Da sind viele Oberflächenbeschaffenheit der Leiterplatte Techniken, um eine optimale Leistung zu gewährleisten und die Lebensdauer zu verlängern.
Der heutige Leitfaden konzentriert sich auf die ENIG-Oberflächentechnik – lesen Sie weiter, um mehr zu erfahren.
- Was ist ENIG in PCB?
- Was sind die Prozessschritte bei der ENIG-Plattierung?
- Was sind die Vorteile von ENIG-Leiterplatten?
- Was sind die Nachteile von ENIG-Leiterplatten?
- Was ist ENIG RoHS?
- Ist die ENIG-Beschichtung bleifrei?
- Welche Materialien werden bei ENIG Plating verwendet?
- Was ist der Vergleich zwischen ENIG und HASL Finish in PCB?
- Was ist die Dicke der ENIG-Beschichtung?
- Was ist ein schwarzes Pad in ENIG PCB?
- Gibt es einen Unterschied zwischen ENIG- und ENEPIG-Plattierung in PCB?
- Was sind die Lötbarkeitsprobleme von ENIG und wie können Sie sie lösen?
- Was ist die Haltbarkeit von ENIG PCB?
- Was sind die Standards von ENIG PCBs?
- Wie lassen sich ENIG-Plating und Hartvergoldung vergleichen?
- Wie werden ENIG-Leiterplatten richtig gehandhabt?
- Was ist ENIG PCB Baking?
- Was sollten Sie bei der Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit von Leiterplatten beachten?
- Wie kann ENIG PCB oxidiert werden?
- Worauf sollten Sie bei ENIG Plating achten?
Was ist ENIG in PCB?
Chemisch Nickel Immersion Gold (ENIG) ist eine Form der Oberflächenbeschichtung von Leiterplatten, die sie vor Korrosion und anderen Defekten schützt.
Es besteht aus einer zweischichtigen Metallbeschichtung, bei der eine dünne Goldschicht eine stromlose Nickelschicht bedeckt.
Das stromlose Nickel schützt die Kupferpads vor Oxidation und bietet eine gute Lötfläche für die Komponenten.
Gold trägt dazu bei, das Nickel vor Oxidation zu schützen, insbesondere während der Lagerung.
Dies ermöglicht eine hervorragende und dauerhafte elektrische Leistung der Leiterplatte, die viele Jahre anhält.
Dieses Beschichtungsverfahren dominiert den Markt in der Leiterplattenindustrie dank der RoHS-Konformität und seiner Vielseitigkeit bei der Komponentenmontage.
Was sind die Prozessschritte bei der ENIG-Plattierung?
Um ein ENIG-Finish auf Ihrer Leiterplatte zu erzielen, müssen Sie mehrere Schritte befolgen.
Für jeden dieser Schritte müssen Sie sorgfältig entwerfen, steuern und überwachen, um ein gewünschtes Finish zu erzielen.
Die Verfahrensschritte beinhalten;
Aktivierung von Kupfer
- Ziel dieses Schrittes ist es, die Kupferschicht für die stromlose Nickelabscheidung aktiv zu machen.
Die Leiterplatte wird zunächst einem Reinigungsprozess unterzogen.
Die Reinigung hilft, Staub, Fingerabdrücke und Oxidationsrückstände zu entfernen und die Oberfläche weiter zu benetzen, um eingeschlossene Luft in den Durchgangslöchern zu entfernen.
- Es folgt ein Mikroätzen, um eine Kupferschicht abzulösen und ihre Topographie zu modifizieren.
Es muss sorgfältig überlegt werden, für welche Mikroätzbasis Schwefelsäure/Peroxid die beste Wahl ist.
Sie sollten die Verweilzeit, die Betriebstemperatur, die Badlebensdauer und das Make-up überwachen und beibehalten, damit dieser Schritt effektiv ist.
- Richtiges Spülen folgt dem Mikroätzen, um alle Rückstände zu entfernen.
Dies liegt daran, dass sie eine Oxidation verursachen, die die Palladium-Katalysatorablagerungen im nächsten Prozess stört.
Sie können auch ein Katalysator-Vorbad verwenden, um das Spülwasser und Oxidationsspuren zu entfernen und die Oberfläche anzusäuern.
- Die Oberfläche wird ferner einem Katalysatorbad unterzogen, das aus Palladiumsulfat in Schwefelsäure mit niedrigem pH-Wert besteht.
Dieses Bad schafft eine Basis, auf der sich Nickel und später Gold abscheiden.
