In der PCB-HerstellungsprozessDie Oberflächenbehandlung spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Endprodukts. Als eine der beliebtesten Lösungen für die Oberflächenbehandlung von Leiterplatten hat sich Chemisch Nickel Tauchgold (ENIG) aufgrund seiner hervorragenden umfassenden Leistung zur bevorzugten Wahl für viele hochwertige Elektronikprodukte entwickelt.
Was ist das ENIG-Verfahren?
ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ist ein Oberflächenbehandlungsverfahren, bei dem durch chemische Mittel eine Schicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung auf die Oberfläche von Kupferpads aufgebracht wird, gefolgt von einer Verdrängungsreaktion zur Abscheidung einer dünnen Goldschicht. Diese zweischichtige Struktur sorgt für eine hervorragende Lötleistung und bietet gleichzeitig einen hervorragenden Oxidationsschutz.
Verfahrensprinzip und strukturelle Merkmale von ENIG
Das ENIG-Verfahren besteht aus zwei Hauptschritten: chemisches Vernickeln und Tauchvergoldung.
First, in electroless nickel plating, a nickel-phosphorus alloy layer (Ni-P) forms on the copper surface. This layer is usually 4-8μm thick, with phosphorus content between 7-11%. This amorphous nickel layer acts as a strong diffusion barrier and a solid base for soldering.
Next, during the immersion gold step, a pure gold layer of 0.05-0.15μm is added on top of the nickel. This gold layer prevents nickel oxidation and ensures good solderability.
Die wichtigsten Vorteile des ENIG-Verfahrens
1. Außergewöhnliche Lötbarkeit
Die Goldschicht vermischt sich schnell mit dem Lot und gibt frisches Nickel frei.Dadurch entstehen starke intermetallische Ni-Sn-Verbindungen.
2.Ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit
Die Goldschicht hält Sauerstoff und Feuchtigkeit wirksam ab.Dies gewährleistet, dass die Leiterplatte während der Lagerung und des Versands lötbar bleibt.
3.Gute Oberflächenebenheit
Chemisch abgeschiedene Beschichtungen liefern eine glatte Oberfläche.Dies ist perfekt für die Montage von Bauteilen mit hoher Dichte und kleinem Raster.
4.Zuverlässige Bindungsleistung
Die Nickeloberfläche eignet sich gut zum Bonden von Gold- und Aluminiumdrähten.Sie erfüllt die Anforderungen des Chip-Scale-Packaging.
5.Umfassende Deckungsfähigkeit
Es beschichtet Durchgangslöcher, Blind Vias und Buried Vias gleichmäßig.Dies erfüllt die Anforderungen von Verbindungen mit hoher Dichte.
Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass unser Produkt RoHS-konform ist!Es ist großartig zu wissen, dass es den Umweltvorschriften entspricht und keine schädlichen Substanzen wie Blei, Quecksilber oder Cadmium enthält.
6.Verhinderung der Migration von Kupfer
Die Nickelschicht verhindert, dass Kupfer in Lötstellen diffundiert.Dadurch werden spröde intermetallische Verbindungen vermieden.
Wir freuen uns, Ihnen unsere langfristige Zuverlässigkeit präsentieren zu können!Es ist erstaunlich, dass dieses Produkt auch in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit eine stabile Leistung beibehält. Es ist selbst für die härtesten Anwendungen perfekt geeignet.
Wichtige Qualitätskontrollpunkte für den ENIG-Prozess
Um die Qualität des ENIG-Prozesses zu erhalten, müssen wir mehrere wichtige Parameter kontrollieren:
- Kontrolle der Schichtdicke von Nickel: This should stay between 4-8μm. If it’s too thin, “black nickel” may form. If it’s too thick, costs increase without any advantage.
- Verwaltung des Phosphorinhalts: Halten Sie den Wert zwischen 7-11%. Dies ist entscheidend für die Korrosionsbeständigkeit und das zuverlässige Löten.
- Kontrolle der Goldschichtdicke: Aim for 0.05-0.1μm. A thin layer won’t protect well, while a thick layer can weaken solder joints.
- Lösung Aktivität Wartung: Regelmäßige Kontrollen und Anpassungen der Beschichtungslösung gewährleisten eine stabile Abscheidungsrate und eine gute Beschichtungsqualität.
- Qualität der Vorbehandlung: Reinigen Sie die Kupferoberfläche und rauen Sie sie gut auf, um eine gute Haftung zu gewährleisten.
Bei Topfast liefern wir ENIG-Leiterplatten, die den höchsten Qualitätsstandards entsprechen.Dies erreichen wir durch automatisierte Produktion und strenge Prozesskontrolle für unsere Kunden.
Vergleich mit anderen Verfahren der PCB-Oberflächenbehandlung
ENIG hat viele Vorteile, aber in bestimmten Situationen sind auch andere Oberflächenbehandlungsverfahren sinnvoll.Im Folgenden finden Sie kurze Beschreibungen verschiedener gängiger Technologien zur Oberflächenbehandlung von Leiterplatten:
Hot Air Solder Leveling (HASL) ist ein altes und beliebtes Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Leiterplatten.Dabei wird die Leiterplatte in geschmolzenes Lot getaucht und mit Heißluftmessern überschüssiges Lot entfernt, so dass eine gleichmäßige Beschichtung entsteht.
