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Na folha de especificação de fita de folha de cobre revestida de níquel, a espessura da camada de níquel geralmente representa apenas uma linha: ≥ 0,2 μm, ou ≥ 0,4 μm, ou "personalizada". Os engenheiros prestam muitas vezes mais atenção à espessura da fólia de cobre, ao tipo de camada adesiva e ao valor da eficácia do escudo ao selecionar, enquanto a espessura da camada de níquel é considerada como um parâmetro auxiliar que seja "desde que exista".
Mas a camada de níquel é a única variável neste material que afeta simultaneamente as três propriedades chave da condutividade, suabilidade e resistência à corrosão. A resistência do níquel é cerca de 5 vezes maior que a de cobre, e quanto mais espessa a camada de níquel, maior é a resistência à superfície; A presença da camada de níquel também bloqueia o contato entre cobre e a atmosfera. Quando a espessura é insuficiente, a oxidação e corrosão de cobre ocorrerão quietamente nos poros ou defeitos da camada de níquel. A escolha entre 0,2 μm e 2 μm não é uma classificação de "bom" ou "melhor", mas uma compensação sob diferentes restrições.
O limite de desempenho do cobre puro: porque "usar diretamente cobre" não é a resposta
A resistência à superfície de folha de cobre pura é sem dúvida a mais baixa. A resistência em grande parte do cobre é de cerca de 1,68 Ω· cm. Sob corrente direta e baixa frequência, a corrente flui uniformemente através de toda a secção cruzada, e a vantagem condutiva da fólia de cobre pode ser plenamente utilizada. Se o cenário de aplicação é um ambiente interior seca e controlado, e o caminho de fundo já não passa por altas temperaturas ou processos de soldagem após a montagem, a fólia de cobre pura é a escolha mais direta em termos de condutividade.
Mas cobre puro vai expor limites em três cenários. Oxidação de alta temperatura: O cobre oxida rapidamente em um ambiente acima de 150 [UNK], formando uma camada de óxido de alta resistência na superfície, e a resistência ao contato aumenta com tempo e temperatura. Corrosão química: Em ambientes de sulfido, suor ou húmido, os produtos de corrosão de caminhos condutivos danificados pelo cobre, o que é particularmente prominente no cenário eletrolítico do sulfido de baterias de estado sólido. Fiabilidade de soldagem: O filme de óxido na superfície do cobre causa um pouco úmido do soldador, resultando em soldagem virtual ou força insuficiente da articulação do soldador.
A intenção original de cobertura de níquel é cobrir a superfície de cobre com uma camada de metal com maior estabilidade química, empurrando estes três limites para fora. O problema é que essa própria camada de proteção mudará o comportamento elétrico do material.
Como a Capa de Nickel muda as regras do jogo: O Triple Effect of Resistance, Skin, and Pores
A resistência do níquel é cerca de 5 vezes maior que a de cobre, o que significa que a camada de níquel introduz um componente de resistência sérica no caminho condutivo. Na DC e nas baixas frequências, a magnitude deste componente depende da espessura da camada de níquel e da distribuição corrente. Se a espessura da camada de níquel for controlada dentro do intervalo de 0,5-2 μm, a resistência à superfície só aumentará em 3-5%, e a condutividade não se deteriorará em mais de 10%. Esse nível de aumento da resistência é aceitável para a maioria dos cenários de descarga e ESD.
Efeito cutâneo: A camada de nikel se torna a primeira porta de corrente de alta frequência
A frequência muda o papel da camada de níquel. O efeito da pele concentra correntes de alta frequência em direção à superfície do condutor, com a camada de níquel localizada exatamente na camada mais externa. Em condutores de cobre puros, a corrente é concentrada na superfície de cobre; Em folha de cobre de níquel, a camada de níquel se torna a "primeira porta" para corrente de alta frequência, e sua maior resistência é diretamente convertida em perda adicional de inserção. De acordo com os dados da patente, após a placa de níquel sobre cobre, a perda de inserção aumentou em 1,5 dB e a frequência de ressonância mudou para frequências mais baixas. Em cerca de 2,7 GHz, o comportamento resonante do componente de níquel na ENIG (ouro químico de níquel) aumentará ainda mais a perda de inserção. Isto significa que se a fita de folha de cobre com placa de níquel for usada para fundar cavidades de escudo ou caminhos de retorno de sinais de alta velocidade na banda de frequência GHz, a espessura e presença da própria camada de níquel precisam ser incluídas no or çamento de integridade do sinal, em vez de ser julgadas apenas com base na resistência DC.