Sie sollten sicherstellen, dass die Oberfläche nach dem Bad richtig gespült wird, um Palladiumrückstände in den stromlosen Nickelschritt zu vermeiden.
Chemisch Nickel
- Dieser Schritt beinhaltet die Verwendung von Nickelsulfat zur Erzeugung von Nickel und Natriumhypophosphit als Reduktionsmittel.
Das Hypophosphat verteilt die notwendigen Elektronen, um das Nickelion zu Nickelmetall zu reduzieren. Außerdem sollte die spezifische Temperatur zur Erleichterung dieser Reaktion zwischen 175 °F und 185 °F in einer schwach sauren pH-Lösung liegen.
- Dies scheidet schließlich eine Nickelschicht auf der Kupferoberfläche ab. Nickel dient als Schutzschicht, die das Kupfer vor einer Reaktion mit anderen Komponenten, einschließlich Gold, schützt.
Immersionsgold
In diesem Schritt erzeugt die Oxidation von Nickelmetall zu Nickelionen Elektronen, die die Goldreduktion in einer Lösung erleichtern.
Diese Elektronen reduzieren Goldionen zu einer konsistenten Goldmetallschicht, die das Nickel bis zum Lötprozess schützt.
Die Golddicke sollte bestimmte Kriterien erfüllen, damit das Nickel seine Lötfähigkeit behält.
Was sind die Vorteile von ENIG-Leiterplatten?
Es gibt eine Reihe von Vorteilen, die diese Art der Veredelung bietet.
Einige der Vorteile, die es zu einer der zuverlässigsten Plattierungsmethoden machen, sind:
Gute flache Oberfläche
Diese Art der Plattierung erzielt eine gleichmäßig flache Schicht, die es der Leiterplatte ermöglicht, mit komplexen Oberflächenkomponenten kompatibel zu sein.
Einige der Komponenten, die eine solche Oberflächenebenheit erfordern, sind Ball Grid Array (BGA)-Montage und Flip-Chips.
Oxidationsbeständigkeit
Die Tauchgoldschicht verhindert jegliche Oxidation der Nickeloberfläche.
Dies begrenzt die Wahrscheinlichkeit von Korrosion, die auf der Platine auftritt. Diese Eigenschaft verlängert die Haltbarkeit der Leiterplatte.
Hervorragende elektrische Leistung
Diese Art der Oberflächenbeschaffenheit erleichtert eine gute elektrische Leitung zwischen den Komponenten auf der Platine.
Dies macht es zu einer besseren Wahl, die Hersteller im Vergleich zu anderen Arten von Oberflächenbehandlungen wählen würden.
Widersteht hohen Temperaturen
ENIG hat eine gute thermische Diffusionseigenschaft, die es ermöglicht, extremen Temperaturbedingungen standzuhalten.
Diese Eigenschaft ermöglicht es, die Funktionalität der Leiterplatte unabhängig von Umgebungsbedingungen aufrechtzuerhalten, wodurch sie zuverlässig wird.
Verlängerte Haltbarkeit
Diese Beschichtung schützt Ihre Leiterplatte vor äußeren Defekten, einschließlich Korrosion, wodurch sie vor ihrer Verwendung länger hält.
Sie können sie durchschnittlich 12 Monate oder länger lagern.
Bleifrei
Dieses Veredelungsverfahren verwendet in keinem seiner Prozessschritte Blei.
Daher eliminieren Sie die Exposition gegenüber Blei, einer schädlichen und tödlichen Substanz für Menschen.
Ideal für durchkontaktierte Löcher (PTH)
Die ENIG-Plattierung bietet eine perfekte Lötoberfläche, die es den Herstellern erleichtert, effektiv an den plattierten Durchgangslöchern zu arbeiten.
Vielseitig mit elektronischen Produkten
Diese Oberflächenveredelung eignet sich weitgehend für den Einsatz in elektronischen Produkten.
Seine einfache, präzise Anpassung und zuverlässige Leistung machen es für Computer, Smartphones, medizinische Geräte usw. wünschenswert.
RoHS-konform
Diese Form der Oberflächenveredelung erfüllt alle Anforderungen der Restrictions of Hazardous Substances (RoHS) für die Herstellung von Leiterplatten.
Hersteller verwenden daher dieses Plattierungsverfahren weitverbreitet bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsplatinen.
Was sind die Nachteile von ENIG-Leiterplatten?
Diese Art der Leiterplattenbeschichtung hat ihren Anteil an Mängeln. Einige seiner Nachteile sind:
- Es ist ein teurer Prozess im Vergleich zu anderen Arten der Oberflächenveredelung. Dies liegt daran, dass es einem komplexen Prozess folgt, um zu dem Ergebnis zu kommen.
