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© anatoly abyshev dreamstime.com Leiterplatten | 22 April 2015

FinalClean - ein neuer Prozess für alte ENIG / ENEPIG Leiterplatten

T├Ąglich wird eine Vielzahl von ├╝berlagerten, verunreinigten sowie nicht (mehr) l├Âtbaren Leiterplatten mit ENIG oder ENEPIG Endoberfl├Ąche verschrottet oder gestrippt und neu beschichtet. Der neu eingef├╝hrte FinalClean Prozess kann dies umgehen.
Das ist eine Produktank├╝ndigung von APL Oberfla╠łchentechnik GmbH. Allein der Emittent ist f├╝r den Inhalt verantwortlich.
Das Verfahren erlaubt die Behandlung in horizontaler Anlagentechnik. Der Prozess beginnt mit einem ultraschallunterst├╝tzten Reinigungsmodul, welches Schwefels├Ąure und Aurotech FinalClean (spezielle L├Âsung) enth├Ąlt. Diese beiden Komponenten sorgen f├╝r eine perfekte Reinigung der LP-Oberfl├Ąche. Nach diesem Reinigungsschritt werden die LPs mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) mit einer sehr niedrigen Leitf├Ąhigkeit gesp├╝lt, getrocknet und in Luftpolsterfolie verpackt.

Die Probleme bei der Sudgoldabscheidung

ENIG/ENEPIG ist eine direkte, stromlose Nickel-Abscheidung auf Kupfer. Neben der Nickel- Schicht ist eine Gold-Beschichtung auf der Oberfl├Ąche erforderlich. Der chemisch Gold Prozess ist ein Austausch-Verfahren von Nickel und Gold. W├Ąhrend des chemischen Verfahrens ersetzt ein Goldatom zwei Nickelatome, welches in manchen F├Ąllen zu einer falschen Positionierung des Goldatoms f├╝hrt.


Abb. 1: schematische Beschreibung des stromlosen Ni/chemisch Au Prozess

Nach der Nickel/Gold-Beschichtung werden die LPs gesp├╝lt und getrocknet. W├Ąhrend weiterer Prozessschritte (Transport, Lagerung) werden die LPs Umwelteinfl├╝ssen wie Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt, was zu ihrer k├╝nstlichen Alterung f├╝hren kann. Durch die Einwirkung von Umwelteinfl├╝ssen bildet sich Nickeloxyd auf der LP-Oberfl├Ąche.
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Abb. 2: schematische Beschreibung der Nickeloxyd-Bildung
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Nickeloxid wird durch korrosive Medien aufgel├Âst, so dass Nickel in ionogener Form an die Oberfl├Ąche diffundiert. Auf der Goldoberfl├Ąche tritt wieder Nickeloxyd auf. Aurotech FinalClean enth├Ąlt spezielle Chemikalien, welche die Oberfl├Ąche vollst├Ąndig benetzen. Schwefels├Ąure und Aurotech FinalClean l├Âsen ultraschallunterst├╝tzt das Nickeloxyd von der Gold-Schicht.


Abb. 3: ´┐╝´┐╝´┐╝´┐╝´┐╝schematische Beschreibung der Nickeloxyd-Aufl├Âsung

Anschlie├čend werden die LPs in einer 4fach VE-Wasser Kaskade gesp├╝lt. Dies f├╝hrt zu einem einwandfreien Reinigungsergebnis. Nach dem Sp├╝len werden die LPs horizontal getrocknet.

Das Reinigungsverfahren aktiviert die Edelmetall Oberfl├Ąche, wodurch sie wieder l├Âtbar wird. Die weiteren Best├╝ckungs- und L├Âtprozesse k├Ânnen nach dem FinalClean Prozess ohne Probleme erfolgen. Die Lagerzeit sollte so kurz wie m├Âglich gehalten werden um eine erneute Oxidation auf der LP-Oberfl├Ąche zu verhindern.

Leiterplatten L├Âtung auf 15 Jahre alten Leiterplatten

Vor und nach dem FinalClean Prozess wurden LPs der gleichen Charge (DC 4299) gel├Âtet. Die nachfolgenden Bilder zeigen eine verbesserte L├Âtung an 15 Jahre alten LPs. Diese wurden bei Raumtemperatur, ohne Verpackung und ohne spezielle klimatische Konditionen gelagert. Die folgenden Bilder wurden bei APL mittels Stereomikroskop und gleicher Vergr├Â├čerung erstellt.


