Здравствуйте, коллеги.
Хотелось бы обсудить эффект увеличения потерь при покрытии плат иммерсионным золотом.
На медь сначала кладется никель 6-8 мкм, обладающий плохой проводимостью, затем осаждается золото в пределах микрона.
Скин-слой примерно 1-2 мкм, то есть попадает в никель, и наблюдается увеличение потерь. Причем она зависит от толщины золота, которое никак не контролируется, а ведь именно в нем максимальна плотность тока. Речь идет об уменьшении амплитуды коэффициента передачи на несколько процентов, но децибелы штука логарифмическая, поэтому прирост существенный.
Кто-то проводил такое исследование? Может, кто-то разобрался в природе этого фокуса? Поделитесь опытом, решается ли задача с помощью гальванического покрытия?

Потрите полоски стальной скрепкой. "Уплотните" золото.

А вы уверены, что проблемы именно с золото-никель, а не с диэлектриком, например. Еще, уже говорил, пылили медь 2мкм, потом гальваника меди 6мкм, а золото 2мкм-барьерный хром 0.1мкм нагальванить смогли только через 3 месяца. На меди образовалась сульфидная или окисная пленка. Потери вместо 1-2дБ стали 7 дБ.
BTW http://www.taconic-add.com/pdf/technicalar...rfacefinish.pdf

Много раз читал, что для высокоскоротных ПП не рекомендуется использовать иммерисонное золото. И проблема именно в никеле. Он еще и магнитится.

Альтернатива иммерсионному золоту - иммерсионное серебро. Там нет подслоя никеля. Правда у серебра есть плохая черта - электромиграция в диэлектрик.

ledum,
на диэлектрик я бы грешил в последнюю очередь. Во-первых, его вклад в общие потери существенно меньше, чем проводника. Во вторых, к материалу приложен сертификат производителя с измерениями E и тангенса. Любой калькулятор достаточно точно рассчитает потери на тангенсе, тут все предсказемо. Моделировал прямой полосок с разными слоями проводника в HFSS. Просто с медью потери расчетные, с никелем сразу же резко проваливаются, так как весь скин-слой в него попадает, затем добавлял тонкое золото, которое существенно спасает положение, однако потери сильно зависят от толщины золота, что при серийном производстве станет проблемой. BTW, спасибо за статью, очень полезное исследование.

tema-electric,
да, похоже, что так и есть. А лучше всего, видимо, гальванить, тогда и покрытие толще, и весь скин-слой в нем. А в чем заключается электромиграция?

Сообщение отредактировал Zadorik - May 25 2013, 12:01

Только не в, а по диэлектрику.


При наличии разности потенциалов и водяных пленок на поверхности диэлектрика (что в общем-то практически всегда выполняется) атомы серебра начинают мигрировать, приводя в итоге к замыканию.

Честно говоря, как технолога микроэлектроники, удивляют толщины защитно-проводящего и барьерного слоев при иммерсионном покрытии. Наши советские заводские нормы были - уже сказал - либо 2мкм фосфатного золота + около 0.1мкм хрома ( около - потому что последний контролировался по поверхностному сопротивлению, а не толщине), дальше медь, либо 4мкм цитратного золота без барьерного слоя - здесь медь за гарантийный срок до 15 лет не успевает вылезти на поверхность за счет диффузии в золото.
На счет диэлектрика - не просто сказал - на позапрошлый Новый Год чуть не сорвали заграничную поставку с одним- единственным полоском (это был инжектор питания) на Изоле FR406 (с паспортами и прочей лабудой) длиной всего 30мм. На 2ГГц потери 3дБ с дикими пульсациями. На толщине около 0.5мм и ширине дорожки где-то 0.9. На 1мм том же самом материале и ширине дорожки 1.85мм - потери меньше 0.5 дБ (здесь уже погрешности измерений). Вместе с Радаром (тогдашний наш серийный производитель ПП, сейчас после того случая работаем только с Китаем) чесали репу почти месяц. Такое чудо видел впервые. А потом забили и все сделали на 1мм. Если этот брак не выкинули - постараюсь найти, обмерять и выложить фотки.

