Перейти к содержанию
CF_

Нанесение проводящего слоя поверх алмазных частиц на медном основании.

Рекомендуемые сообщения

Здравствуйте.

 

Необходимо нанести электропроводящее покрытие на медную поверхность печатной платы (медная фольга 18мкм с вытравленным рисунком поверх жесткого текстолита-FR4 или гибкого полиамидного основания) с распределенными по ее поверхности техническим алмазами (зерно - порядка 60мкм). Задача - создать токопроводящую поверхность с выступающими частицами алмазов (алмазы тоже должны быть в итоге покрыты проводящим металлом).

Из похожих технологий - нанесение алмазной крошки при производстве алмазного инструмента. Один из вариантов закрепления алмазов – их осаждение из никельсодержащего раствора. Другой способ - закрепление алмазов связывающим раствором.

В любом случае в конце процесса поверх алмазов и свободной от них поверхности должен быть нанесен проводящий слой (медь, золото), обеспечивающий электрический контакт с другой платой (18мкм меди с иммерсионным золочением) при их взаимном прижимании.

 

В отличие от режущего инструмента, где нужно обеспечить максимальное заполнение рабочей площади алмазами и их надежную фиксацию, нам не требуется жесткое крепление алмазов, а достаточная плотность - где-то 1к20 (возможен и вариант с максимальным заполнением).

 

Опыта в химии/гальванике нет практически никакого (кроме ЛУТ-технологии изготовления простеньких плат у коллеги, но это, думаю, не в счет), поэтому прежде чем искать исполнителя такой работы, хотел бы узнать - какие вообще существуют варианты ее исполнения. Буду признателен за любые комментарии (желательно, написанные понятным для разработчика электроники языком))

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Опыта в химии/гальванике нет практически никакого

Очень жаль. Вами уже описано изготовление алмазного шаржирования с закреплением алмазной пыли гальваническим никелем. Никель стал применяться позже, сначала было осаждение меди на алмазный порошок. Сама технология проста, раствор медного купороса подкисленный серной кислотой, алмазный порошок в растворе во взвешенном состоянии, подача электропотенциала. Порошок оседает на проводники и зарастает медью.

Однако. Необходимы знания гальванических процессов. Ну, или золотая рыбка со стариком Хоттабычем.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

60 мкм зерно алмаза таким методом не закроется, толщины никелевого покрытия и зерен не соизмеримы (имхо)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Очень жаль

Да, сам жалею. И в школе была возможность, и на первом курсе.

Порошок оседает на проводники и зарастает медью

Вот здесь возможна проблема. В общем случае - алмазы с медью должны оседать на вытравленном рисунке печатной платы. Не уверен, что я смогу к каждому нужному месту подвести потенциал. Некоторые проводники могут быть шириной 200мкм - не будет ли ограничений по току. Знаю, что коллеги из-за океана, не раскрывая подробностей, оговариваются, что они используют "негальваническую" (насколько я понимаю, чисто химическое осаждение) технологию. Изменено пользователем CF_

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

негальваническую

Алмазный инструмент на медной связке изготавливается "негальванической" технологией.

Медный порошок смешанный с алмазной пылью прессуется и спекается в восстановительной среде газов. Такая технология не подходит к печатным платам. Однако, есть технологии

твердых растворов, где алмазная пыль в смеси наносится (хоть шелкографией) на нужные места и затвердевает в монолит. Пример - смесь алмазов и олова, алмазов и амальгамы серебра. Опять таки требуются знания химика-технолога, а вы с химией не дружны.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

60 мкм зерно алмаза таким методом не закроется, толщины никелевого покрытия и зерен не соизмеримы (имхо)

Насколько я понял - никель служит для фиксации зерен на подложке. К тому же алмазы (или другие твердые частицы - их смысл в твердых и острых гранях, врезающихся в ответный контакт) можно взять и поменьше - 40мкм, например. При производстве печатных плат, обычно наносят на медь 1-4 мкм никеля для последующего золочения.

