Процесс печатной платы: ENIG-химическое никель-иммерсионное золото

Проектирование печатной платы в основном зависит от типа отделки поверхности, которую вы выберете. Это один из самых важных шагов, поскольку он может сделать или разрушить ваш проект. Он влияет на производительность, качество и долговечность конечного продукта, и вы должны выбрать его правильно.

Теперь вы можете задаться вопросом, какую отделку поверхности мне следует использовать в таком случае. Тогда не волнуйтесь, поскольку мы здесь, чтобы помочь вам.

Среди лучших вариантов в отрасли ENIG (химическое никелирование иммерсионным золотом) выделяется как первоклассное решение. Почему? Потому что оно обеспечивает плоскостность, которую ищут ваши проекты! И именно поэтому мы на нашем заводе по производству печатных плат используем лучшие процессы ENIG, чтобы обеспечить превосходную проводимость, коррозионную стойкость и плоскую поверхность, идеальную для пайки.

Ну что ж, поскольку слово «ЗОЛОТО» осталось в названии, давайте выясним, почему отделка ENIG занимает такое высокое место в отрасли.

Что такое ЭНИГ?

Как обсуждалось ранее, покрытие ENIG является широко используемой отделкой поверхности в производстве печатных плат. Оно в основном состоит из двух слоев:

1. Слой никеля: обеспечивает барьер и структурную поддержку.

2. Иммерсионный слой золота: защищает никель от эрозии и обеспечивает отличную паяемость.

Теперь вам, должно быть, интересно, как финишное покрытие ENIG наносится на печатную плату. Итак, процесс начинается с химического осаждения никеля на медные дорожки, что формирует прочную и устойчивую к коррозии основу для ваших проектов. Затем, на следующем этапе, слой иммерсионного золота химически осаждается на никель, гарантируя, что ваш дизайн имеет равномерное и точное покрытие.

Кроме того, покрытие ENIG PCB обеспечивает превосходную надежность паяных соединений и длительный срок хранения, что стало нашим основным покрытием для современных печатных плат.

Компоненты ENIG

Отделка ENIG в основном состоит из двух основных слоев, каждый из которых оказывает большое влияние на общую производительность и надежность вашего проекта. Давайте рассмотрим это более широко.

1. Слой химического никеля:

Первый слой, который вы обычно видите, — это слой химического никеля. Он действует как барьер между медными контактами и золотым покрытием, а также поможет вам создать основную структуру для пайки. Если говорить о его толщине, то обычно она составляет от 3 до 6 микрон. Он дает вашей печатной плате следующие преимущества.

● Отличная защита от окисления и коррозии.

● Обеспечивает надежную основу для паяных соединений, повышая механическую прочность.

● Помогает противостоять физическому износу, что имеет решающее значение для разъемов и других областей с высоким уровнем контакта.

2. Слой иммерсионного золота:

Это тонкий слой золота, который химически наносится на никель, чтобы обеспечить ему дополнительную защиту от окисления и гарантировать, что ваша печатная плата имеет отличную паяемость. По сравнению со слоем химического никеля, он намного тоньше и составляет от 0.10 до 0.50 микрон.

Этот слой обеспечивает исключительную смачиваемость, что позволяет вам легко паять компоненты. Даже ваши мелкошаговые конструкции! Кроме того, он предохраняет никель от потускнения, что имеет решающее значение для долговременной работы.

Если вам интересно, тонкий ли он, как он может быть золотым стандартом? Тогда, как мы все знаем, «золото» само по себе является металлом, который является хорошим проводником. Таким образом, несмотря на свою тонкость, золотой слой обеспечивает отличную проводимость, что делает его идеальным для критических точек контакта, таких как разъемы и контактные площадки.

Оба эти слоя работают бок о бок, обеспечивая печатную плату гладкой и плоской поверхностью для точной пайки. Кроме того, мы также используем никель-золотое покрытие во всех наших печатных платах для обеспечения высокотехнологичных приложений.

Толщина ENIG

В процессе ENIG точный контроль толщины слоев никеля и золота имеет решающее значение для обеспечения оптимальной производительности, надежности и технологичности печатных плат. Итак, давайте рассмотрим толщину каждого компонента.

1. Толщина слоя никеля:

Слой никеля обычно составляет от 3 до 6 микрон или от 120 до 240 микродюймов. Но что, если ваш слой никеля меньше 3 микрон? Это может привести к недостаточным барьерным свойствам, вызывая образование интерметаллических соединений между медью и припоем, что снижает прочность соединения.

Аналогично, слой никеля толщиной более 6 микрон может привести к повышенной хрупкости паяных соединений, особенно в компонентах с малым шагом выводов, где гибкость имеет решающее значение.