- Es ist nicht nacharbeitbar, sobald Sie Mängel feststellen, die eine Reparatur erschweren.
- Es kommt auch zu Signalverlust, wenn Sie es längere Zeit verwenden. Dies kann die allgemeine Leistung Ihres Geräts beeinträchtigen, insbesondere bei Signalintegritätsanwendungen.
- Es ist anfällig für ein schwarzes Pad, das eine Ansammlung von Phosphor zwischen den Gold- und Nickelschichten ist.
Dies kann ferner zu Oberflächenbrüchen und Fehlfunktionen der Verbindungen führen.
Was ist ENIG RoHS?
Der Beschränkungen gefährlicher Stoffe (RoHS) ist eine Verordnung, die die Verwendung gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten einschränkt.
Zehn giftige Substanzen, darunter Blei, Quecksilber, Cadmium, sechswertiges Chrom usw., fallen unter diese Beschränkung.
Die Verwendung dieser Stoffe zur Veredelung Ihrer Leiterplatte stellt ein hohes Gesundheitsrisiko für Hersteller und Verbraucher dar.
Die ENIG-Oberflächenveredelung ist RoHS-konform, was bedeutet, dass sie ohne großes Risiko sicher verwendet und gehandhabt werden können.
Ist die ENIG-Beschichtung bleifrei?
Ja, diese Art der Beschichtung ist bleifrei.
Es entspricht der RoHS-Richtlinie zur Herstellung von Leiterplatten, ist damit umweltfreundlich und bietet ein breites Anwendungsspektrum.
Aufgrund dieser Eigenschaft genießt diese Oberflächenveredelung auch eine große Dominanz in der Leiterplattenindustrie.
Welche Materialien werden bei ENIG Plating verwendet?
Es gibt zwei Hauptmaterialien, die Hersteller bei dieser Art der Leiterplattenbeschichtung verwenden, nämlich Nickel und Gold.
Das Nickel durchläuft eine autokatalytische chemische Reaktion in einem Flüssigkeitsbad, wodurch eine Nickelschicht auf der Kupferoberfläche gebildet wird.
Diese stromlose Nickelschicht verhindert, dass die Kupferoberfläche mit Verbindungen in Kontakt kommt, die eine Oxidation verursachen können.
Eine zusätzliche Goldschicht schützt die Nickelschicht während der Lagerung vor Oxidation und sorgt zudem für einen geringen Kontaktwiderstand.
Was ist der Vergleich zwischen ENIG und HASL Finish in PCB?
Dies sind zwei verschiedene Oberflächenbeschichtungsmethoden, mit denen Sie Ihre Leiterplatte fertigstellen können. Sie vergleichen sich auf folgende Weise;
- ENIG ist eine ziemlich komplexe Methode, um Ihre Leiterplatte zu plattieren, was sie teurer macht. Andererseits, HASL ist eine unkomplizierte und taschenfreundliche Methode.
- ENIG ist eine umweltfreundliche Methode, da keine gefährlichen Verbindungen wie Blei verwendet werden und somit RoHS-konform ist. Im Gegensatz dazu enthält die HASL-Beschichtung Blei, das eine spezielle Handhabung erfordert, und Sie können es nicht für RoHS-konforme Produkte verwenden.
- Wenn es um die Nachbearbeitung geht, können Sie eine HASL-Finish-Leiterplatte problemlos nachbearbeiten. Es ist ziemlich schwierig, ENIG im Falle von Schäden zu überarbeiten.
- ENIG hat eine gute thermische Diffusion und kann hohen Temperaturen standhalten. HASL hingegen hält hohen Temperaturen nicht stand und kann zu Defekten der Platinen führen.
- ENIG ist besser geeignet, wenn Sie mit durchkontaktierten Löchern auf Ihrer Platine arbeiten, während HASL dafür ungeeignet ist.
- ENIG bietet eine ebene Oberfläche und ist damit ideal für die Platzierung von SMD-Komponenten (Surface Mount Technology). Die HASL-Oberfläche ist inkonsistent, wodurch sie für SMT ungeeignet ist.
Was ist die Dicke der ENIG-Beschichtung?
Bei der Herstellung von Leiterplatten mit ENIG-Finish ist das Erreichen einer gleichmäßig dünnen, flachen Schicht sowohl für Nickel als auch für Gold von entscheidender Bedeutung.
Sie müssen den Prozess ständig überwachen, insbesondere wenn Sie in einer flüssigen Lösung baden, um dies zu erreichen.