Никель используют в режущих инструментах, как я понял, из-за его твердости, чтобы алмазы хуже выскакивали. В моем случае - жестко крепить алмазы особой необходимости нет. Да, и никель не самый лучший проводник - можно и без него.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Такая технология не подходит к печатным платам

да, и в некоторых случаях хотелось, чтобы оставалась относительная гибкость поверхности (для полиамидного основания)

есть технологии твердых растворов

Как вариант, особенно для случая со сплошным заполнением поверхности. Ещё нужно помнить, чтобы алмазы тоже были покрыты проводящим слоем. Я даже подумывал припаивать алмазы просто оловом к контактным площадкам (видел в продаже алмазы в металле - уже не помню в каком). Но насколько понял - аналог из-за бугра делают именно какой-то химией. Блин, забыл фотку приложить. Завтра сделаю под микроскопом. Изменено пользователем CF_

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Опять таки требуются знания химика-технолога, а вы с химией не дружны.

подозреваю - ещё и реагенты и оборудование и ещё что-то)). Думаю, в итоге этим будет заниматься профессионал. У меня сейчас цель понять - какие варианты решения этой задачи существуют. Для моего проекта эта технология довольно критична, и я хотел бы погрузится более детально в этот вопрос.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

На дорожки печатных плат покрытие наносят ДО травления, то что должно травиться закрывают фоторезистом, затем наращивают медь, закрывают гальваническим сплавом олово-свинец, далее смывают фоторезист и стравливают вскрытую медь между дорожками.

Но, при размере порошка 40-60 мкм, чтобы алмазы удерживались, толщина меди или никеля должна быть как минимум большей, может и раза в два. При таких толщинах из-за внутренних напряжений плату может выгнуть, либо само покрытие будет отваливаться...

Про металлизированные алмазные порошки, посмотрите вот, http://www.chemport.ru/forum/viewtopic.php?t=115005

, чисто для информации, как такой алмаз нанести - надо думать...

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для моего проекта

Очень неплохо было бы знать технические условия проекта. А так, можно до бесконечности гадать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Алмазная пыль продается в Китае уже с металлизацией. Ищите на Али и подобных площадках.

Изменено пользователем dpss

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Очень неплохо было бы знать технические условия проекта. А так, можно до бесконечности гадать.

смысл в обеспечении надежного контакта при прижимании друг к другу двух контактных площадок. Контакт обеспечивает протекание СВЧ токов, поэтому помимо наличия самого электрического контакта (алмазные выступы должны "пробивать" всякую грязь на контактах), так же важно электрическое соединение по всей площади контакта для исключения паразитных емкостей и индуктивностей (при ровных поверхностях контактов прижим будет в каком-то непредсказуемом выступающем месте, к тому же таких контактов может быть несколько рядом). Планируется делать один из контактов в соединении с такими алмазными вкраплениями.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

KyE6uB3HEao.jpg

 

Единственно, не уверен, что там прям "gold plated". По ощущениям от визуального осмотра - медь.

 

Алмазная пыль продается в Китае уже с металлизацией. Ищите на Али и подобных площадках.

Да, как вариант, что-то можно придумать с металлизированными алмазами, но на "оригинальном" изделии алмазы покрыты сплошным слоем металла. Возможно они там уже с покрытием были, не проверял.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

может и голд. свч таки.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А порошок карбида кремния не может заменить алмазы, в данном случае? Проколоть медную пленку много твердости не надо, а карбид еще и электропроводный слегка. Ну и цена....

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

может и голд. свч таки.

Проводимость золота даже меньше, чем у меди, и его используют при изготовлении плат потому что оно окисляется хуже меди, и в итоге дольше сохраняется возможность качественной пайки.

В данном случае окисел на ответной контактной площадке не так страшен - грани алмаза должны его разрушать. Вот, вопрос - а сами алмазы должны быть покрыты золотом, чтобы иметь надежную проводящую поверхность без окисла, или могут быть покрыты и медью - окисел все равно разрушится при "врезании" алмаза в поверхность ответной контактной площадки...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А порошок карбида кремния не может заменить алмазы, в данном случае? Проколоть медную пленку много твердости не надо, а карбид еще и электропроводный слегка. Ну и цена....

