ENIG এর উপর নির্ভর করে।
c.5G অবকাঠামোঃ ENIG এর সমতল পৃষ্ঠটি বেস স্টেশনগুলিতে সূক্ষ্ম-পিচ BGA (0.4 মিমি পিচ) সমর্থন করে, যা স্থিতিশীল উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সংকেত (28+ GHz) নিশ্চিত করে।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন
প্রশ্নঃ নিমজ্জন নিকেল খুব পাতলা (<3μm) হলে কি হবে?
উত্তরঃ পাতলা নিকেল তামার বিস্তারকে ব্লক করতে ব্যর্থ হয়, যা অক্সিডেশন, ভঙ্গুর স্বর্ণ এবং দুর্বল সোল্ডার জয়েন্টগুলির দিকে পরিচালিত করে। এটি "কালো প্যাড" ত্রুটির ঝুঁকি বাড়ায়।

প্রশ্ন: এনআইজিতে নিকেলকে অন্য ধাতু কি প্রতিস্থাপন করতে পারে?
উত্তরঃ না। প্যালাডিয়ামের মতো বিকল্পগুলি ব্যয়বহুল এবং লোডারের সাথে একই শক্তিশালী ইন্টারমেটালিক গঠন করে না। নিকেল একমাত্র উপাদান যা বাধা সুরক্ষা, সোল্ডারযোগ্যতা এবং ব্যয়কে ভারসাম্যপূর্ণ করে।

প্রশ্ন: এনআইজি-তে নিমজ্জন নিকেল কতদিন স্থায়ী হয়?
উত্তরঃ সঠিকভাবে প্রলিপ্ত হলে (৩ ¢৭ μm বেধ, ৭ ¢১১% ফসফর), নিকেল নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে পিসিবিগুলির জীবনকালের জন্য কার্যকর থাকে, প্রায়শই ১০+ বছর।

প্রশ্ন: কেন ENIG অন্যান্য সমাপ্তি তুলনায় আরো ব্যয়বহুল?
উঃ ENIG এর খরচ উচ্চ বিশুদ্ধতা নিকেল এবং স্বর্ণ সহ তার দ্বি-স্তরীয় প্রক্রিয়াটির নির্ভুলতা এবং কঠোর মান নিয়ন্ত্রণের প্রতিফলন।বিশেষ করে উচ্চ মূল্যের ইলেকট্রনিক্সের জন্য.

সিদ্ধান্ত
নিমজ্জন নিকেল ENIG-এর ভিত্তি নয়। এর ভূমিকা তামার ছড়িয়ে পড়ার বিরুদ্ধে একটি বাধা, শক্তিশালী সোল্ডার জয়েন্টগুলির জন্য একটি সক্ষম,এবং যান্ত্রিক চাপের বিরুদ্ধে একটি প্রতিরক্ষাকারী এটি অপরিহার্য করে তোলেনিকেল বা তার বেধের কোণ কাটা কেবল ফিনিসকে হুমকি দেয় না, এটি বিশেষত সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পুরো PCB এর কার্যকারিতাকে ঝুঁকিপূর্ণ করে তোলে।

প্রকৌশলী এবং নির্মাতার জন্য, বার্তাটি স্পষ্টঃ ENIG নির্দিষ্ট করার সময়, নিকেল স্তরকে অগ্রাধিকার দিন। এর গুণমান নির্ধারণ করে যে একটি PCB সমৃদ্ধ হয় বা ব্যর্থ হয়।