Die beiden Schichten sollten sich auch in ihrer Dickenabmessung unterscheiden.
Die Chemisch-Nickel-Schicht muss eine Dicke von 4 – 7 µm erreichen.
Während die Goldschicht zwischen 0.05 und 0.23 µm variieren sollte.
Was ist ein schwarzes Pad in ENIG PCB?
Dies ist eines der Herstellungsprobleme, die beim Beschichten mit ENIG-Finish auftreten.
Dieser Zustand tritt auf, wenn das Nickelbad zu viel Phosphor enthält, was zu einer Korrosion der Nickelschicht führt.
Der schwarze Belag kann auch entstehen, wenn sich im Tauchprozess zu viel Gold auf Nickel ablagert.
Es ist schwierig, das schwarze Pad auf der Platine zu erkennen oder zu sehen, wenn der Beschichtungsprozess abgeschlossen ist.
Es führt auch zu fehlerhaften Lötstellen, die bei Belastung reißen.
Dies führt zu einem irreparablen und kostspieligen Ergebnis für die Hersteller.
Gibt es einen Unterschied zwischen ENIG- und ENEPIG-Plattierung in PCB?
Ja, diese beiden Plattierungsmethoden unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht. Einige ihrer Unterschiede umfassen;
- ENIG bringt eine Immersionsgoldschicht direkt auf der stromlosen Nickelschicht auf. Stattdessen hat ENEPIG eine zusätzliche Schicht aus stromlosem Palladium zwischen der Nickel- und der abschließenden Goldschicht.
- ENIG kann aufgrund von Grenzkorrosion zwischen Nickel und Immersionsgold ein schwarzes Pad aufweisen. Auf der anderen Seite ist ENEPIG frei von diesem Defekt, da es Palladium zwischen die Gold- und Nickelschichten einführt.
- ENIG ist aufgrund der Einführung von Palladium als zusätzlicher Inhaltsstoff ein weniger kostspieliger Gegensatz zu ENIG.
- Für Drahtbonden wie Gold ist ENEPIG im Vergleich zu ENIG zuverlässiger und zuverlässiger.
Was sind die Lötbarkeitsprobleme von ENIG und wie können Sie sie lösen?
Beim Löten von ENIG-Lötstellen treten einige Probleme auf.
Zu diesen Themen gehören; Nichtbenetzung und Lötstellenrisse, die einen elektrischen Durchgangsfehler verursachen.
Diese Probleme können während des Oberflächenmontageprozesses oder wenn ein Kunde das Produkt verwendet, auftreten.
Die Hauptursache für solche Probleme ist die Korrosion der Nickelschicht, die allgemein als schwarzes Pad bezeichnet wird.
Dies wirkt sich auf den Reflow-Lötprozess aus.
Um schwarze Flecken zu vermeiden, müssen Sie die folgenden Maßnahmen ergreifen;
- Kontrollieren Sie den pH-Wert des stromlosen Nickelbades.
- Analysieren Sie den Stabilisatorgehalt, den Sie im chemisch Nickelbad verwenden.
- Überwachen Sie den Prozess während des Immersionsgolds genau, um die Dicke so ideal wie möglich zu halten.
Was ist die Haltbarkeit von ENIG PCB?
Bei dieser Art der Oberflächenveredelung können Sie Ihre Leiterplatte durchschnittlich 12 Monate lagern.
Diese Art der Plattierung hat im Vergleich zu anderen Veredelungsmethoden in der Leiterplattenindustrie eine längere Haltbarkeit.
Was sind die Standards von ENIG PCBs?
Mehrere Normen beziehen sich auf diese Art der Oberflächenbehandlung.
Einige von ihnen sind;
IPC-Standard 4552A
Dieser Normensatz befasst sich mit den Leistungsspezifikationen für ENIG-Plattierungsdicken.
Es legt die Akzeptanzkriterien für seine Anwendungen fest, einschließlich Löten, Drahtbonden und Kontaktveredelung für Leiterplatten.
IPC-7095D-AM1
Diese Norm behandelt das Design und die Fertigung für Ball Grid Array (BGA) und Fine-Pitch BGA (FBGA) Technologie.
Es konzentriert sich auf Inspektions-, Reparatur- und Zuverlässigkeitsprobleme, mit denen Leiterplatten, die diese Gehäuse verwenden, möglicherweise konfrontiert sind.
Wie lassen sich ENIG-Plating und Hartvergoldung vergleichen?
Diese beiden Arten von PCB-Finish haben unterschiedliche Eigenschaften.
