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En las especificaciones de la cinta de cobre recubierta de níquel, el espesor de la capa de níquel suele representar solo una línea: ≥ 0,2 micras, o ≥ 0,4 micras, o "personalizable". A menudo, los ingenieros prestan más atención al grosor de la lámina de cobre, el tipo de película adhesiva y los valores de eficiencia de blindaje, y el grosor de la capa de níquel se considera un parámetro auxiliar de "si hay".
Pero la capa de níquel es la única variable en este material que afecta simultáneamente a los tres atributos clave de conducción eléctrica, soldabilidad y resistencia a la corrosión. La resistencia eléctrica del níquel es aproximadamente cinco veces mayor que la del cobre, y cuanto más gruesa es la capa de níquel, mayor es la resistencia superficial; La existencia de la capa de níquel bloquea el contacto del cobre con la atmósfera, y cuando el espesor es insuficiente, la oxidación y corrosión del cobre ocurren silenciosamente en los poros o defectos de la capa de níquel. La elección entre 0,2 micras y 2 micras no es una clasificación "buena y mejor", sino una elección bajo diferentes restricciones.
Límites de rendimiento del cobre puro: por qué "cobre directo" no es la respuesta
La resistencia superficial de la lámina de cobre puro es sin duda la más baja. La resistencia a granel del cobre es de aproximadamente 1,68 μomega · cm. en corriente continua y baja frecuencia, la corriente fluye uniformemente a través de toda la sección transversal, y las ventajas conductoras de la lámina de cobre se pueden aprovechar al máximo. Si el escenario de aplicación es un ambiente interior seco y controlado, y la ruta de puesta a tierra ya no pasa por un proceso de alta temperatura o soldadura después del montaje, la lámina de cobre puro es la opción más directa en términos de conductividad eléctrica.
Pero el cobre puro expone los límites en tres escenarios. Oxidación a alta temperatura: el cobre se oxida rápidamente en un ambiente por encima de 150 ℃, la superficie forma una capa de oxidación de alta resistencia, y la resistencia de contacto aumenta con el tiempo y la temperatura. Corrosión química: en sulfuros, sudor o ambientes húmedos, los productos de corrosión del cobre destruyen las vías conductoras, lo que es particularmente prominente en el escenario electrolítico de sulfuros de las baterías de Estado sólido. Fiabilidad de la soldadura: la película de óxido en la superficie del cobre causa una mala humectación de la soldadura y una soldadura virtual o una resistencia insuficiente de los puntos de soldadura.
La intención original del níquel es cubrir la superficie del cobre con una capa de metal con mayor estabilidad química, empujando estos tres límites hacia afuera. El problema es que esta "capa protectora" en sí misma cambiará el comportamiento eléctrico del material.
Cómo las capas de níquel cambian las reglas del juego: la triple acción de la resistencia, la piel y los poros
La resistencia eléctrica del níquel es aproximadamente cinco veces mayor que la del cobre, lo que significa que la capa de níquel introduce un componente de resistencia en serie en el camino conductor. En DC y baja frecuencia, el tamaño de este componente depende del espesor de la capa de níquel y la distribución de la corriente. Si el espesor de la capa de níquel se controla en el rango de 0,5 a 2 micras, la resistencia superficial solo aumentará entre un 3% y un 5%, y la atenuación de la conductividad eléctrica no superará el 10%. El aumento de la resistencia de esta magnitud es aceptable para la mayoría de los escenarios de puesta a tierra y descarga de des.
Efecto cutáneo: la capa de níquel se convierte en el primer paso de la corriente de alta frecuencia
La frecuencia cambia el papel de la capa de níquel. El efecto cutáneo hace que la corriente de alta frecuencia se concentre en la superficie del conductor, mientras que la capa de níquel se encuentra exactamente en la capa más externa. En los conductores de cobre puro, la corriente eléctrica se concentra en la superficie del cobre; En la lámina de cobre recubierta de níquel, la capa de níquel se convierte en el "primer paso" de la corriente de alta frecuencia, y su alta resistencia se traduce directamente en pérdidas adicionales de inserción. Los datos patentados muestran que después del níquel en el cobre, la pérdida de inserción aumentó en 1,5 db, y la frecuencia de resonancia se desvió hacia la baja frecuencia. Cerca de 2,7 ghz, el comportamiento de resonancia de los componentes de níquel en enig (oro químico de níquel) aumentará aún más la pérdida de inserción. Esto significa que si la cinta de cobre recubierta de níquel se utiliza para la cavidad blindada en la banda de GHz o la ruta de retorno de la señal de alta velocidad, el grosor y la presencia de la capa de níquel en sí deben incluirse en el presupuesto de integridad de la señal, sin juzgarse solo por la resistencia de corriente continua.