2. Толщина слоя иммерсионного золота

Слой золота сравнительно тоньше слоя никеля и составляет от 0.5 до 0.10 микрон или от 2 до 4 микродюймов. Этот слой обеспечивает хорошую электропроводность, но если толщина слоя золота меньше 0.5, это может вызвать коррозию никеля. Это также приводит к плохой паяемости и сокращению срока годности печатной платы.

Наш производственный процесс гарантирует, что слои никеля и золота наносятся с предельной точностью. Используя передовые системы химического контроля и регулярный мониторинг толщины, мы последовательно достигаем оптимальных профилей толщины, гарантируя высокую производительность и надежность печатных плат для различных применений.

Процесс ENIG

Процесс ENIG — это широко используемый метод поверхностной отделки в мире печатных плат. Он обеспечивает как отличную паяемость, так и сильную коррозионную стойкость. Покрытие ENIG обычно включает в себя следующие шесть этапов. Ниже приведено полное описание процесса ENIG.

1. Предварительная обработка

Первым шагом перед нанесением поверхностного покрытия является предварительная обработка. Сначала наша команда очищает печатную плату от загрязнений, окислов или остаточных химикатов. Этот шаг имеет решающее значение, поскольку он обеспечивает надлежащую адгезию никелевого золотого покрытия. Затем мы наносим микротехнологический раствор, чтобы слегка придать шероховатость медной поверхности, поскольку это значительно улучшает адгезионные свойства поверхности. По мере продвижения вперед медная поверхность активируется с помощью каталитического раствора, который делает медь химически восприимчивой к осаждению никеля.

2. Осаждение никеля

На следующем этапе печатная плата погружается в ванну никелирования, содержащую:  

1. Никель

2. Соли

3. Гипофосфит натрия (восстановитель)

4. Стабилизаторы

Обычно вы сталкиваетесь с никелевыми пластинами, содержащими 7-10% фосфора, что повышает их коррозионную стойкость и улучшает их долговечность, особенно для многократных циклов оплавления. На этом этапе мы рекомендуем вам равномерно наносить никелевое покрытие, поскольку оно формирует основу как для процесса пайки, так и для механической прочности конечного продукта.

3. Отложение золота

После нанесения слоя никеля печатная плата ENIG погружается в золотой раствор, где происходит химическая реакция замещения. Самое лучшее в этом шаге то, что золото замещает верхние атомы никеля без необходимости использования электричества. Что ж, мы хотели бы дать здесь короткий совет: вы должны контролировать толщину золота, поскольку это важно для избежания таких проблем, как охрупчивание золота, которое может ослабить паяные соединения, если толщина больше рекомендуемого стандарта (0.5-0.10 микрон).

4. Промывка и сушка.

Закончив с осаждением никеля и золота, пора переходить к следующим шагам. Сначала вам следует промыть печатную плату в деионизированной воде, поскольку она творит чудеса, удаляя любые остаточные химикаты, оставшиеся от предыдущих шагов.

Затем наша команда тщательно высушивает платы, используя воздушные или тепловые сушилки, когда это необходимо, чтобы гарантировать отсутствие влаги в конечном результате ENIG PCB. Тщательное ополаскивание и сушка предотвращают химическое загрязнение и гарантируют, что отделка останется целой и без дефектов.

5. Проверка и тестирование

После промывки и сушки настало время провести окончательные проверки и испытания, чтобы убедиться, что продукт готов к использованию. Чтобы проверить толщину слоев никеля и золота, необходимо использовать рентгеновскую флуоресценцию (XRF) и другие методы неразрушающего контроля, чтобы убедиться, что ваш конечный проект соответствует стандартным спецификациям.

Более того, вам также необходимо осмотреть тестовые площадки и убедиться, что ни один компонент не остался позади. Затем, как вы могли подумать, поверхность проверяется на наличие видимых дефектов, таких как изменение цвета, питтинг или неровное покрытие. На этом этапе мы предлагаем вам приложить все усилия и не торопиться, поскольку последовательное тестирование гарантирует успешное выполнение процесса ENIG.

6. Окончательная проверка качества

Наконец, выполняются окончательные проверки качества. Иногда вы выходите за рамки дополнительных функциональных испытаний для имитации реальных условий использования, проверяя, что отделка ENIG хорошо работает в различных условиях. Кроме того, мы рекомендуем вам составить окончательный отчет о качестве, документирующий измерения, результаты проверки и любые проведенные испытания. Таким образом, ваши клиенты будут знать, при каких обстоятельствах печатная плата будет работать отлично и соответствует ли она отраслевым стандартам.

Преимущества ENIG

Поскольку ENIG является золотым стандартом в мире отделки поверхностей, он имеет безграничные преимущества. Некоторые из его основных преимуществ обсуждаются ниже.