Prozessvorteile:
- Kostengünstig mit stabiler Technik
- Erzeugt eine dicke Lotschicht für mehrere Reflow-Zyklen
- Bietet gute Lötleistung bei verschiedenen Legierungen
- Repariert effektiv kleinere Oberflächenfehler
HASL eignet sich gut für kostensensitive Anwendungen mit geringen Anforderungen an die Ebenheit der Oberfläche, wie Unterhaltungselektronik, Leistungsmodule und industrielle Steuerplatinen. Da die Komponenten jedoch immer kleiner werden, machen sich die Ebenheitsprobleme von HASL immer stärker bemerkbar.
Organisches Konservierungsmittel für die Lötbarkeit (OSP)
OSP bildet eine organische Schicht auf sauberen Kupferoberflächen.Diese Schicht verhindert, dass das Kupfer bei Raumtemperatur oxidiert. Beim Löten bei hohen Temperaturen zerfällt sie schnell und legt das Kupfer zum Löten frei.
Prozessvorteile:
- Hervorragende Ebenheit und Koplanarität, ideal für Komponenten mit ultrafeinem Pitch.
- Einfach und umweltfreundlich, mit einfacher Abwasserbehandlung.
- Kostengünstig, nur 30-50 % von ENIG.
- Gute Koplanarität, geeignet für Bauteile wie BGAs und QFNs.
OSP works well for large-volume mobile devices and high-density consumer electronics. However, its protective layer is fragile, has a short shelf life, and isn’t ideal for multiple soldering.ng cycles also limit its application scope.
Chemisch Silber
Immersion silver deposits a thin layer of silver on copper. This happens through a chemical displacement reaction. The silver thickness usually ranges from 0.1 to 0.4 μm.
Prozessvorteile:
- Ausgezeichnete Ebenheit und Koplanarität der Oberfläche.
- Gute Lötleistung, die die Zuverlässigkeit der Lötstellen verbessert.
- Ideal für Hochfrequenzanwendungen; die hohe Leitfähigkeit von Silber verbessert die Signalübertragung.
- Es ist umweltfreundlich, da es frei von Halogenen und Schwermetallen ist.
Das Immersionssilberverfahren ist bei Kommunikationsgeräten und digitalen Hochgeschwindigkeitsprodukten sehr beliebt. Die Designer müssen jedoch die Probleme der Silbermigration und -verfärbung berücksichtigen.
Immersionsdose
Immersion tin deposits a layer of tin on copper through a displacement reaction. The thickness ranges from 0.8 to 1.5 μm, ensuring a flat surface and good solderability.
Prozessvorteile:
- Hervorragende Ebenheit der Oberfläche, ideal für Komponenten mit feinen Stiften.
- Gute Lötleistung, erfüllt die Anforderungen an Bleifreiheit.
- Moderate Kosten, zwischen OSP und ENIG.
- Geeignet für Einpressverbindungen, mit einer harten Zinnschicht.
Tauchverzinnung ist in der Automobilelektronik und bei industriellen Steuerungen weit verbreitet. Das Wachstum von Zinnwhiskern und die kurze Haltbarkeit sind jedoch Herausforderungen, die ein sorgfältiges Management erfordern.
Umfassender Vergleich von ENIG und anderen Oberflächenbehandlungsverfahren
Vergleich von PCB-Oberflächenbehandlungen
| Dimension der Bewertung | OSP | ENIG (Chemisch Nickel Chemisch Gold) | Chemisch Silber | Immersionsdose | Hartvergoldung |
|---|
| Kosten | Kostengünstigste | Mittlerer bis hoher Bereich | Mäßig | Mäßig | Höchste |
| Technische Leistung | Gut für einfache Anwendungen | Am ausgewogensten, überlegen für High-End-Anwendungen | Hervorragend geeignet für Hochfrequenzen | Gut zum Löten & Presspassung | Ausgezeichnete Verschleißfestigkeit |
| Komplexität der Prozesse | Einfachste | Mäßig | Mäßig | Mäßig | Am komplexesten |
| Anforderungen an die Umwelt | Am umweltfreundlichsten | Erfordert Nickelabwasserbehandlung | Mäßig | Mäßig | Erfordert komplexe Abfallbehandlung |
| Typische Anwendungen | Unterhaltungselektronik | Automotive, Hochzuverlässige Elektronik | Hochfrequenz-/RF-Anwendungen | Automobilindustrie, Industrielle Steuerung | Steckverbinder, Bereiche mit hohem Verschleiß |
Vorteile der ENIG-Dienstleistungen von Topfast’
Als einer der führenden Leiterplattenhersteller beherrscht Topfast den ENIG-Prozess hervorragend:
- Präzise Prozesskontrolle: Wir verwenden automatisierte Anlagen für eine gleichbleibende Schichtdicke und Qualität.
- Strenge Qualitätsinspektion: Unser Qualitätssicherungssystem kontrolliert alles, von den Rohstoffen bis zum fertigen Produkt.
- Umweltverträgliche Behandlung: Wir verfügen über fortschrittliche Abwassersysteme, die alle Umweltvorschriften erfüllen.
- Fähigkeit zur schnellen Reaktion: Wir bieten eine flexible Produktion und einen schnellen Musterservice.
- Technische UnterstützungUnser qualifiziertes technisches Team empfiehlt die besten Lösungen für die Oberflächenbehandlung.
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