Abb. 4: vor dem FinalClean / Abb. 5: nach dem FinalClean

Alle LPs zeigen ein besseres L├Âtergebnis. Die Benetzung mit Lot der LPs nach dem FinalClean Prozess ist weitaus besser als die von den nicht gereinigten LPs.

Analytische Untersuchung mittels XPS

Aus derselben Charge (DC 4299) wurde zus├Ątzlich zur L├Âtung bei 3 LPs eine Oberfl├Ąchenanalyse durchgef├╝hrt. Dabei wurde zuerst die Schichtdicke des NiP/Au Schichtaufbaus mittels X-Ray XULM (Fischer GmbH) ermittelt, wobei die Schichtdicken im Mittel 3,622 ╬╝m Ni sowie 0,128 ╬╝m Au. Anschlie├čend wurden die LPs an ein unabh├Ąngiges Labor zur XPS-Messung (R├Ântgen- Photoelektronen-Spektroskopie) gesendet. Nach ihrer Untersuchung wurden diese LPs wieder an APL zur├╝ck geschickt um sie mittels FinalClean zu reinigen, zu reaktiveren und einzuschrumpfen. Danach wurden diese LPs f├╝r weitere Analysen (an derselben Stelle) erneut an das Labor geschickt.


Tabelle 1: Die LP wurden mittels XPS unter folgenden Parametern analysiert / *Die Eindringtiefe des R├Ântgenstrahls in die Probe betr├Ągt mehr als 1 ╬╝m. Die Informationstiefe wird durch die mittlere unelastische freie Wegl├Ąnge der ausgel├Âsten Photoelektronen limitiert. Wenn man die Informationstiefe als diejenige Tiefe definiert, aus der 90 % des Messsignals stammen, so betr├Ągt die Informationstiefe bei Au etwa 1 - 4 nm.


Tabelle 2: Analysenergebnisse der XPS-Messung in Atomprozent

Das Ergebnis der R├Ântgen-Photoelektronen-Spektroskopie zeigt eine deutliche Abnahme der Elemente Ni und O, dies best├Ątigt wiederum die Funktionsweise des FinalClean Prozesses. Nickeloxid wird durch den FinalClean Prozess von der Oberfl├Ąche entfernt, was die verbesserte L├Âtbarkeit erkl├Ąrt. Die Analysen-Ergebnisse zeigen auch einen h├Âheren Gehalt an Gold, dieser hohe Gehalt ist durch die fehlende Nickeloxidschicht begr├╝ndet. Elemente wie N, S, Si sind Spuren der Luftpolsterfolie durch das Einschrumpfen.

Zusammenfassung

├ťberlagerte, verunreinigte oder auch nicht l├Âtbare ENIG / ENEPIG Leiterplatten m├╝ssen dank diesem Prozess nicht mehr teuer verschrottet oder neubeschichtet werden. Weitere Vorteile sind unter anderem:
  • Sehr geringer Stress auf Basismaterial und L├Âtstopplack.
  • Hocheffektives Verfahren.
  • Keine Chemie-Abf├Ąlle.
  • Der Reinigungsprozess enth├Ąlt keine giftigen und umweltsch├Ądlichen Materialien (Cyanid) wie es bei einer Neubeschichtung der Fall w├Ąre.

Dieser neue FinalClean Prozess f├╝hrt zu einer erheblichen Kostenreduzierung sowie einer Zeitersparnis.
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Autor: Nadine Schmidt, ┬ę APL Oberfl├Ąchentechnik GmbH. Nadine Schmidt hat in Aalen einen Bachelor of Engineering im Fach Oberfl├Ąchentechnik und Werkstoffkunde erhalten. Seit dem 01.01.2014 in L├Ârrach bei der APL Oberfl├Ąchentechnik GmbH als Technische Projektleiterin angestellt, ist Sie f├╝r die Einf├╝hrung zweier neuer Prozesse verantwortlich. Der FinalClean Prozess der alte, ├╝berlagerte Leiterplatten mit ENIG / ENEPIG Oberfl├Ąche wieder in einen l├Âtbaren Zustand versetzen kann ist einer dieser Prozesse.
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2018.11.21 10:32 V11.9.7-2