Современная электроника №3/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2020 Чтобы защитить никель от окисления, толщина золотого покрытия должна составлять не менее 0,25 мкм, так как при меньшей толщине покрытие пори- стое. Для обеспечения наиболее проч- ного паяного соединения рекомендует- ся использовать гальванический никель высокой чистоты. Для качественной пайки с подслоем химического нике- ля необходимо, чтобы содержание фос- фора в нём составляло менее 8% [20]. Присутствие «неблагородных» эле- ментов, таких как кобальт и никель, в золотых покрытиях может ухудшить качество пайки из-за возможности окис- ления этих элементов при температу- рах пайки. Кроме того, высокая степень чистоты золота необходима в тех случа- ях, когда происходит термодиффузия золота. Поэтому соединения термоком- прессионной, термозвуковой или ультра- звуковой сваркойжелательно выполнять по покрытиям из чистого золота [13]. В настоящее время в связи с директи- вой RoHS о запрете применения свин- ца применяют припои SAC (медь-олово- серебро). В этом случае увеличение толщины золотого покрытия также ока- зывает вредное влияние на прочность паяных соединений при циклическом воздействии температуры [21]. Покрытия, обеспечивающие низкий уровень интермодуляционных искажений Развитие базовых станций мобиль- ной связи, а также широкополосной связи нового поколения выдвинуло жёсткие требования к уровню интер- модуляционных составляющих спектра сигнала (IMP) для всех применяемых компонентов, в том числе и радиоча- стотных соединителей. Одной из глав- ных причин возникновения IMP в сое- динителях является наличие в них магнитных материалов и покрытий. Поэтому для изготовления соедините- лей применяют только немагнитные металлы: латунь, бериллиевую и фос- форную бронзы. Недопустимо также применение аустенитной нержавею- щей стали, хотя она считается немаг- нитным металлом. Оказалось, что при деформации сталь приобретает слабые магнитные свойства в результате выде- ления магнитной α -фазы [2]. Примене- ние магнитных материалов и покрытий также недопустимо в соединителях для магнитно-резонансной томографии [2]. Интермодуляционные искажения могут быть вызваны соединителями, изготовленными из немагнитных метал- лов, но покрытыми гальваническим маг- нитным никелем [29]. Вместо никелевых покрытий используют немагнитные серебряные покрытия. Серебро имеет самые высокие из всех металлов элек- тропроводность и теплопроводность, низкое контактное сопротивление и хорошуюпаяемость. Однако серебро – дорогостоящий драгоценный металл, к тому же склонный тускнеть в результате взаимодействия с сероводородом, хло- ром, сернистыми и азотистыми соеди- нениями из окружающей среды. Сере- бро взаимодействует с сероводородом даже при его концентрации в атмосфере менее 1 × 10 –5 % с образованием плотных плёнок сульфидов. В нормальных усло- виях при температуре +26°С удельная электропроводность плёнки сульфида серебра составляет всего 0,1 См/м. Одна- ко при температуре +175°С происходит скачкообразный рост электропроводно- сти до 2130 См/м, а при пониженных температурах плёнки сульфида сере- бра становятся изолирующими [9]. Поискиальтернативныхрешенийпри- великсозданиюпокрытия«белаябронза»– немагнитного, коррозионностойкого и износостойкого сплава 50–55% меди, 30–35% олова и 15–17% цинка. Его при- менение в радиочастотных соедините- лях для заменыникелевых покрытий ста- ло популярным в начале 1990-х годов. Покрытия типа «белая бронза» с незна- чительно отличающимися составами были разработаны многими компания- ми, которые присваивали им свои фир- менные названия (см. табл. 1). BBR – покрытие состоит из 55% меди, 30% олова и 15% цинка, которое выгля- дит как ярко-белое серебро. Оно было разработано компанией Radiall для замены никеля и серебра. Это покры- тие немагнитно, имеет высокую элек- тропроводность и, в отличие от никеля, не вызывает аллергию. Интермодуляци- онные искажения, обусловленные BBR, такие же низкие, как и у серебряного покрытия. Устойчивость к коррозии и потускнению является одним из наибо- лее важных экологических характери- стик этого покрытия наряду с высокой износостойкостью. Пайку соедините- лей с покрытием BBR рекомендуется проводить с использованием слегка активированного флюса [28]. Покрытие Miralloy 2844 – сплав 51% меди, 33% олова и 17% цинка. Miralloy – товарный знак компании Umicore. Покрытие Miralloy также является аль- тернативой гальваническим покрытиям из никеля и серебра для применения в радиочастотных соединителях в систе- мах сотовой и мобильной связи. Оно немагнитно, имеет высокую твёрдость, износостойкость и коррозионную стой- кость в серосодержащей атмосфере [2]. Покрытие Sucoplate – «белая бронза» компании Huber+Suhner [27]. Покрытие имеет высокие электропроводность и коррозионную стойкость, твёрдость 600–700 HV, низкий коэффициент тре- ния, хорошие износостойкость и пла- стичность, что позволяет значительно снизить возможность его повреждения при трении и изгибе. Немагнитность покрытия обеспечивает низкие поте- ри соединителей на высоких частотах. Secoplate – равномерное и беспо- ристое коррозионно-стойкое покры- тие толщиной 2…3 мкм, разработан- ное компанией SEC Plating Pty Ltd [6]. Коэффициенты линейного расшире- ния этого покрытия и латуни близки, поэтому быстрое изменение темпера- туры от –50 до +200°С не вызывает рас- трескивания и отслаивания покрытия. Твёрдость Secoplate в 2 раза, а износо- стойкость более чем в 10 раз больше, чем у серебряного покрытия. Tri-M3 (Tri-Alloy, Tri-Metal) – покры- тие компании Electro-Spec, Inc. [11], содержащее 55% меди, 30% олова и 15% цинка. Твёрдость Tri-M3 составляет около 600 HV, коэффициент трения на 70% меньше, чем у серебра. Коррозион- ная стойкость этого покрытия и нике- ля практически одинаковы. В покрытиях Sucoplate 30 компании Huber+Suhner и Optargen (Rosenberger, Telegа .. rtner) слой серебра толщиной 2 мкмпокрыт «белойбронзой» толщиной 0,5 мкм для предотвращения образова- ния сульфида серебра. Покрытие имеет твёрдость 600–700 HV и сочетает полез- ные свойства серебра и «белой бронзы». КомпанияHuber+Suhner не рекомендует покрытие Sucoplate 30 для пайки. Недостатком покрытия «белая брон- за» считается плохая паяемость при использовании неактивированных флюсов. Поэтому для улучшения паяе- мости некоторые компании покрыва- ют «белую бронзу» очень тонким сло- ем «твёрдого» золота. Компания Radiall применяет покрытие GBR (Gold Bronze Radiall), состоящее из слоёв BBR тол- щиной 1,8 мкм и золота толщиной 0,1…0,2 мкм. Покрытие GBR внешне выглядит, как золотое покрытие, обе- спечивает достаточно высокую проч-