на сколько я понимаю, ранее вообще для этих целей использовали миниатюрные металлические (я предполагаю) штырьки. но их размещали несколько на контакт и приемлемые характеристики получали до нескольких гигагерц (думаю, уже сказывались паразитные емкости из-за точечных контактов). "алмазики" позволяют получить более распределенный контакт (характеристики под сотню гигагерц). Да, твердость не нужна. Карбид кремния, эльбор, думаю, подойдут.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Можно использовать иммерсионное покрытие золотом, как в печатных платах, если толщина устроит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Можно использовать иммерсионное покрытие золотом, как в печатных платах, если толщина устроит.

Да, но как под золото убрать алмазы?..и, насколько я понимаю, алмазы тоже должны быть чем-то покрыты (электроотрицательные медь, никель) для иммерсионного осаждения золота. И удержит ли тонкий слой золота сам алмаз? Если Вы имеете в виду конечное покрытие после какого-то предварительного закрепления алмазов, то почему бы и нет

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

40-60 микрон частицы во взвешенном состоянии не будут в растворе. При изготовлении алмазного инструмента с такого размера частицами из размещают на горизонтальной поверхности слоем сверху и ведут заращивание гальваническим никелем. Либо заготовку погружают в алмазный порошок. Всё это желается под слоем электролита. Толщина покрытия - не меньше характерного размера зёрен, это уже сравнимо с шириной дорожек.

Я сам занимался технологией изготовления такого инструмента. Есть много тонкостей, связанных с подготовкой алмаза, и плотность тока значительно меньше, чем для обычного никелирования, соответственно, процесс непрерывно шёл сутками.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Планируется делать один из контактов в соединении с такими алмазными вкраплениями.

А в момент врезания алмаза в ответную поверхность, с самого алмаза не будет проводящий слой сдираться?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

40-60 микрон частицы во взвешенном состоянии не будут в растворе

еще раз измерил зерна на образце - получилось около 20мкм (в первый раз ошибся с 40-60 мкм). В принципе и логично - при толщине ответной контактной площадки - 50мкм, такие зерна уже могут ее серьезно повредить, или даже пробить насквозь (контакты многоразовые)

Толщина покрытия - не меньше характерного размера зёрен, это уже сравнимо с шириной дорожек

такое покрытие планируется пока наносить на контактные площадки шириной от 0,5мм и больше.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А в момент врезания алмаза в ответную поверхность, с самого алмаза не будет проводящий слой сдираться?

вот и вопрос - как это сделать. Иностранные коллеги утверждают, что это технология многоразового применения (где-то читал про 10000000 применений - цифра странная, но отложилась в памяти именно она)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

читал про 10000000 применений - цифра странная,

есть практический опыт в подобных покрытиях.

это комбинированные эл. покрытия у них большой ресурс в парах трения.

 

их смысл в твердых и острых гранях, врезающихся в ответный контакт)

тут не понятно что толку от этого врезания?

для иммерсионного осаждения золота.

золото тут быстро облезет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

это комбинированные эл. покрытия у них большой ресурс в парах трения

в моем случае до трения, думаю, не дойдет (если я правильно понял смысл выражения "пара трения") - контакты не смещаются по касательной к нормали, а только прижимаются друг к другу по нормали

тут не понятно что толку от этого врезания?

на контактах может быть грязь, или даже небольшой окисел, как я понял, весь этот налет и пробивается гранями алмаза. Так написано в рекламе на заграничные образцы .Но как там в деталях все происходит - это не понятно. И вообще так ли. По ощущениям, глядя в микроскоп, там просто небольшой бугорок из меди (или чего там напылено) и он просто прижимается к ответному контакту.

золото тут быстро облезет.

написал выше - трения как такового в моем случае нет - только прижатие

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.