PCB 제조에서 몰입 금 마무리: 장 장수 장치의 열쇠

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전자 장치의 수명주기, 소비자 가제트에서 산업 기계에 이르기까지 PCB의 수명은 제품 신뢰성을 직접 결정합니다. PCB 수명에 영향을 미치는 많은 요인들 중에서 (물질, 설계 및 운영 조건) 서면 마감은 중추적 인 역할을합니다. 전기 니켈과 얇은 몰입 금의 2 층 코팅 인 Mealmersion Gold Minish는 부식에 저항하고, 납땜 가능성을 유지하며, 가혹한 환경을 견딜 수있게함으로써 장치 수명을 연장 할 수있는 능력으로 눈에.니다. 엔지니어와 제조업체의 경우, 몰입 금을 어떻게 향상시키는 지 이해하는 것이 고출성 응용 프로그램에 대한 올바른 마감을 선택하는 데 중요합니다.

PCB 장수가 표면 마감에 달려있는 이유

PCB의 표면 마감재는 구리 패드를 산화로부터 보호하고 강력한 솔더 조인트를 보장하며 전기 연결을 용이하게합니다. 시간이 지남에 따라, 열악한 마감 : 구리가 산화되고, 납땜 관절이 약화되고, 오염 물질 (수분, 화학 물질)이 침투하여 간헐적 실패 또는 완전한 장치 종료로 이어집니다.

예를 들어, 공장의 센서는 부식 된 패드로 인해 6 개월 후에 실패 할 수 있으며, 강력한 마감 처리 된 동일한 센서는 5 년 이상 작동 할 수 있습니다. 몰입 금은 금의 불활성을 니켈의 장벽 특성과 결합하여 이러한 문제를 해결하여 시간의 테스트를 견딜 수있는 마무리를 만듭니다.

몰입 금이 PCB 수명을 연장하는 방법
몰입 금의 장수는 세 가지 주요 속성에서 비롯되며, 각각 PCB 고장의 공통 원인을 다루고 있습니다.

1. 타의 추종을 불허하는 부식 저항
공기, 수분 또는 화학 물질에 노출되면 구리가 빠르게 산화되어 전류를 차단하고 솔더를 격퇴하는 녹색 층 (녹청)을 형성합니다. 화학적으로 불활성 인 금은 극한 조건에서도 산화되지 않습니다. 니켈 언더 레이어 (3-7μm 두께)는 물리적 장벽으로 작용하여 구리 이온이 표면으로 이동하는 것을 방지 함으로써이 보호를 증폭시킵니다.

이 저항은 실외 장치 (예 : 5G 기지국), 해양 전자 제품 또는 오일 및 청소제에 노출 된 산업 센서에 중요합니다.

2. 시간의 테스트를 견디는 용해성
PCB가 수년간 사용하는 강력한 솔더 조인트를 유지하는 능력은 협상 할 수 없습니다. 몰입 금은 이것을 두 가지 방법으로 보장합니다.
A. Long-Term Salderability : 몇 달 안에 산화되는 OSP (유기농 마감재) 또는 베어 구리와 달리, 침수 금은 12 개월 이상 보관할 수 있습니다. 이것은 긴 생산주기 (예 : 항공 우주 구성 요소) 또는 예비품으로 저장된 장치에 필수적입니다.
B. stable 금속 간 결합 : 납땜 중에 금은 니켈 층에 노출되어 솔더에 용해됩니다. 니켈은 솔더에 주석으로 강한 금속 간 화합물 (Ni₃sn₄)을 형성하여 열 또는 기계적 응력 하에서 균열에 저항하는 조인트를 만듭니다.

테스트에 따르면 침수 금 솔더 조인트는 HASL 조인트의 경우 50%, OSP의 경우 30%에 비해 10,000 열 사이클 (-55 ° C ~ 125 ° C) 후 강도의 90%를 유지합니다.

3. 고주간 응용 분야의 내마모성
자동차 인포테인먼트 시스템 또는 산업 제어 패널의 커넥터와 같은 움직이는 부품이있는 장치는 반복적 인 짝짓기주기를 견딜 수있는 마감 처리를합니다. 몰입 골드의 경도 (니켈 언더 레이어에 의해 향상됨)는 더 부드러운 마감재를 능가합니다.
A.Gold의 낮은 마찰 계수는 삽입/제거 중 마모를 줄입니다.
B. 니켈 층 (200-300 HV 경도)은 다른 마무리에 구리를 노출시킬 흠집에 저항합니다.

IPC의 연구에 따르면 몰입 금 커넥터는 저항이 최소화되는 10,000 개 이상의 결합주기를 견뎌내는 반면, 구리 노출로 인해 3,000 사이클 후에 HASL 커넥터가 실패합니다.

몰입 금 vs. 기타 마감 : 수명 비교
장치 수명을 연장 할 때 모든 마감이 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 다음은 몰입 금이 일반적인 대안에 대해 어떻게 쌓이는지는 다음과 같습니다.

Mealmersion Gold의 수명, 신뢰성 및 비용 효율성의 조합은 고장이 비싸거나 위험한 장치의 최상위 선택입니다.

