Recubrimiento en oro para sistemas electrónicos

Foto: Advanced Plating Technologies

Pregunta: ¿Qué consideraciones deben tener en cuenta los especialistas en acabados de superficies al trabajar con oro para contactos eléctricos?

Respuesta: El oro ha sido y sigue siendo un acabado principal para los componentes eléctricos, especialmente con la miniaturización continua de la electrónica. Uno de los principales beneficios del acabado en oro es que es conductor y es receptivo a la soldadura. Al soldar componentes revestidos en oro, hay una variedad de consideraciones importantes a recordar, de las cuales las más importantes son el espesor, la pureza y la química del revestimiento base.

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Espesor del revestimiento

El espesor del revestimiento en oro es un principio crítico y con frecuencia malinterpretado de la soldadura de oro. En la soldadura de oro, la unión física se produce entre la capa de níquel subyacente y la soldadura en sí, y la capa de oro actúa como barrera para ayudar a mantener la soldabilidad de la capa de níquel. El espesor de oro habitual que permita soldabilidad está en el rango de 10 a 30 micropulgadas para brindar una protección adecuada contra la oxidación y preservar la humectación mientras se mantiene el costo del acabado lo más competitivo posible.

Al soldar, el oro se disuelve en la soldadura a través de la difusión de estado sólido. Con depósitos de oro más pesados, se forman más aleaciones dentro de la junta de soldadura. El oro reacciona con la soldadura en el proceso de difusión para crear una amalgama intermetálica. Si el oro en la soldadura excede el 3% en masa, la junta de soldadura puede volverse quebradiza y causar fallas en la unión, especialmente en juntas sometidas a esfuerzos dinámicos o térmicos. El nivel de impureza y el espesor del oro están directamente relacionados, por lo cual el espesor debe balancearse entre la protección contra la corrosión/oxidación, la vida útil del contacto y la soldabilidad.

Pureza

La pureza de las capas de oro y del revestimiento base es fundamental para lograr una capacidad de soldadura óptima. Para el revestimiento de oro es importante minimizar las impurezas orgánicas mediante el mantenimiento adecuado del tanque. Las impurezas orgánicas que se adhieren a la capa de revestimiento pueden interferir con la soldadura y causar deshumectación o vacíos en la soldadura. El oro blando con una pureza del 99.9% es normalmente preferido para aplicaciones de adhesión o soldadura. Si bien el oro endurecido con níquel o cobalto puede soldarse bien y ofrecer una mejor resistencia al desgaste en las superficies de contacto, la pureza del oro duro exige preservación mediante un trabajo analítico y mantenimiento del tanque adecuados.

La pureza del níquel también es importante, ya que esta es la capa de unión funcional. Para la soldadura de níquel, cuando este es de mayor pureza, se obtiene una mejor soldadura. Las empresas de galvanoplastia a menudo utilizan una capa de níquel abrillantada orgánicamente, como el baño Watts o níquel a base de sulfato, para dar un acabado brillante a expensas de la soldabilidad.

Foto: Advanced Plating Technologies.

En su lugar, utilice una capa de sulfamato de níquel diseñado como base para la galvanoplastia de oro, incluso para aplicaciones de soldadura. Este sistema de níquel está libre de compuestos orgánicos codepositados que puedan desgasificarse o volatilizarse durante la soldadura, causando así vacíos en la junta.

Otro revestimiento base común para el oro es la galvanoplastia de níquel electroless. Si bien esta presenta muchas ventajas —tolerancias estrechas, amplios rangos de depósito, protección contra la corrosión y lubricidad—, este material deposita fósforo en la superficie junto con el níquel. El fósforo actúa como impureza y puede impedir la soldadura. Al especificar depósitos de galvanoplastia de níquel electroless, un fósforo medio puede equilibrar lo positivo del níquel electroless al tiempo que conserva la soldabilidad.

Proceso de soldadura

Al diseñar un proceso de soldadura para piezas revestidas en oro, es importante recordar que la junta se forma entre la soldadura y el níquel. Por lo tanto, al realizar múltiples operaciones de soldadura o aplicar soldadura por refusión, los profesionales de acabado deben asignar tiempo suficiente para que la soldadura se adhiera al níquel. Además, en lugar de usar un flux típico de solo colofonia en depósitos de oro muy delgados que están significativamente envejecidos, un flux de colofonia ligeramente activada (RMA) puede ayudar a eliminar los óxidos de níquel que pueden haberse propagado a la superficie a través de la capa de oro.

Microelectrónica

La soldadura en revestimientos de oro se está volviendo cada vez más frecuente con el aumento de la microelectrónica de alta gama. Es más importante que nunca comprender el proceso de soldadura en oro y diseñar acabados de superficie lo más robustos y rentables posibles. El acabado de oro ideal debe balancear el desempeño contra la corrosión y desgaste con la soldabilidad para garantizar el mejor diseño posible.