Poros y resistencia a la corrosión: espesor de la capa de níquel y relación no lineal
La tercera acción de la capa de níquel es la barrera física. Una capa densa de níquel puede evitar que el oxígeno y el vapor de agua lleguen a la superficie del cobre, pero la capa de níquel en sí no es absolutamente poroso. Cuando el espesor está por debajo de un cierto umbral, la densidad de poros aumenta, y el medio de corrosión todavía puede llegar a la matriz de cobre a través de los poros, formando una corrosión puntual. El espesor de la capa de níquel ≥ 0,4 micras (tipo soldable) o ≥ 0,2 micras (tipo no soldado) es una demarcación de ingeniería de la "cobertura continua" en la industria, pero el nivel real de resistencia a la corrosión también depende de la densidad del recubrimiento y el Estado de la superficie del sustrato. En ambientes salinos o húmedos y calientes, no existe una relación lineal entre el espesor de la capa de níquel y el tiempo de resistencia a la corrosión: la capa de níquel de 0,5 a 2 micras puede prolongar el tiempo de resistencia a la niebla de sal neutra a más de 1000 horas, mientras que la capa de níquel más delgada puede tener puntos de corrosión en cientos de horas.
Restricción cruzada entre frecuencia y medio ambiente: un marco de juicio bidimensional
La elección del espesor de la capa de níquel no se puede discutir por separado sin dos variables: la frecuencia de la señal y el entorno de servicio.
Ambiente seco de baja frecuencia
Por ejemplo, la puesta a tierra de ESG de electrónica de consumo interior y la puesta a tierra de FPC sin soldadura. La tarea principal de la capa de níquel es proporcionar una protección antioxidante básica, y el espesor puede inclinarse hacia el borde inferior de 0,2 - 0,4 micras para minimizar el aumento de la resistencia. Si la ruta de puesta a tierra no lleva retorno de alta frecuencia, el castigo del efecto cutáneo sobre la capa de níquel no existe, y la capa delgada de níquel es razonable.
Ambiente húmedo / corrosivo de baja frecuencia
Como coches, escenas al aire libre o costeras. La función anticorrosiva de la capa de níquel se eleva como la restricción principal. El espesor debe desviarse por encima de 0,5 micras a cambio de un tiempo suficiente de tolerancia a la niebla de sal. En este momento, el aumento de la resistencia superficial (3 - 5%) es un intercambio aceptable en relación con el riesgo de deriva de la resistencia de contacto con el tiempo.
Ambiente seco de alta frecuencia
Por ejemplo, la ruta de retorno serdes de tierra y alta velocidad cerca del módulo de onda milimétrica 5g. La pérdida de alta frecuencia de la capa de níquel se ha convertido en la principal contradicción. Si la aplicación no obliga a la soldabilidad o a la resistencia a la corrosión a largo plazo, se puede considerar un esquema de chapado de níquel de un solo lado o capa de níquel extremadamente delgada (≤ 0,2 micras) para que la superficie de cobre asuma la función principal de conducción eléctrica, y la capa de níquel solo proporciona una protección limitada. Al mismo tiempo, la rugosidad de la superficie (ra) del sustrato de lámina de cobre debe controlarse a un nivel bajo (las aplicaciones de alta frecuencia recomiendan ra inferior a 0,3 micras) para reducir la pérdida de quimiotaxia.