Сообщение отредактировал ledum - May 25 2013, 14:42

И вообще, из чего и какой толщины исходные проводники? Как верно отметил ledum толщины покрытий более чем странные. Вообще ток "не дурак", чтобы лезть в более низкопроводный слой. Вообще, насколько я помню, в несимметричных полосковых линиях ток в основном протекает вблизи диэлектрика, а не вблизи открытой части (явных распределений тока на нашел с ходу, но встречающиеся в книгах распределения магнитного поля указывают именно на это). Если толщина основного покрытия достаточна и используемый материал высокопроводен, то не вижу повода для тока протекать по каким-то извилистым путям...
Zadorik, и как Вы посчитали скин-слой в 1-2 мкм, который попадает в никель? Никель магнитный металл и скин-слой в нем уже совсем другой будет, нежели в немагнитных металлах с примерно одинаковой проводимостью.

Как то Ваш опыт не согласуется с тем, что сказано в этой теме http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=40995
Меня интересует кто же все таки прав и возможно ли использовать золочение. Вы говорите что ни в коем случае, другие участники, что никакого влияния до 10ГГц, золочение без проблем, технологи опять упираются и пишут что на СВЧ применять нельзя.
Может кто нибудь внятно объяснить, влияет золочение или нет, и если да, то какие граничные условия применения. Спасибо.


Сообщение отредактировал fractcon - May 25 2013, 16:08

Как это я говорю никоим образом золочение? У меня не было на СВЧ выше 200МГц ни одной пликоровой платы без золочения. Более 13 разных технологий золочения, 20 ванн на два тонкопленочных цеха с общим содержанием золота в 4кг и точностью поддержания не хуже 1г.
Я за золото, не меньше 1-2мкм, но очень тонкий барьерный слой между медью и золотом. А не 5-6 мкм - просто с никелем никогда не работали - хрома хватало, медь через него очень слабо диффундирует. Без буферного слоя, даже при 4-6 мкм, все-таки приходили ремонтные платы (чаще всего трескались конденсаторы К10-9В, а не проблемы с платами) с легким почернением или позеленением, но это после 10-12 лет эксплуатации. При этом особых потерь в них не было. Золото должно быть плотным, в смысле не рыхлым - это технология гальваники, режимы. Если его надо чем-то приглаживать или крацевать - однозначно в брак.
Другое дело, что возможно, применяются НЧ технологии (где большие скин-слои и золото для чисто поверхностной защиты) для СВЧ плат , но Таконики меня удивили

Сообщение отредактировал ledum - May 25 2013, 17:23

Спасибо за развернутый ответ.

А я пришёл к выводу, что и с золочением, и с серебрением полно проблем, особенно в моей синтезаторной тематике.
Мне несколько фирм наперебой предложили СВЧ-маски - вот это для меня более приемлемо! Но это только имха...

ledum,
здорово, что среди нас есть технолог. Понятно, что советские военные заводы годами вырабатывали технологию под себя, это и сейчас так. Я же говорю о современных коммерческих производителях плат и самом популярном виде покрытия - иммерсионном золоте. Все делается по стандарту. Никто из авторов стандрата не разделяет нашего с вами интереса к лишним долям децибела) А там толщины металлов именно такие, как я указал. И золото осаждается химически, то есть ровно до той поры, пока им не будет закрыта вся поверхность никеля. То есть эта толщина, в отличие от гальваники, не контролируется и составляет меньше микрона.

EUrry,
к сожалению, ток дурак. А скин-слой либо считается по формуле (магнитная проницаемость в нее входит, 600), либо берется уже готовый из справочника Вольмана. Для меди он 1-2 мкм, для никеля - 3-4мкм.

fractcon,
речь идет не о том, можно или нельзя. Можно. Главное - что именно для СВЧ иммерсионное золото не самый лучший и не самый предсказуемый вариант. Об этом я и задавал вопрос. И, похоже, опыт ledum'а и статья Таконика это все подтверждают. Видимо, надо крыть серебром, хоть гальваническим, хоть иммерсионным - никеля нет, проводимость отличная.

VCO,
а что за СВЧ-маски? в чем их достоинство? именно маски, не покрытие проводников?

Сообщение отредактировал Zadorik - May 25 2013, 20:01

У меня сложилось впечатление, что лучше применять органические покрытия (OSP) на основе имидазолов.
Наносятся прямо на медь, никаких дополнительных слоев.
Сейчас встречаются на платах спутниковых конверторов.
Но это дело новое, требует изучения устойчивости покрытий и долговременной стабильности параметров плат.

Сообщение отредактировал Белый дед - May 25 2013, 22:34

Если вдруг кто еще не смотрел :
Nickel Characterization for Interconnect Analysis от Simberian Inc.