1. Исключительная паяемость

Покрытие ENIG обеспечивает очень ровную и гладкую поверхность для проектирования печатных плат, что гарантирует равномерную пайку по всем площадкам и компонентам. Это чрезвычайно важно для компонентов с малым шагом выводов и более мелких деталей, куда другие покрытия не могут легко попасть. Главное, где оно выделяется, — это его надежность в паяных соединениях, что снижает риск холодных паяных соединений или плохих соединений, что может быть критически важным для высокопроизводительных и высоконадежных приложений.

2. Превосходная коррозионная стойкость

Он обеспечивает двухступенчатую коррозионную стойкость. Во-первых, слой золота защищает никель от окисления и потускнения. А затем слой никеля в сочетании с золотым верхним покрытием обеспечивает отличную стойкость к деградации окружающей среды, что делает ENIG идеальным для реальных примеров, включая автомобильные и промышленные применения.

3. Совместимость с бессвинцовой пайкой

ENIG совместим с процессами бессвинцовой пайки, что делает его подходящим выбором для печатных плат, которые должны соответствовать экологическим нормам, таким как RoHS (Ограничение содержания опасных веществ). Золотой слой выдерживает высокие температуры оплавления бессвинцового припоя без ухудшения свойств. Более того, покрытие ENIG может выдерживать многократные циклы оплавления, что важно для плат, которые подвергаются различным процессам пайки во время сборки.

4. Никаких проблем с миграцией серебра

В отличие от покрытий на основе серебра, ENIG не страдает от проблем с миграцией серебра, когда серебро может мигрировать в паяные соединения и вызывать проблемы с надежностью. Это делает ENIG более стабильным выбором для высоконадежных приложений.

Недостатки ENIG

Хотя ENIG (химическое никелирование иммерсионным золотом) высоко ценится за свои многочисленные преимущества, у него есть некоторые недостатки, которые могут повлиять на его пригодность для определенных применений. Вот основные ограничения:

● Использование золота делает ENIG дорогим.

● Если слой золота слишком толстый, это может привести к его хрупкости.

● Для применений, требующих высокой мощности, ENIG не всегда может быть выбором по сравнению с другими покрытиями, такими как ENEPIG или HASL.

Приложения ENIG

Благодаря своим уникальным свойствам ENIG PCB является универсальным покрытием поверхности, используемым в различных высокопроизводительных и требовательных приложениях. Чтобы упростить вам задачу, мы рассчитали таблицу для приложений ENIG.

Сравнение ENIG с другими покрытиями

При сравнении ENIG с другими покрытиями поверхности печатных плат важно учитывать особые характеристики, преимущества и ограничения каждого из них. Ниже приведено подробное сравнение ENIG с ENEPIG (химическое никелирование, химическое палладирование, иммерсионное золото) и ENIG с HASL (выравнивание пайки горячим воздухом).

ENIG против ENEPIG

Давайте заведем для этого тоже таблицу.

ENIG против HASL

При сравнении ENIG с HASL становятся очевидными различия в производительности, точности и применении. ENIG обеспечивает более гладкую, ровную поверхность, что критически важно для компонентов с высокой плотностью и малым шагом, обычно встречающихся в современной электронике.

Плоскость ENIG гарантирует, что ваши проекты будут гладкими, обеспечивая точную пайку. А риск образования перемычек припоя? Он минимален. Кроме того, он обеспечивает превосходную коррозионную стойкость благодаря защитному слою золота, который защищает никель от окисления. Это обеспечивает долговременную надежность и паяемость, особенно для высокопроизводительных проектов, таких как те, которые используются в телекоммуникациях и аэрокосмической отрасли.

Сравнительно, HASL более экономически эффективен. В какой-то момент он может оставить вас с неровными поверхностями, что может вызвать проблемы при сборке, особенно для компонентов с малым шагом выводов. Кроме того, HASL использует расплавленный припой для сборки, и есть вероятность, что вы можете уронить излишки припоя, что увеличивает риск дефектов, таких как перемычки припоя.

Хотя HASL — более простой и дешевый процесс, ему не хватает точности, плоскостности и долговечности, которые обеспечивает ENIG, что делает ENIG предпочтительным вариантом для высоконадежных и высокопроизводительных печатных плат.

Заключение

ENIG — одно из лучших покрытий поверхности, которое вы можете получить в отрасли. Оно не только обеспечивает точность и надежность, но и дешевле по сравнению с конкурентами. Начиная с его рабочего процесса, непревзойденной плоскостности, хорошей паяемости и т. д., ENIG — это выбор, который выбирают проектировщики в индустрии печатных плат. Более того, если сравнивать его с конкурентами, такими как HASL и ENEPIG, ENIG по-прежнему останется на вершине благодаря своему качеству и долговечности. Итак, какое покрытие поверхности вы считаете лучшим? ENIG или HASL?