Poros e resistência à corrosão: Relação não linear entre espessura da camada de nikel
A terceira função da camada de níquel é barreira física. Uma densa camada de níquel pode impedir que o vapor de oxigênio e água alcançam a superfície de cobre, mas a própria camada de níquel não é absolutamente livre de poros. Quando a espessura está abaixo de um certo limiar, a densidade de poros aumenta, e o meio corrosivo ainda pode alcançar o substrato de cobre através dos poros, formando corrosão de pitting. A espessura da camada de níquel ≥ 0,4 μm (tipo suavizável) ou ≥ 0,2 μm (tipo não suavizável) é um limite de engenharia para "cobertura contínua" na indústria, mas o nível real de resistência à corrosão também depende da densidade do revestimento e do estado de superfície do substrato. Em ambientes de pulverização de sal ou húmidos, não há relação não linear entre espessura da camada de níquel e tempo de resistência à corrosão: uma camada de níquel de 0,5-2 μm pode prolongar o tempo de resistência neutra ao pulverização de sal para mais de 1000 horas, enquanto camadas de níquel mais finas podem mostrar pontos de corrosão em centenas de horas.
Limitação cruzada de frequência e ambiente: um quadro de julgamento bidimensional
A seleção da espessura da camada de níquel não pode ser discutida separadamente de duas variáveis: frequência de sinais e ambiente de serviço.
Ambiente seca de baixa frequência
Tal como ESD fundamento para eletrônica de consumo interno e fundamento FPC não soldado. A principal tarefa da camada de níquel é proporcionar proteção básica antioxidante, e a espessura pode ser preconceitada em direção à borda inferior de 0,2-0,4 μm para minimizar o aumento da resistência. Se o caminho de fundo não carrega fluxo inverso de alta frequência, o efeito da pele não penaliza a camada de níquel, e uma camada fina de níquel é razoável.
Ambiente húmido/corrosivo de baixa frequência
Como em carro, fora, ou cenas costeiras. A resistência à corrosão da camada de níquel se tornou a restrição primária. A espessura precisa ser compensada para 0,5 μm ou mais em troca de tempo suficiente de tolerância ao pulverização de sal. Neste ponto, o aumento da resistência à superfície (3-5%) em relação ao risco de desvio de resistência ao contato ao longo do tempo é uma troca aceitável.
Ambiente seca de alta frequência
Grounding near 5G millimeter wave modules and high-speed SerDes return paths. A perda de alta frequência da camada de níquel se torna a principal contradição. Se a aplicação não requer suavidade ou resistência à corrosão a longo prazo, pode ser considerada uma solução de cobertura de níquel unilateral ou camada de níquel extremamente fina (≤ 0,2 μm), permitindo à superfície de cobre suportar a função principal condutiva e a camada de níquel proporcionar proteção limitada. Ao mesmo tempo, a rugosidade da superfície (Ra) do substrato da fólia de cobre precisa ser controlada a um nível baixo (Ra<0,3 μm é recomendado para aplicações de alta frequência) para reduzir a perda da pele.
