Krytyczne aspekty projektowe dla płytek drukowanych z immersyjnym złotem (ENIG) w projektach elektronicznych

W przypadku specyfikacji PCB dla urządzeń elektronicznych o wysokiej niezawodności, od urządzeń medycznych po systemy lotnicze, wybór odpowiedniego wykończenia powierzchni jest decyzją decydującą.specjalnie złoto bezelektryczne z niklu zanurzającego (ENIG)W celu zwiększenia jego korzyści należy jednak zwrócić szczególną uwagę na grubość złota, łatwość spawania,wydajność sygnałuW niniejszym przewodniku podzielone są czynniki kluczowe, aby zapewnić, że PCB ENIG spełniają cele projektowe i niezawodnie działają w wymagających środowiskach.

Kluczowe wnioski
a. ENIG oferuje płaską, odporną na korozję powierzchnię idealną dla elementów o cienkim tonie (≤ 0,4 mm) i zastosowań o wysokiej częstotliwości (do 28 GHz).
b. Grubość złota (0,05 ‰ 0,2 μm) i jednolitość niklu (3 ‰ 6 μm) mają bezpośredni wpływ na wytrzymałość złącza lutowego i długoterminową niezawodność.
c. ENIG przewyższa HASL i OSP w zakresie trwałości (> 1 rok) i trudnych warunków, ale ma o 20~50% wyższe koszty wstępne.
d. Współpraca z producentami certyfikowanymi zgodnie z IPC-4552 zapewnia zgodność ze standardami branżowymi w zakresie warstw złota/niklu i zmniejsza wady takie jak “czarna płytka”.

Dlaczego ENIG ma znaczenie dla końcówek powierzchni
ENIG składa się z warstwy niklu i fosforu (36 μm) pokrytej cienką warstwą złota (0,05 0,2 μm).

a.Płaskość: w przeciwieństwie do HASL (Hot Air Solder Leveling), który tworzy nierówne powierzchnie, gładkie wykończenie ENIG eliminuje ryzyko łączenia lutownictwa w cienkiej głowicy BGA i QFN.
Odporność na korozję: Złoto działa jako bariera, chroniąc miedź i nikel przed wilgocią, chemikaliami i utlenianiem.
c.Słodzalność: warstwa niklu zapobiega dyfuzji miedzi do lutownicy, zapewniając mocne połączenia nawet po wielu cyklach ponownego przepływu (do 5x).

ENIG vs. inne wykończenia powierzchni

Grubość i jednolitość złota - podstawa niezawodności
Powierzchnia złota w ENIG jest w zasadzie cienka. Zbyt gruba spowoduje rozkład złota, osłabiając połączenie lutowe. Zbyt cienka nie chroni warstwy niklu przed utlenianiem.

a.Optymalny zakres: złoto o pojemności 0,05 ± 0,2 μm zapewnia ochronę przed korozją bez uszczerbku dla spawalności.
b.Rola niklu: warstwa niklu o pojemności 3,6 μm działa jako bariera, zapobiegając wydalanie miedzi do lutownicy. Zawartość fosforu w wysokości 6,8% równoważy odporność na korozję i wytrzymałość złącza lutownicy.
c.Jednorodność: Zmiany grubości złota (> ± 0,02 μm) tworzą słabe plamy. Producenci wykorzystują fluorescencję rentgenowską (XRF) do weryfikacji spójności warstwy, zapewniając zgodność z IPC-4552.

Wpływ grubości złota na wydajność

Zładowalność i montaż: Unikanie typowych pułapek
Uprawnienie ENIG do spawania zależy od prawidłowego przetwarzania.

a.Przeciwdziałanie czarnym podkładkom: defekt ten (korrozja niklu pod złotem) występuje, gdy złoto przenika granice ziarna niklu.5) oraz temperatury (85°C do 90°C) podczas pokrywania.
b.Profile reflow: ENIG działa najlepiej w przypadku reflow bez ołowiu (temperatura szczytowa 245-260°C). Unikaj długotrwałego narażania się na temperaturę >260°C, co osłabia wiązania niklu i lutownicy.
c. Inspekcja: po montażu rentgen i AOI (automatyczna inspekcja optyczna) wykrywają ukryte wady, takie jak próżnia w złączach BGA, kluczowe dla implantów medycznych i systemów bezpieczeństwa samochodów.

Integralność sygnału w zastosowaniach wysokiej częstotliwości
ENIG wyróżnia się w większości projektów dużych prędkości, ale wymaga uwagi na:

a. Kontrola impedancji: Przewodność złota (410 S/m) jest niższa niż miedzi, ale wystarczająca do zastosowań 5G (28 GHz) i IoT.Utrzymać impedancję 50Ω (jednostronną) lub 100Ω (diferencyjną) z precyzyjną szerokością śladu (35 mil) i grubością dielektryczną (46 mil).
b.Utrata na falach mm: przy częstotliwościach > 60 GHz warstwa niklowa ENIG® powoduje niewielką utratę sygnału (≈0,5 dB/calo więcej niż w przypadku srebra zanurzenia).przedyskutować z producentem opcje ENIG z cienkiego niklu.

Koszty i wartość: Czy ENIG jest warta inwestycji?
ENIG kosztuje więcej z góry, ale zmniejsza wydatki długoterminowe:

a.Wstępne koszty: 20~50% wyższe niż HASL, ze względu na ceny złota i złożoność pokrycia.
b.Całkowite koszty użytkowania: Mniej obróbki (dzięki lepszej łatwości spawania) i dłuższa żywotność produktu (odporność na korozję) obniżają koszty o 30% w ciągu 5 lat w zastosowaniach przemysłowych.

Wybór właściwego producenta
Szukaj partnerów z:

a.Certyfikacje: IPC-4552 (standardy złota/niklu) i IPC-A-600 klasa 3 (PCB o wysokiej niezawodności).
b. Kontrola procesu: XRF dla grubości warstwy, AOI dla wad powierzchniowych oraz badania cyklu termicznego (-40 °C-125 °C) w celu zweryfikowania niezawodności.
c. Możliwości dostosowania: Możliwość regulacji grubości złota (np. 0,1 μm dla urządzeń konsumenckich, 0,2 μm dla przemysłu lotniczego) i wspieranie ścisłych tolerancji (± 0,01 μm).

Często zadawane pytanie
P: Czy ENIG może być stosowany do wiązania drutów?
Odpowiedź: Tak, warstwy złota 0,15 0,2 μm działają dobrze na wiązanie drutu aluminiowego w czujnikach i modułach RF.

P: Jak ENIG działa w wilgotnych warunkach?
Odpowiedź: ENIG jest lepiej odporny na wilgoć niż OSP lub HASL, co czyni go idealnym do zastosowań tropikalnych lub morskich (przetestowany zgodnie z IPC-TM-650 2.6.3.7, 95% RH przez 1000 godzin).

P: Czy ENIG jest zgodny z przepisami RoHS?
Odpowiedź: Tak, ENIG używa niklu i złota bez ołowiu, spełniając normy RoHS 2.0 i REACH.

Wniosek
ENIG jest wyborem dla elektroniki o wysokiej niezawodności, oferując niezrównaną płaskość, odporność na korozję i łatwość spawania.i projektowanie do produkcji, można wykorzystać korzyści z ENIG, zarządzając jednocześnie kosztami.W przypadku projektów, w których ważna jest wydajność i długowieczność, od stacji bazowych 5G po uratowane urządzenia medyczne, ENIG to nie tylko powierzchniowe wykończenie;To inwestycja w niezawodność..