ENIG vs. hårdt guld på printplader: Hvilken finish hører hvor?

Forskellen mellem ENIG og hårdt guld kommer an på tykkelse, hårdhed, proces og formål. Immersionsguld (ENIG) er et tyndt lag guld oven på elektroløs nikkel, en flad, lodbar finish, der er ideel til fine-pitch-printplader. Elektropletteret eller "hårdt" guld er et tykkere, hårdere guldlag opbygget ved elektrolyse, lavet til slidflader som kantforbindelser og kontakter. De er ikke konkurrerende versioner af det samme; de ​​løser forskellige problemer, og mange printplader bruger begge. Denne guide forklarer hver finish, hvordan de fremstilles, og hvornår man skal vælge hvilken.

Immersionsguld vs. guldbelægning: Vigtigste forskelle

Begge overfladebehandlinger lægger guld oven på et nikkellag på kobber, men af ​​modsatte årsager.

• Immersionsguld (ENIG) bruger et meget tyndt guldlag primært for at beskytte nikkelen og holde den loddebar. Guldet er offerguld; loddet binder sig faktisk til nikkelen.
• Guldbelægning (hårdt guld) danner et tykkere, hårdere guldlag, der overlever gentagen kontakt og glidende slid. Her er selve guldet arbejdsfladen.

Så spørgsmålet "hvilken er bedst" ​​har ikke noget generelt svar; det afhænger af opgaven. Et printkort, der hovedsageligt består af loddede puder, skal have ENIG, mens et kortkantstik skal have hårdt guld. Begge dele er beslutninger om overfladefinish, der træffes under printkortproduktionen.

Hvad er Immersion Gold (ENIG)?

ENIG står for Electroless Nickel Immersion Gold. Det er en tolags finish bygget oven på kobberet.

Lagstrukturen

Et lag af elektroløst nikkel aflejres på kobberet som en barriere og den faktiske loddeflade, derefter aflejres et tyndt lag af immersionsguld ovenpå. Guldet er tyndt, fordi dets opgave er at beskytte nikkelet mod oxidation og give lang holdbarhed og god loddbarhed; under lodning opløses guldet, og loddet forbindes med nikkelet.

Hvorfor ENIG er populært

• Flad, koplanær overflade, Fremragende til fine-pitch-dele, BGA'er og prespasning.
• God lodbarhed og holdbarhed, med en blyfri, RoHS-venlig finish.
• Velegnet til tætte brædder, den slags, der er almindelig i højhastigheds- og HDI-design.

Den største risiko, man skal være opmærksom på, er "sort pude", et nikkelkorrosionsproblem, der kan opstå, hvis kemien ikke er velkontrolleret, hvilket resulterer i sprøde samlinger. En kontrolleret proces undgår dette. Hvor guldtrådsbinding er påkrævet, anvendes ofte en relateret finish (ENEPIG, som tilføjer et palladiumlag), fordi ENIGs tynde guld ikke er ideelt til det.

Hvad er forgyldning (hårdt guld)?

Guldbelægning, i den forstand folk mener, når de sammenligner det med ENIG, er elektropletteret hårdt guld, et tykkere, holdbart guldlag.

Lagstrukturen

Elektrolytisk nikkel belægges på kobberet, hvorefter et lag guld elektropletteres ovenpå. Til slid er guldet "hårdt guld", legeret med en lille mængde kobolt eller nikkel for at gøre det hårdere og mere slidstærkt, og det er meget tykkere end ENIG's guld.

Hvor hårdt guld bruges

• Kantforbindelsesfingre ("guldfingre") som sættes i en stikkontakt mange gange.
• Kontakter og afbrydere der oplever glidning eller gentagen parring.
• Slid overflader generelt hvor guldet fysisk skal holde.

Fordi hårdt guld er tykt og anvendes hvor holdbarhed er vigtig, er det dyrere og anvendes normalt selektivt, kun på kontaktområderne, snarere end over hele printpladen. Et blødere, renere elektropletteret guld bruges til ledningsbinding og nogle kontakter, hvor hårdhed ikke er målet.

