PCB 공정: ENIG-무전해 니켈 침지 금

PCB 설계는 주로 선택하는 표면 마감 유형에 따라 달라집니다. 표면 마감은 프로젝트의 성패를 좌우할 수 있는 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 최종 제품의 성능, 품질, 그리고 수명에 영향을 미치므로, 표면 마감을 올바르게 선택해야 합니다.

        

자, 이런 경우 어떤 표면 마감을 사용해야 할지 고민되실 겁니다. 걱정하지 마세요. 저희가 도와드리겠습니다.

         

업계 최고의 선택 중 하나인 ENIG(무전해 니켈 도금)는 최고의 솔루션으로 손꼽힙니다. 그 이유는 무엇일까요? 바로 프로젝트에서 원하는 평탄도를 제공하기 때문입니다! 저희 PCB 제조 시설에서는 최고의 ENIG 공정을 사용하여 탁월한 전도성, 내식성, 그리고 납땜에 이상적인 평탄한 표면을 보장합니다.

        

"GOLD"가 이름에 계속 들어가 있기 때문에 ENIG 마감이 업계에서 두각을 나타내는 이유를 알아보겠습니다.

        

ENIG란 무엇인가요?

         

앞서 설명했듯이 ENIG 도금은 PCB 제조에 널리 사용되는 표면 마감재입니다. 주로 두 겹으로 구성됩니다.

         

1. 니켈층 : 장벽과 구조적 지지력을 제공합니다.

         

2. 침지 금층: 니켈을 침식으로부터 보호하고 뛰어난 납땜성을 제공합니다.

         

이제 ENIG 마감이 PCB에 어떻게 적용되는지 궁금하실 겁니다. 이 공정은 구리 배선에 무전해 니켈을 증착하는 것으로 시작하여 프로젝트에 견고하고 부식에 강한 기반을 형성합니다. 다음 단계에서는 침지 금층을 니켈 위에 화학적으로 증착하여 설계에 균일하고 정밀한 코팅을 보장합니다.

         

또한 ENIG PCB는 솔더 접합부의 신뢰성과 긴 보관 수명 측면에서 탁월한 성능을 제공하며, 이는 고급 PCB에 대한 당사의 필수 마감재가 되었습니다.

         

ENIG의 구성 요소

         

ENIG 마감은 주로 두 가지 주요 층으로 구성되며, 각 층은 설계의 전반적인 성능과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다. 좀 더 포괄적으로 살펴보겠습니다.

         

1. 무전해 니켈층:

         

일반적으로 가장 먼저 접하게 되는 층은 무전해 니켈층입니다. 이 층은 구리 패드와 금도금 사이의 장벽 역할을 하며, 납땜의 주요 구조를 형성하는 데에도 도움이 됩니다. 두께는 일반적으로 3~6마이크론입니다. PCB에 다음과 같은 이점을 제공합니다.

● 산화 및 부식에 대한 보호성이 우수합니다.

● 납땜 접합을 위한 안정적인 기반을 제공하여 기계적 강도를 향상시킵니다.

          

● 커넥터 및 기타 접촉 빈도가 높은 영역에 필수적인 물리적 마모에 대한 저항성을 제공합니다.

            

2. 침지 금층:

         

니켈 위에 화학적으로 증착된 얇은 금층으로, 산화 방지 기능을 강화하고 PCB의 납땜성을 높여줍니다. 무전해 니켈층보다 훨씬 얇으며, 두께는 0.10~0.50 마이크론입니다.

         

이 층은 탁월한 습윤성을 제공하여 부품 납땜을 쉽게 할 수 있도록 합니다. 미세 피치 설계도 가능합니다! 또한 니켈 변색을 방지하여 장기적인 성능 향상에 매우 중요합니다.

         

얇다고 생각하시는데, 왜 금본위제로 사용되는 걸까요? 아시다시피 "금" 자체는 좋은 전도체인 금속입니다. 따라서 금층은 얇음에도 불구하고 뛰어난 전도성을 제공하여 커넥터나 패드와 같은 중요한 접점에 이상적입니다.

         

두 층은 나란히 배치되어 정밀한 납땜을 위한 매끄럽고 평평한 PCB 표면을 제공합니다. 또한, 모든 PCB에 니켈 금도금을 적용하여 첨단 기술을 적용합니다.

         

ENIG 두께

         

ENIG 공정에서 니켈층과 금층의 두께를 정밀하게 제어하는 것은 PCB의 최적의 성능, 신뢰성 및 제조성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 각 부품의 두께를 살펴보겠습니다.