사례 연구 : 의료 기기의 침수 금
조기 장애를 해결하기 위해 HASL에서 Immersion Gold로 전환 한 주요 맥박 조정기 제조업체. 결과 :
a.device 수명은 5-7 년으로 10 년 이상 증가하여 환자 보증 요구 사항과 일치합니다.
B.corrosion 관련 실패는 습한 신체 온도 환경에서 92% 감소했습니다.
C. 배터리 연결의 조인트는 10,000 개 이상의 하트 비트 (시뮬레이션 테스트) 후 강도의 95%를 유지했습니다.

몰입 금으로 수명을 극대화하기위한 모범 사례
몰입 골드의 수명 혜택을 완전히 활용하려면 다음과 같은 지침을 따르십시오.

1. 적절한 두께를 지정합니다
A.Nickel 층 : 구리 확산을 차단하고 솔더 관절 강도를 보장하기 위해 3-7μm 두께.
B.면 층 : 0.05–0.2μm 두께 - 층 층 (≥0.3μm)은 추가 이점없이 비용을 증가시키는 반면, 더 얇은 층 (<0.05μm)은 빠르게 마모됩니다.

2. 고품질 도금 공정을 선택하십시오
A. 니켈 욕조는 7-11% 인을 사용하여 부식 저항을 극대화하고 브리티 니스를 줄입니다.
B. 시간이 지남에 따라 구리를 노출시킬 수있는 균열을 피하기 위해 "낮은 스트레스"니켈 도금의 경우.

3. 호환 재료와 페어
A. 금 니켈 장벽을 손상시키는 분리를 방지하기 위해 고온 응용 분야에서 High-TG FR-4 또는 폴리이 미드 기판을 사용하십시오.
B. 예리한 모서리 나 얇은 흔적과 같은 디자인 결함은 스트레스를 집중시키고 껍질을 벗기는 것을 유발할 수 있습니다.

4. 장수 테스트
A. a. accelected 노화 시험 (예 : 85 ° C/85% RH에서 1,000 시간 습도 테스트). 부식 저항을 검증합니다.
B. 솔더 조인트가 손상되지 않도록 열 사이클 테스트 (-55 ° C ~ 125 ° C).

몰입 금의 장수가 빛나는 응용
몰입 금은 교체가 비싸거나 위험하거나 실용적이지 않은 장치에서 특히 가치가 있습니다.

1. 의료 기기
A. Implants (Pacemakers, Neurostimulator) : 체액에서 10 년 이상 안정적으로 작동해야합니다. 몰입 금은 부식에 저항하고 멸균 표면을 유지합니다.
B. 진단 장비 : MRI 기계 및 초음파 프로브는 몰입 금을 사용하여 15 년 이상의 중대한 사용에 걸쳐 일관된 성능을 보장합니다.

2. 항공 우주 및 방어
A.Satellite PCBS : 침수 금은 방사선, 극한 온도 (-200 ° C ~ 150 ° C) 및 15 년 이상의 진공 상태를 견뎌냅니다.
B. 양성 라디오 : 몰입 금이있는 견고한 PCB는 전장 조건에서 10 년 이상 사막 먼지, 바닷물 및 진동을 견뎌냅니다.

3. 산업 전자 제품
A. Factory 자동화 : 제조 플랜트의 센서 및 컨트롤러는 침지 금에 의존하여 7 년 이상 기름, 냉각제 및 일일 세척에 저항합니다.
B.Renewable Energy Systems : 태양열 인버터 및 풍력 터빈 컨트롤은 침수 금을 사용하여 20 년 이상 야외 요소를 견딜 수 있습니다.

4. 통신
A.5G 기지국 : Immersion Gold는 안정적인 고주파 신호 (28+ GHz)를 보장하고 10 년 이상 야외 타워의 부식에 저항합니다.

FAQ
Q : 몰입 금의 두꺼운 금은 장수를 향상 시킵니까?
A : 아니요. 0.2μm보다 두꺼운 금 층은 내식 저항을 향상 시키거나 마모 성능을 향상시키지 않지만 비용을 증가시킵니다. 니켈 언더 레이어는 장수의 주요 드라이버입니다.

Q : 고온 응용 분야에서 몰입 금을 사용할 수 있습니까?
A : 그렇습니다. High-TG 기판 (TG ≥170 ° C)과 쌍을 이룰 때, 침지 금은 최대 200 ° C의 온도에서 안정적으로 유지하므로 자동차 하부 전자 장치에 적합합니다.

Q : 고주파 PCB에서 몰입 금은 신호 무결성에 어떤 영향을 미칩니 까?
A : Immersion Gold의 부드러운 표면은 고주파수 (28+ GHz)에서 신호 손실을 최소화하여 HASL과 같은 거친 마감재를 능가합니다. 이 안정성은 PCB의 수명에 걸쳐 신호 무결성을 보존합니다.

결론
몰입 금 마감은 보호 코팅 이상의 것입니다. 장치 수명에 대한 투자입니다. 부식에 저항, 납땜 가능성을 유지하며 마모를 견딜 수있게함으로써 HASL 또는 OSP와 같은 대안에 비해 PCB 수명을 2-3 배 연장시킵니다. 중요한 시스템, 의료 기기 또는 실외 전자 제품을 설계하는 엔지니어의 경우 Mencersion Gold는 선택 일뿐 만 아니라 수년간의 운영에 대한 신뢰성을 보장해야합니다.
초기 비용 프리미엄은 유지 보수 감소, 교체가 적고 안전성 향상으로 상쇄됩니다. 전자 제품의 세계에서는 장수가 중요하고 몰입 금이 전달됩니다.