Иммерсионное золочение

Иммерсией в химической науке называют процесс восстановления металлов из раствора на отрицательно заряженных поверхностях. Во время иммерсии атомы металла данной поверхности замещаются частицами металла, находящимися в растворе. Иммерсия стала популярным способом нанесения сверхтонкого слоя одного металла на другой. Классическим примером иммерсии может служить иммерсионное золочение.
Иммерсионное золочение используется, когда нужно получить золотое покрытие на радиоэлектронных компонентах: печатных платах, корпусах микросхем, любых небольших по размеру деталей. Процесс золочения состоит в замещении металла, являющегося покрытием печатной платы на золото. Обычно при иммерсионном золочении золото напыляется на покрытие химическим никелем. Толщина покрытия растет до того момента, когда вся обрабатываемая поверхность не покроется золотом. Как только это происходит, реакция прекращается. Методом иммерсионного золочения создают покрытия толщиной до 0,2 мкм золотом в 24 карата. Приведем рецепт электролита, используемого и для обычного иммерсионного золочения, и для комбинации иммерсионного и химического методов золочения.
Финишные покрытия, получившиеся в результате иммерсионного золочения, обладают малой пористостью. Кроме того у них самые лучшие параметры по паяемости и хорошая развариваемость, что дает возможность неоднократно проводить пайку и обеспечивает паяемость после долгого хранения. Помимо этого, площадки контактов, покрытые иммерсионным золотом, лежат в одной плоскости, что имеет большое значение при выполнении монтажа радиодеталей с коротким шагом выводов. Процедура нанесения иммерсионного покрытия достаточно сложна. Требуется чистая медная поверхность, где нет паяльной маски. Стоимость процесса выше, стоимости других видов покрытий. Но несмотря на все это, иммерсионное покрытие хорошо воспринимается пользователями печатных плат, поэтому, несмотря на дорогую цену, покрытие широко распространено в печатных платах повышенной сложности, произведенных по технологии без применения свинца. Время процесса в зависимости от требуемой толщины слоя колеблется от пяти секунд до нескольких минут. Материалом для ванны в случае иммерсионного золочения служит, как правило, стекло или сталь.

Рецепт электролита для иммерсионного золочения:
• Калий железосинеродистый - 15 грамм/литр
• Натрия фосфат - 7,5 грамм/литр
• Калия карбонат - 4 грамм/литр
• Золото - 1,2 грамм/литр
• Натрия сульфат - 0,15 грамм/литр

Осаждение происходит со скоростью 1,5 мкм/час. Температура электролита составляет 70оС.

ENIG - химический никель/иммерсионное золото
ENIG напыление это тончайшая золотая пленка, напыляемая на слой никеля (4 – 5 мкм). Золотой слой является отличным финишным покрытием, так как обладает хорошей растворяемостью в припое, не тускнеет, не окисляется. История ENIG-процесса началась в 90-х с целью найти альтернативу покрытию HASL, дающую большую копланарность, с сохранением уровня паяемости.
Иммерсионное золото может быть нанесено либо на чистую медь без никелирования, либо на медь, никелированную химическим методом. Слой золотого напыления обеспечивает высокую паяемость и защищает никель от коррозии, благодаря ровному нанесению и малой пористости. Никель в этой комбинации металлов является преградой между золотом и медью, не давая им взаимно диффундировать и предотвращая окисление меди. Отличная адгезия иммерсионного золота к никелевому слою, позволяет наносить его как до, так и после паяльной маски.
По требованиям стандарта, рекомендуется толщина никелевого слоя от 2,5 до 5,0 мкм, а слой иммерсионного золота должен составлять от 0,08 до 0,23 мкм.
Надо сказать, что большая часть металлов, которые наносятся на подложку электрохимическим и химическим методами, годятся для выполнения бессвинцовой пайки, но достаточной долговечностью они не отличаются. Срок их службы обычно не превышает полугода. Свойства материалов, нанесенных иммерсионным методом с течением времени ухудшаются. Иммерсионное золочение имеет негативные процессы во влажной среде или при увеличении температуры. Следует избегать физических контактов со слоем, нанесенным иммерсионным способом во избежание ухудшения паяемости.