Ambiente húmido/suavizável de alta frequência
As restrições são as mais agudas. A camada de níquel precisa ter espessura suficiente para assegurar resistência à corrosão e suavidade, sendo também tão fina quanto possível para controlar perdas de alta frequência. O caminho viável é escolher um revestimento gradiente ou estrutura de camada interpenetrante de níquel de cobre, e controlar a espessura da camada de níquel dentro de uma janela otimizada de 0,5-2 μm ao mesmo tempo que assegurar resistência à adesão e corrosão, em vez de simplesmente aumentar a espessura para compensar a qualidade do revestimento. Ao mesmo tempo, o substrato preferido é folha de cobre rolada em vez de folha de cobre eletrolítica, pois o perfil inferior e o tamanho mais fino de grãos de folha de cobre rolada podem proporcionar melhor desempenho de alta frequência na mesma espessura de camada de níquel.
A tabela seguinte resume a orientação da espessura da camada de níquel sob diferentes combinações de frequência e ambiente:
Capacidade de fornecedor inferior de "espessura de camada de níquel"
Primeiro, confirmar se o fornecedor fornece uma curva correspondente de espessura da camada de níquel e resistência à superfície, em vez de um único valor nominal
O intervalo de "resistência à superfície ≤ 0,1 Ω" ou "0,05-0,07 Ω" tem valor de referência limitado se a espessura correspondente da camada de níquel e a frequência de testes não forem especificadas. Os fornecedores devem ser obrigados a fornecer dados de resistência à superfície ou aumento de resistência para diferentes espessuras de camada de níquel (cobrindo pelo menos 0,2 μm, 0,5 μm, 1 μm, 2 μm pontos), bem como se os dados foram medidos em condições de DC ou de alta frequência.
Em segundo lugar, distinguir o limite da espessura entre os tipos "suavizáveis" e "não suavizáveis", e confirmar o ajustamento do processo de suavizamento
Folha de cobre coberto de níquel suavel requer geralmente uma camada de níquel ≥ 0,4 μm para assegurar o tempo de molhimento e retenção do soldado. Se a aplicação envolver soldagem reflow ou soldagem laser, uma camada de níquel muito fina pode resultar em soldagem fraca, enquanto uma camada de níquel muito espessa (mais de 5 μm) pode concentrar o calor de soldagem no revestimento, aumentando o risco de espalhamento e fraqueza. Ao selecionar, é necessário confirmar com o fornecedor a relação de correspondência entre a espessura recomendada e o processo de soldagem alvo (soldagem de lata, soldagem laser, soldagem ultrasônica).
Em terceiro lugar, em aplicações de alta frequência, é importante investigar a rugosidade da superfície da folha de cobre e a uniformidade da distribuição da camada de níquel, em vez de focar apenas na espessura da camada de níquel
A perda de alta frequência é contribuída conjuntamente pela resistência em massa da camada de níquel e pela rugosidade da superfície da fólia de cobre. Um substrato de fólia de cobre rolada com Ra ≤ 0,2-0,3 μm, combinado com uma camada uniforme e densa de níquel fino, pode alcançar um melhor equilíbrio entre resistência à corrosão e desempenho de alta frequência do que "fólia de cobre eletrolítica bruta de camada de níquel grossa". Se o fornecedor pode fornecer dados Ra e desvio da espessura de revestimento (como dentro de ± 3% do rolo inteiro), sua capacidade de controlar a coerência de alta frequência será mais confiável.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto de fita de folha de cobre revestida de níquel abrange folha de cobre eletrolítica e substratos de folha de cobre rolada. A espessura da camada de níquel pode ser ajustada no intervalo de 0,2-2 μm de acordo com os requisitos de aplicação, e uma estrutura de revestimento gradiente é fornecida para equilibrar força de ligação e resistência ao contato.
O produto pode fornecer dados de incremento de resistência à superfície em diferentes espessuras de camada de níquel, recomendações de limite de espessura para tipos suavizáveis e não suavizáveis, e opções de baixa rugosidade para substratos de fólia de cobre rolada. A camada adesiva pode ser fornecida com adesivo convencional sensível à pressão ou adesivo modificado resistente à temperatura de acordo com o processo de montagem, apropriado para o fundamento do FPC, sobreposição da cavidade de escudo e cenários de fundamento que requerem resistência à corrosão a longo prazo. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.