         

1. 니켈층 두께:

         

니켈 층은 일반적으로 3~6마이크론 또는 120~240마이크로인치입니다. 하지만 니켈 층이 3마이크론 미만이면 어떻게 될까요? 차단성이 부족하여 구리와 솔더 사이에 금속간 화합물이 형성되어 접합 강도가 저하될 수 있습니다.

         

마찬가지로, 니켈 층이 6마이크론보다 두꺼우면 솔더 접합부의 취성이 커질 수 있으며, 특히 유연성이 중요한 미세 피치 부품의 경우 더욱 그렇습니다.

         

2. 침지 금층 두께

         

금층은 니켈층보다 상대적으로 얇으며, 두께는 0.5~0.10 미크론 또는 2~4 마이크로인치입니다. 이 층은 우수한 전기 전도성을 보장하지만, 금층 두께가 0.5 미만이면 하부 니켈의 부식을 유발할 수 있습니다. 또한 납땜성 저하 및 PCB 수명 단축으로 이어집니다.

         

당사의 제조 공정은 니켈과 금층 모두 매우 정밀하게 증착됩니다. 첨단 화학 제어 시스템과 정기적인 두께 모니터링을 통해 최적의 두께 프로파일을 지속적으로 확보하여 다양한 용도에 적합한 고성능 및 신뢰성 높은 PCB를 보장합니다.

         

ENIG 프로세스

         

ENIG 공정은 PCB 업계에서 널리 사용되는 표면 마감재입니다. 뛰어난 납땜성과 강력한 내식성을 제공합니다. ENIG 도금은 일반적으로 다음 6단계로 진행됩니다. ENIG 공정에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.

         

1. 전처리

         

표면 마감을 적용하기 전 첫 번째 단계는 전처리입니다. 저희 팀은 먼저 PCB에 남아 있는 오염 물질, 산화물 또는 잔류 화학 물질을 제거합니다. 이 단계는 니켈 금도금의 적절한 접착력을 보장하기 때문에 매우 중요합니다. 그런 다음 마이크로테크 용액을 사용하여 구리 표면을 약간 거칠게 만들어 표면 접착력을 크게 향상시킵니다. 이후 촉매 용액을 사용하여 구리 표면을 활성화시켜 니켈 도금에 대한 구리의 화학적 반응을 촉진합니다.

         

2. 니켈 증착

         

다음 단계에서는 PCB를 다음이 포함된 니켈 도금 욕조에 담급니다.  

         

1. 니켈

         

2. 소금

         

3. 차아인산나트륨(환원제)

         

4. 안정제

         

일반적으로 7~10%의 인을 함유한 니켈판을 사용하게 되는데, 이는 내식성과 내구성을 향상시켜 주며, 특히 여러 번의 리플로우 사이클에서 더욱 그렇습니다. 이 단계에서는 니켈 도금을 균일하게 도포하는 것이 좋습니다. 이는 납땜 공정과 최종 제품의 기계적 강도를 위한 기초를 형성하기 때문입니다.

         

3. 금 증착

         

니켈 층을 증착한 후, ENIG PCB를 금 용액에 담가 화학적 치환 반응을 일으킵니다. 이 단계의 가장 큰 장점은 금이 전기 없이도 상단 니켈 원자를 치환한다는 것입니다. 여기서 간단한 팁을 하나 드리겠습니다. 금 두께를 조절하는 것이 중요합니다. 금 취화와 같은 문제를 방지하는 데 필수적이기 때문입니다. 금 두께가 권장 기준(0.5~0.10 미크론)을 초과하면 솔더 접합부가 약해질 수 있습니다.

         

4. 헹굼 및 건조

         

니켈과 금 증착이 완료되면 다음 단계로 넘어갈 차례입니다. 먼저, PCB를 탈이온수로 헹궈야 합니다. 탈이온수는 이전 단계에서 남은 화학 물질을 제거하는 데 매우 효과적입니다.

         

그런 다음, 저희 팀은 ENIG PCB 최종 결과물에 습기가 남지 않도록 필요에 따라 공기 건조기 또는 열 건조기를 사용하여 보드를 조심스럽게 건조합니다. 꼼꼼한 헹굼과 건조를 통해 화학적 오염을 방지하고, 마감 처리가 손상 없이 완벽하게 유지되도록 합니다.

         

5. 검사 및 테스트

         

헹굼 및 건조 후, 최종 검사 및 테스트를 통해 제품이 사용 가능한지 확인해야 합니다. 니켈층과 금층의 두께를 확인하려면 X선 형광 분석(XRF) 및 기타 비파괴 검사 방법을 사용하여 최종 설계가 표준 사양을 충족하는지 확인해야 합니다.