Sie vergleichen sich auf folgende Weise;
- Bei ENIG ist eine chemische Reaktion erforderlich, um die Anlagerung der Goldschicht an der Nickelschicht zu ermöglichen. Während wie bei der Hartvergoldung die Vergoldung durch Plattierung erfolgt.
- Die Dicke von ENIG und Hartvergoldung variiert. Die Hartgoldschicht ist dicker im Vergleich zu ENIG, das dünner ist.
- Die Kosten der ENIG-Oberflächenveredelung sind im Vergleich zu denen der Hartvergoldung relativ geringer.
- ENIG lässt sich leichter löten, während die Hartvergoldung nicht zum Löten geeignet ist, da sie Lötfehler verursacht.
- Es ist wahrscheinlich, dass Sie aufgrund seines dichten Layouts mit Hartgold einen Kurzschluss erleben. Auf der anderen Seite schränkt ENIG dies ein, da es nur Nickel-Gold auf den Pads hat.
Wie werden ENIG-Leiterplatten richtig gehandhabt?
Dieses Finish muss ordnungsgemäß behandelt werden, da es durch Feuchtigkeit und Feuchtigkeit zu Oxidation und Korrosion neigt.
Seine Oxidation führt zu einer schlechten Benetzung nach dem Löten, was zu Defekten wie fehlerhaften Verbindungen führt, die zu einem Ausfall der Platine führen.
Öl und Schweiß von menschlichen Händen können ebenfalls Anlaufen verursachen.
Eine ordnungsgemäße Handhabung von würde daher beinhalten; Tragen Sie Handschuhe und lagern Sie die Leiterplatte in einer luftdichten Verpackung, um Oxidation zu verhindern.
Was ist ENIG PCB Baking?
Dies ist ein Prozess zum Erhitzen von Leiterplatten mit ENIG-Finish in einem Ofen, um Feuchtigkeit auszutreiben.
Dieser Prozess wird vor der Oberflächenmontage der Platten durchgeführt.
Es ist wichtig zu beachten, dass das Backen auch Ihrem Board schaden kann, wenn Sie die richtigen Bedingungen übersehen.
Sie sollten sich immer an Ihren Hersteller wenden, um sich über die geeigneten Bedingungen zu informieren, die Sie beachten müssen, bevor Sie Ihr Brett backen.
Was sollten Sie bei der Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit von Leiterplatten beachten?
Die Auswahl des richtigen Finishs ist eine wichtige Entscheidung, die Sie treffen müssen, bevor Sie Ihr Board fertigen.
Einige der zu berücksichtigenden Schlüsselfaktoren sind:
- Anwendungsumgebung für Ihr Endprodukt.
- Komponenten, die Sie installieren werden.
- Kosten
- RoHS-Konformität
- Haltbarkeit
- Hitzebeständigkeit
- Stoß-/Fallfestigkeit
- Produktionsvolumen
- Volumen und Durchsatz
Wie kann ENIG PCB oxidiert werden?
Die Oxidation solcher PCBs kann unter bestimmten Bedingungen stattfinden, einschließlich;
- Wenn die Gold- und Nickeldichte unter die Anforderungen des ENIG-Finishs fallen, werden sie porös und verursachen Oxidation.
- Unsachgemäße Handhabung mit bloßen Händen, unsaubere Arbeitsplatten und schlechte Lagerung können ebenfalls zu Oxidation führen.
Worauf sollten Sie bei ENIG Plating achten?
Es gibt mehrere Faktoren, auf die Sie bei dieser Art der Oberflächenbehandlung besonders achten sollten.
Einige von ihnen schließen ein;
Kosten
Bei diesem Veredelungsverfahren werden Materialien wie Gold verwendet, was teuer ist.
Andererseits ist dieses Beschichtungsverfahren auch nicht nacharbeitbar, wenn einmal Defekte daran vorhanden sind.
Daher werden die Produktionskosten empfindlich, da sie enorm steigen können.
Schwarze Pads
Dies kann in gewisser Weise auftreten, wenn Sie den Beschichtungsprozess nicht genau überwachen.
Es ist auch nicht leicht erkennbar und sichtbar und kann zu Lötbarkeitsproblemen führen.
Achten Sie daher genau darauf, das Vorhandensein von schwarzen Pads in Ihrer Leiterplatte zu vermeiden.
Abhängig von Ihren spezifischen Anforderungen bietet Venture Electronics eine Reihe von Oberflächenveredelungen für Leiterplatten an.
Kontaktieren Sie uns für alle Ihre Leiterplattenfertigungsanforderungen.