Elektrolyse vs. elektrolytiske guldprocesser

En vigtig praktisk forskel er, hvordan hvert guldlag aflejres, hvilket påvirker, hvilke funktioner der kan belægges.

• ENIG er elektroløs. Aflejringen er en selvkatalyserende kemisk reaktion uden ekstern strøm, så den udplades ensartet, inklusive på isolerede overflader, uden behov for elektrisk forbindelse.
• Hårdt guld er elektrolytisk. Den bruger elektrisk strøm, så de belagte funktioner skal være elektrisk forbundet, traditionelt via en belægningsskinne eller forbindelsesstænger, som kan fjernes bagefter.

Derfor er ENIG så praktisk som en overfladebehandling på hele pladerne. Den dækker alt jævnt, mens hårdt gulds behov for en elektrisk bane er en del af grunden til, at det typisk er reserveret til specifikke områder som f.eks. kantfingre. Processen, ikke kun guldet, former hvor hver overfladebehandling giver mening.

ENIG vs. hårdt guld: Sammenligning side om side

De to finish står præcist på linje på tværs af de vigtige egenskaber.

Mønsteret er ensartet: ENIG optimerer til en flad, lodbar overflade på tværs af kortet, mens hårdt guld optimerer til fysisk holdbarhed på kontakter. De deler et nikkelunderlag, men adskiller sig i næsten alt ovenover.

Hvornår skal man bruge ENIG vs. hårdt guld

Det er nemt at vælge, når ansøgningen er klar.

For langt de fleste printkort, hvis overflader er loddede puder, er ENIG den rette generelle finish, og den passer godt til samling på grund af dens planhed. Hårdt guld kommer kun i billedet, hvor noget fysisk skal kunne tåle slid. Finishen bør følge funktionen af ​​hver overflade, hvilket er præcis den slags detaljer, der bekræftes i en designgennemgang.

ENIG og Hard Gold vs. andre printkortfinisher

ENIG og hård guld er to af flere finish, og det hjælper at se, hvor de ligger blandt alternativerne.

HASL er den billigste standard til mindre krævende printkort, men er ikke flad nok til den fineste pitch; OSP, immersionssølv og immersionstin er fladere, billigere muligheder med deres egne kompromiser med hensyn til holdbarhed og håndtering. ENIG er fortsat den foretrukne flade, loddebare finish til fin pitch og BGA-arbejde, og hårdguld skiller sig ud som slidfinish til kontakter. Valget mellem dem bør matche printkortets monterings- og servicebehov, bekræftet under monteringsplanlægning og realiseret i fremstillingen.

Brug af ENIG og Hard Gold på samme printplade

Afgørende er det, at de to ikke udelukker hinanden, og et enkelt board bruger ofte begge dele.

En almindelig ordning er ENIG på tværs af kortet for alle de loddede områder, med hårdt guld påført selektivt på de kantforbindelsesfingre, der kræver slidstyrke. Dette giver det bedste fra begge: en flad, loddebar overflade, hvor komponenterne placeres, og en holdbar kontaktflade, hvor kortet tilsluttes.

Ved at specificere dette tydeligt, med ENIG som basisfinish plus selektiv hårdguld på de navngivne kantfingre, kan producenten planlægge processen korrekt. Det er en rutinemæssig kombination i produktionen, og at få det med på tegningen forhindrer forvirring senere. Efterhånden som design skaleres, overføres den samme finishspecifikation til store mængder montage , og plader med store termiske belastninger, såsom metalkernesamlinger , følger stadig den samme finishlogik.

Immersionsguld (ENIG) og hårdguldbelægning løser forskellige problemer: ENIG er en tynd, flad, lodbar finish til printpladen, mens hårdguld er et tykt, holdbart lag til kontakter og kantfingre. Match finishen til hver overflades funktion, kombiner dem, hvor det er relevant, og angiv det tydeligt på din tegning. Du kan læse mere om Highleap Electronics og vores fabrikations- og monteringstjenester.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er forskellen mellem immersionsguld og guldbelægning?