         

또한, 테스트 패드를 검사하여 어떤 부품도 남지 않았는지 확인해야 합니다. 그런 다음, 변색, 피팅, 도금 불균일 등 눈에 띄는 결함이 있는지 표면을 검사합니다. 이 시점에서는 최선을 다해야 하며, 지속적인 테스트를 통해 ENIG 공정이 성공적으로 수행되었는지 확인해야 하므로 서두르지 않는 것이 좋습니다.

         

6. 최종 품질 검사

         

마지막으로 최종 품질 검사가 진행됩니다. 경우에 따라 실제 사용을 시뮬레이션하기 위한 추가 기능 테스트를 통해 ENIG 마감재가 다양한 조건에서 제대로 작동하는지 확인하는 등 추가적인 노력을 기울일 수 있습니다. 또한, 측정, 검사 결과 및 수행된 모든 테스트를 문서화하는 최종 품질 보고서를 작성하는 것이 좋습니다. 이를 통해 고객은 어떤 환경에서 PCB가 제대로 작동하는지, 그리고 업계 표준을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

         

ENIG의 장점

         

ENIG는 표면 마감 분야의 황금 표준이므로 무한한 장점을 가지고 있습니다. 주요 장점 중 일부를 아래에서 살펴보겠습니다.

         

1. 뛰어난 납땜성

         

ENIG 도금은 PCB 설계에 매우 평탄하고 매끄러운 표면을 제공하여 모든 패드와 부품에 균일한 납땜을 보장합니다. 이는 다른 마감재가 쉽게 닿지 않는 미세 피치 부품과 소형 부품에 매우 중요합니다. 특히 납땜 접합부의 신뢰성이 뛰어나 냉납 접합이나 연결 불량 위험을 줄여주는데, 이는 고성능 및 고신뢰성 애플리케이션에 필수적입니다.

         

2. 우수한 내식성

         

ENIG는 두 단계의 내식성을 제공합니다. 첫째, 금층은 하부 니켈을 산화 및 변색으로부터 보호합니다. 둘째, 니켈층은 금 상도금과 결합하여 뛰어난 환경 열화 저항성을 제공하여 자동차 및 산업 분야를 포함한 실제 적용 분야에 적합합니다.

         

3. 무연 납땜과의 호환성

         

ENIG는 무연 솔더링 공정과 호환되므로 RoHS(유해물질 사용 제한)와 같은 환경 규정을 준수해야 하는 PCB에 적합합니다. 금 도금층은 무연 솔더 리플로우의 고온을 열화 없이 견딥니다. 또한, ENIG 마감은 여러 번의 리플로우 사이클을 견딜 수 있어 조립 과정에서 다양한 솔더링 공정을 거치는 기판에 매우 중요합니다.

         

4. 실버 마이그레이션 문제 없음

         

은 기반 마감재와 달리 ENIG는 은이 솔더 접합부로 이동하여 신뢰성 문제를 일으키는 은 마이그레이션 문제가 발생하지 않습니다. 따라서 ENIG는 고신뢰성 애플리케이션에 더욱 안정적인 선택입니다.

         

ENIG의 단점

         

ENIG(무전해 니켈 침지 금도금)는 수많은 장점으로 높은 평가를 받고 있지만, 특정 용도에 대한 적합성에 영향을 줄 수 있는 몇 가지 단점이 있습니다. 주요 제한 사항은 다음과 같습니다.

● ENIG는 금을 사용하기 때문에 가격이 비쌉니다.

        

● 금층이 너무 두꺼우면 금 취화가 발생할 수 있습니다.

         

● 고전력 처리가 필요한 애플리케이션의 경우 ENIG는 ENEPIG나 HASL과 같은 다른 마감재에 비해 항상 선택되는 것은 아닙니다.

      

ENIG 애플리케이션

         

ENIG PCB는 고유한 특성으로 인해 다양한 고성능 및 까다로운 응용 분야에 사용되는 다재다능한 표면 마감재입니다. 더 쉽게 이해하실 수 있도록 ENIG 응용 분야에 대한 표를 작성했습니다.

