Problém fúzov
Cínové fúzy sú mikroskopické, vlasom-podobné kryštalické vlákna, ktoré spontánne rastú z galvanicky pokovovaných povrchov cínu a cínu-olova. Spôsobujú skraty v elektronických zostavách, najmä vo vysoko-spoľahlivých leteckých, lekárskych a obranných aplikáciách, kde sa obmedzenia bez olova- znovu zameriavajú na zmiernenie fúzov. Rast fúzov urýchľuje tlakové napätie v ložisku, intermetalická tvorba a-kriticky-kovová kontaminácia v pokovovacom kúpeli.
Zdroj kontaminácie často vedie k ponornému ohrievaču. Zvitky z nehrdzavejúcej ocele a titánu pomaly korodujú v elektrolytoch fluoroboritanu alebo kyseliny metánsulfónovej, ktoré sa používajú na pokovovanie cínom-olovom. Rozpustené ióny železa, niklu, chrómu alebo titánu sa-ukladajú spolu so zliatinou cínu-olova. Tieto cudzie kovové atómy vytvárajú mriežkové diskontinuity, ktoré sa stávajú miestami nukleácie fúzov. Úroveň kontaminácie potrebná na merateľné zvýšenie hustoty fúzov je prekvapivo nízka – 10-20 ppm rozpusteného železa môže zdvojnásobiť počet fúzov.
Výmenník tepla PTFE uvoľňuje nulové kovové ióny. Fluórpolymér neobsahuje žiadne kovy. Cínový-nános olova zostáva bez kontaminácie-vykurovania. Nukleácia fúzov z tohto zdroja je eliminovaná.
Odkaz Co{0}}Deposition and Whisker Nucleation Link
Kovové nečistoty v kúpeľoch na pokovovanie cínu-olova sa spolu-ukladajú prednostne na hraniciach zŕn a defektoch kryštálov v elektrolyticky nanášanej zliatine. Cudzie atómy majú iné atómové polomery ako cín alebo olovo. Vytvárajú lokalizované mriežkové napätie. Postupom času-týždne až mesiace po pokovovaní- sa napnutá mriežka uvoľní vytláčaním atómov cínu pozdĺž hranice zŕn, čím sa vytvorí fúz.
Železo je obzvlášť škodlivé. Jeho atómový polomer (126 pm) sa výrazne líši od cínu (145 pm). Atóm železa substitučne začlenený do cínovej mriežky vytvára okolo seba kompresné deformačné pole. Viaceré atómy železa sústredené na hranici zŕn vytvárajú dostatočné napätie na stimuláciu rastu fúzov.
Chróm, nikel a titán podobne podporujú fúzy prostredníctvom mechanizmov mriežkového napätia. Zdrojom znečistenia je výmenník tepla. Cievka z nehrdzavejúcej ocele korodujúca rýchlosťou 0,05 mm/rok uvoľní približne 150 gramov železa, 35 gramov chrómu a 25 gramov niklu do kúpeľa s objemom 4 000{8}} litrov ročne, čo je dostatočné na udržanie celkovej kontaminácie kovov 50+ ppm.
| Rizikový faktor fúzov | Ohrievač z nehrdzavejúcej ocele | Titánový ohrievač | PTFE výmenník tepla |
|---|---|---|---|
| Vstup rozpusteného železa (g/rok) | 120-180 | 0 | 0 |
| Vstup rozpusteného niklu/chrómu (g/rok) | 40-60 | 0 | 0 |
| Vstup rozpusteného titánu (g/rok) | 0 | 15-40 | 0 |
| Úroveň kovových nečistôt vo vani (ppm) | 40-80 | 10-25 | < 5 (drag-in only) |
| Relatívna hustota fúzov (fúzy/cm²) | 1,0 (základná hodnota) | 0.6-0.8 | 0.3-0.5 |
| Frekvencia kúpeľa na odstránenie nečistôt | Mesačné pokovovanie dummy | Štvrťročné falošné pokovovanie | Ročne (iba pretiahnutím{0}}) |
Výhoda konzistencie procesu
Okrem zmiernenia chĺpkov stabilizuje proces pokovovania eliminácia kontaminácie-z ohrievača. Premenlivá koncentrácia rozpustených kovov, keď ohrievač koroduje, čistí sa a znovu koroduje, vytvára pohyblivý cieľ pre údržbu kúpeľa. Falošné pokovovanie-prevádzkou kúpeľa pri nízkej prúdovej hustote na odstránenie kovových nečistôt{5}} sa vykonáva podľa reaktívneho plánu, keď kontaminácia dosiahne viditeľný prah.
V prípade PTFE sú jedinými zdrojmi kovovej kontaminácie rozpúšťanie anód a vťahovanie-v-obrobku, a to predvídateľné aj kontrolovateľné. Falošné pokovovanie, ak sa vôbec vyžaduje, prechádza na preventívny plán založený na ampér{3}}hodinovej priepustnosti a nie na reaktívnej krízovej reakcii. Kúpeľová chémia sa stabilizuje. Zloženie vkladu sa stáva konzistentnejším. Výsledky testovania fúzov sa stávajú opakovateľnými a nie variabilnými.
Zhrnutie
Kúpele na pokovovanie cínom-olovom vytvárajú fúzy{1}}podporujúce kontamináciu rozpustenými kovmi, ktoré sa uvoľňujú pri korózii kovových ponorných ohrievačov. Železo, nikel, chróm a titán sa spolu-ukladajú do zliatiny cínu-olova a vytvárajú mriežkové napätie, ktoré poháňa rast fúzov. Výmenníky tepla z PTFE úplne eliminujú tento zdroj kontaminácie-žiadne kovy, žiadna korózia, žiadne nečistoty pochádzajúce z ohrievača-.
Eliminácia kontaminácie-odvodenej od ohrievača stabilizuje proces pokovovania, znižuje frekvenciu falošného pokovovania a poskytuje konzistentnejšie výsledky testov fúzov. Pre vysokú-spoľahlivú elektroniku je výmenník tepla PTFE priamym prispievateľom k spoľahlivosti produktu.
Technická podpora pre špecifikáciu výmenníka tepla PTFE v cín{0}}olovne a iných aplikáciách elektronického pokovovania je k dispozícii po predložení chémie kúpeľa, aktuálnych úrovní kovovej kontaminácie, výsledkov testov fúzov a materiálu ohrievača a veku.