Ambiente húmedo / soldable de alta frecuencia
Las restricciones son las más agudas. La capa de níquel requiere tanto un espesor suficiente para garantizar la resistencia a la corrosión y la soldabilidad como el más delgado posible para controlar las pérdidas de alta frecuencia. El camino operativo es seleccionar la estructura del recubrimiento gradiente o la capa de infiltración cruzada de cobre - níquel para controlar el espesor de la capa de níquel en una ventana optimizada de 0,5 - 2 micras bajo la premisa de garantizar la fuerza de unión y la resistencia a la corrosión, en lugar de compensar la calidad del recubrimiento simplemente aumentando el espesor. Al mismo tiempo, el sustrato da prioridad a la lámina de cobre calandrado en lugar de la lámina de cobre electrolítico, ya que el perfil más bajo y los granos más finos de la lámina de cobre calandrado pueden proporcionar un mejor rendimiento de alta frecuencia con el mismo espesor de la capa de níquel.
La siguiente tabla resume la orientación del espesor de la capa de níquel bajo diferentes combinaciones de frecuencia y ambiente:
El juicio de la capacidad del proveedor se deduce del "espesor de la capa de níquel"
Primero, confirme si el proveedor proporciona la curva correspondiente entre el grosor de la capa de níquel y la resistencia superficial, en lugar de un solo valor nominal.
Los intervalos como "resistencia superficial ≤ 0,1 omega" o "0,05 - 0,07 omega" tienen un valor de referencia limitado si no se indica el espesor correspondiente de la capa de níquel y la frecuencia de prueba. Se pedirá al proveedor que proporcione datos incrementales de resistencia superficial o resistencia a diferentes grosores de capa de níquel (cubriendo al menos 0,2 micras, 0,5 micras, 1 micras, 2 micras en varios puntos) y si los datos se miden en condiciones de corriente continua o alta frecuencia.
En segundo lugar, distinguir la demarcación de espesor entre "tipo soldable" y "tipo no soldado" y confirmar que el proceso de soldadura coincide.
Las láminas de cobre recubiertas de níquel soldables generalmente requieren una capa de níquel ≥ 0,4 micras para garantizar el tiempo de humectación y retención de la soldabilidad de la soldadura. Si la aplicación implica soldadura de retorno o soldadura láser, el exceso de espesor de la capa de níquel puede causar mala soldadura, mientras que el exceso de espesor (más de 5 micras) puede concentrar el calor de soldadura en la capa, aumentando el riesgo de salpicaduras y fragilidad. Al seleccionar el modelo, se debe confirmar al proveedor la relación de coincidencia entre el grosor recomendado y el proceso de soldadura objetivo (soldadura de estaño, soldadura láser, soldadura ultrasónica).
En tercer lugar, en aplicaciones de alta frecuencia, se pregunta sobre la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre y la uniformidad de la distribución de la capa de níquel, en lugar de ver solo el espesor de la capa de níquel.
La pérdida de alta frecuencia se contribuye conjuntamente con la resistencia a granel de la capa de níquel y la rugosidad superficial de la lámina de cobre. El sustrato de lámina de cobre calandrado de Ra ≤ 0,2 - 0,3 micras, combinado con una fina capa de níquel uniforme y densa, puede lograr un mejor equilibrio entre la resistencia a la corrosión y las propiedades de alta frecuencia que la "lámina de Cobre electrolítico áspera de capa de níquel gruesa". Si el proveedor puede proporcionar datos de Ra y la desviación del espesor del recubrimiento (por ejemplo, dentro de ± 3% de todo el volumen), su capacidad de control de la consistencia de alta frecuencia es más confiable.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de producto de cinta de cobre recubierta de níquel cubre el sustrato de Cobre electrolítico y calandrado, el espesor de la capa de níquel se puede ajustar de acuerdo con las necesidades de la aplicación en el rango de 0,2 a 2 micras, y proporciona una estructura de recubrimiento gradiente para equilibrar la fuerza de unión y la resistencia al contacto.
El producto puede proporcionar datos incrementales de resistencia superficial bajo diferentes espesores de capa de níquel, recomendaciones de demarcación de espesor para tipos soldables y no soldados, y opciones de baja rugosidad para sustratos de lámina de cobre calandrado. La capa de pegamento puede proporcionar pegamento sensible a la presión convencional o pegamento modificado resistente a la temperatura de acuerdo con el proceso de pegado, que es adecuado para la puesta a tierra fpc, el emparejamiento de la cavidad blindada y los escenarios de puesta a tierra que requieren resistencia a la corrosión a largo plazo. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.