Immersionsguld (ENIG) er et tyndt guldlag oven på elektroløs nikkel, en flad, lodbar finish, hvis guld primært beskytter nikkelen. Guldbelægning (hårdt guld) er et tykkere, hårdere guld opbygget ved elektrolyse for at opnå slidstyrke på kontakter. De adskiller sig i tykkelse, hårdhed, proces og formål og er ikke udskiftelige.

Binder loddet faktisk til guldet i ENIG?

Nej. I ENIG opløses det tynde guld i loddet under reflow, og samlingen dannes faktisk til nikkelen nedenunder. Guldets rolle er at beskytte nikkelen mod oxidation og give holdbarhed og loddbarhed. Derfor kan ENIGs guld være tyndt, det er offerguld snarere end strukturelt.

Hvorfor foretrækkes ENIG til fine-pitch- og BGA-kort?

Fordi den producerer en meget flad, koplanær overflade, hvilket er vigtigt for pålidelig placering af fine-pitch-komponenter og BGA'er. Den lodder også godt og har en god holdbarhed. Dens elektroløse proces dækker alle funktioner jævnt uden behov for en elektrisk forbindelse, hvilket gør den praktisk som en printpladedækkende finish.

Hvad er en "sort pude", og bør jeg bekymre mig om det?

Sort pude er en nikkelkorrosionsdefekt, der kan opstå i ENIG-processen, hvis kemien ikke er velkontrolleret, hvilket fører til sprøde og upålidelige loddeforbindelser. Det er et proceskontrolproblem, så en producent med en kontrolleret ENIG-linje undgår det. Det er værd at være opmærksom på, men det er ikke en grund til at undgå ENIG.

Hvornår har jeg brug for hårdt guld i stedet for ENIG?

Når en overflade fysisk skal udholde slid, såsom kantforbindelser, der sættes i mange gange, eller kontakter og afbrydere, der sættes i gentagne gange. Hårdt guld er tykkere og legeret for holdbarhed. ENIG's tynde guld slides hurtigt igennem i disse roller, så hårdt guld påføres selektivt på kontaktområderne.

Kan ét printkort bruge både ENIG og hårdt guld?

Ja, og det er almindeligt. Et typisk printkort bruger ENIG på tværs af sine loddede områder og selektivt hårdt guld på kantforbindelsesfingrene, der kræver slidstyrke. Angiv ENIG som basisfinish plus selektivt hårdt guld på de navngivne fingre, så producenten kan planlægge processen korrekt.

Hvorfor er hårdt guld dyrere?

Den bruger et meget tykkere lag guld og en elektrolytisk proces, der kræver en elektrisk pletteringsbane, og den anvendes, hvor holdbarhed er vigtig. Det ekstra guld og procestrin øger omkostningerne, hvilket er grunden til, at hårdt guld normalt påføres selektivt på kontaktområder snarere end over hele pladen.

Hvordan er ENIG sammenlignet med HASL?

HASL (en tin-bly- eller blyfri loddebelægning) er billigere, men efterlader en ujævn overflade, hvilket er et problem for dele med fin pitch og BGA'er. ENIG giver en flad, koplanær finish, der er ideel til disse, til en højere pris. Til simple printkort med større pitch er HASL ofte fint; til tætte designs med fin pitch er ENIG normalt det bedre valg.

Er ENIG eller hårdt guld bedre til højfrekvente RF-kort?

Til loddede RF-kort er en flad finish som ENIG (eller immersionssølv) generelt egnet, da fladhed og loddbarhed er vigtigst. Hårdt guld handler om kontaktslid, ikke RF-ydeevne, så det bruges kun, hvor kortet har slidflader som f.eks. kantfingre. Laminat- og spordesignet betyder langt mere for RF end valget mellem disse finish.