            

업종	예	왜 최고인가요?
가전	스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기.	ENIG는 뛰어난 납땜성과 평평한 표면 덕분에 스마트폰에서 사용되는 복잡한 상호연결에 이상적입니다.
자동차	엔진 제어 장치(ECU), 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS).	자동차 ECU가 높은 진동에서도 완벽하게 작동하려면 표면 마감의 내식성과 내구성이 매우 중요합니다.
의료 기기	진단 장비 및 이식형 장치.	아시다시피 의료 기기 및 장비는 정밀하고 깨끗한 솔더 접합을 필요로 합니다. 이러한 측면에서 ENIG 표면은 정확한 성능을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다.
산업용 장비	제어 시스템 및 자동화.	오늘날 ENIG는 로봇 공학과 공정 제어 장비를 포함하여 높은 신뢰성과 내구성이 필수적인 자동화 시스템에서 널리 사용됩니다.
고속 및 고주파 응용 분야	RF 및 마이크로파 회로와 데이터 수집 시스템.	ENIG는 고속 데이터 전송을 처리하는 시스템의 전자 연결이 안정적이고 신뢰할 수 있도록 보장합니다.

            

ENIG와 다른 마감재 비교

         

ENIG를 다른 PCB 표면 마감재와 비교할 때는 각 마감재의 특성, 장점, 그리고 한계를 고려하는 것이 중요합니다. ENIG와 ENEPIG(무전해 니켈, 무전해 팔라듐 침지 금도금) 및 ENIG와 HASL(열풍 솔더 레벨링)을 자세히 비교했습니다.

         

ENIG 대 ENEPIG

         

이것도 테이블로 만들어 봅시다.

             

	ENIG	ENEPIG
공정 및 구성	ENIG는 일반적으로 니켈과 금으로 만들어집니다. 공정은 간단합니다. 무전해 도금을 통해 니켈을 증착한 후 금욕에 담급니다.	ENEPIG는 니켈, 팔라듐, 금으로 만들어집니다. ENIG와 유사하게 니켈을 무전해 도금한 후 팔라듐 층을 형성하고, 마지막으로 침지 금으로 마감합니다.
어플리케이션	의료 기기 등 추가적인 내구성과 장기적 성능이 중요한 고신뢰성 애플리케이션에 적합합니다.	가전제품 및 통신 등 고성능 애플리케이션에 적합합니다.
장점	뛰어난 납땜성과 평탄성을 제공하여 미세 피치 부품에 적합합니다.	팔라듐은 추가적인 보호 기능을 제공하고, 특히 고신뢰성 응용 분야에 더 나은 장기 성능과 납땜성을 제공합니다.
비용	저렴	팔라듐층이 추가되어 가격이 비싸다

          

ENIG 대 HASL

         

ENIG를 HASL과 비교하면 성능, 정밀도 및 적용 분야의 차이가 명확해집니다. ENIG는 첨단 전자 제품에 흔히 사용되는 고밀도 및 미세 피치 부품에 필수적인 매끄럽고 평평한 표면 마감을 제공합니다.

         

ENIG의 평탄도는 매끈한 마감과 정밀한 납땜을 보장합니다. 솔더 브리징 위험은 거의 없습니다. 또한, 보호 금층이 니켈을 산화로부터 보호하여 뛰어난 내식성을 제공합니다. 이는 특히 통신 및 항공우주 산업과 같은 고성능 프로젝트에서 장기적인 신뢰성과 납땜성을 보장합니다.

         

상대적으로 HASL은 비용 효율적입니다. 하지만 어느 시점에서는 표면이 고르지 않아 조립이 어려울 수 있으며, 특히 미세 피치 부품의 경우 더욱 그렇습니다. 또한, HASL은 조립 시 용융 솔더를 사용하기 때문에 과도한 솔더가 떨어져 솔더 브리징과 같은 결함 발생 위험이 높아집니다.

         

HASL은 더 간단하고 저렴한 공정이지만 ENIG가 제공하는 정밀성, 평탄성, 내구성이 부족하여 ENIG는 높은 신뢰성과 고성능 PCB에 더 적합한 옵션입니다.

         

         

결론

         

ENIG는 업계 최고의 표면 마감재 중 하나입니다. 정밀성과 신뢰성을 제공할 뿐만 아니라 경쟁사 대비 가격도 저렴합니다. 뛰어난 작업 공정, 탁월한 평탄도, 우수한 납땜성 등 ENIG는 PCB 업계 설계자들에게 필수적인 선택입니다. HASL이나 ENEPIG와 같은 경쟁사와 비교해도 ENIG는 품질과 내구성 면에서 여전히 선두 자리를 굳건히 지킬 것입니다. 그렇다면 어떤 표면 마감재가 가장 좋다고 생각하시나요? ENIG와 HASL 중 어떤 것이 좋을까요?