ENIG vs. kovakulta piirilevyillä: kumpi pintakäsittely kuuluu mihin?

ENIGin ja kovakullan välinen ero riippuu paksuudesta, kovuudesta, prosessista ja käyttötarkoituksesta. Immersiokulta (ENIG) on ohut kultakerros elektrolyysillä nikkelin päällä. Nikkeli on tasainen, juotettava pinta, joka sopii erinomaisesti hienojakoisille piirilevyille. Galvanoitu eli "kovakulta" on paksumpi, kovempi elektrolyysillä valmistettu kultakerros, joka on tarkoitettu kulutuspinnoille, kuten reunaliittimien sormille ja koskettimille. Ne eivät ole saman asian kilpailevia versioita; ne ratkaisevat eri ongelmia, ja monet piirilevyt käyttävät molempia. Tässä oppaassa selitetään molemmat pintakäsittelyt, niiden valmistustapa ja milloin valita oikea.

Upotuskultaus vs. kultaus: Keskeiset erot

Molemmat viimeistelyt asettavat kullan nikkelikerroksen päälle kuparin päälle, mutta päinvastaisista syistä.

• Upotuskulta (ENIG) käyttää erittäin ohutta kultakerrosta pääasiassa nikkelin suojaamiseen ja juotettavuuden säilyttämiseen. Kulta on uhrautuvaa; juote itse asiassa sitoutuu nikkeliin.
• Kultaus (kova kulta) muodostaa paksumman ja kovemman kultakerroksen, joka kestää toistuvaa kosketusta ja liukuvaa kulumista. Tässä kulta itsessään toimii työpintana.

Joten kysymykseen "kumpi on parempi" ei ole yleispätevää vastausta; se riippuu työstä. Piirilevy, joka on enimmäkseen juotettuja liitinpintoja, haluaa ENIG-pinnoitteen, kun taas kortin reunaliitin vaatii kovakultaa. Molemmat ovat pintakäsittelypäätöksiä, jotka tehdään piirilevyn valmistuksen aikana.

Mikä on Immersion Gold (ENIG)?

ENIG on lyhenne sanoista Electroless Nickel Immersion Gold. Se on kaksikerroksinen kuparin päälle rakennettu pinnoite.

Kerrosrakenne

Kuparin ja juotettavan pinnan päälle kerrostetaan kerros kemiallisesti vapaata nikkeliä esteeksi, ja sen päälle kerrostetaan ohut upotuskultakerros. Kulta on ohutta, koska sen tehtävänä on suojata nikkeliä hapettumiselta ja varmistaa pitkä säilyvyys ja hyvä juotettavuus; juottamisen aikana kulta liukenee ja juote liittyy nikkeliin.

Miksi ENIG on suosittu

• Tasainen, samassa tasossa oleva pinta, Erinomainen hienojakoisille osille, BGA-levyille ja puristussovitteelle.
• Hyvä juotettavuus ja säilyvyysaika, lyijyttömällä ja RoHS-ystävällisellä viimeistelyllä.
• Sopii tiheille laudoille, sellainen, joka on yleinen suurnopeus- ja HDI-mallit.

Suurin riski, josta on hyvä olla tietoinen, on "musta tyyny", nikkelikorroosio-ongelma, joka voi ilmetä, jos kemiaa ei hallita hyvin ja johtaa hauraisiin liitoksiin. Hallittu prosessi välttää tämän. Kun tarvitaan kultalankaliitosta, käytetään usein samankaltaista viimeistelyä (ENEPIG, joka lisää palladiumkerroksen), koska ENIGin ohut kulta ei sovellu siihen tarkoitukseen.

Mitä on kultaus (kovakulta)?

Kultaus, siinä mielessä kuin ihmiset tarkoittavat sitä verratessaan sitä ENIGiin, on galvanoitua kovakultaa, paksumpaa ja kestävämpää kultakerrosta.

Kerrosrakenne

Elektrolyyttinen nikkeli pinnoitetaan kuparin pinnalle, ja sen päälle galvanoidaan kultakerros. Kulutussovelluksissa kulta on "kovakultaa", johon on seostettu pieni määrä kobolttia tai nikkeliä, jotta se olisi kovempaa ja kulutusta kestävämpää, ja se on paljon paksumpaa kuin ENIGin kulta.

Missä käytetään kovaa kultaa

• Reunaliitossormet ("kultaiset sormet") joka kytketään pistorasiaan monta kertaa.
• Koskettimet ja kytkimet jotka kokevat liukuvaa tai toistuvaa parittelua.
• Käytä pintoja yleensä siellä, missä kullan on fyysisesti kestettävä.

Koska kovakulta on paksua ja sitä käytetään kohdissa, joissa kestävyys on tärkeää, se on kalliimpaa ja sitä käytetään yleensä valikoidusti vain kosketuspinnoille eikä koko piirilevylle. Pehmeämpää ja puhtaampaa galvanoitua kultaa käytetään johtojen liittämiseen ja joihinkin koskettimiin, joissa kovuus ei ole tavoite.

Elektrolyysittömät vs. elektrolyyttiset kultaprosessit

Keskeinen käytännön ero on se, miten kukin kultakerros kerrostetaan, mikä vaikuttaa siihen, mitä ominaisuuksia voidaan pinnoittaa.

• ENIG on sähkötön. Laskeutuminen on itse katalysoiva kemiallinen reaktio ilman ulkoista virtaa, joten se leviää tasaisesti, myös yksittäisille pinnoille, ilman sähköliitäntää.
• Kova kulta on elektrolyyttistä. Se käyttää sähkövirtaa, joten pinnoitetut ominaisuudet on kytkettävä sähköisesti toisiinsa, perinteisesti pinnoituskiskon tai liitostankojen kautta, jotka voidaan irrottaa jälkikäteen.

Tästä syystä ENIG on niin kätevä koko piirilevyn kattavana pintakäsittelynä, sillä se peittää kaiken tasaisesti, kun taas kovakullan sähköinen reitti on osasyy siihen, miksi sitä käytetään tyypillisesti tietyillä alueilla, kuten reunasormissa. Prosessi, ei pelkästään kulta, muokkaa kunkin pintakäsittelyn merkityksen.

ENIG vs. Hard Gold: Vertailu rinnakkain

Nämä kaksi viimeistelyä ovat selkeästi linjassa tärkeiden ominaisuuksien kanssa.

Kuvio on yhdenmukainen: ENIG optimoi tasaisen, juotettavan pinnan koko piirilevylle, kun taas kovakulta optimoi kontaktien fyysisen kestävyyden. Niillä on yhteinen nikkelipohjakerros, mutta ne eroavat toisistaan ​​lähes kaikessa sen yläpuolella.

Milloin käyttää ENIGiä vs. Hard Goldia

Valinta on helppo, kun hakemus on selkeä.

Suurimmalle osalle piirilevyistä, joiden pinnat ovat juotettuja pisteitä, ENIG on oikea yleisviimeistely, ja se sopii hyvin kokoonpanoon tasaisuutensa ansiosta. Kova kulta tulee kuvaan vain silloin, kun jonkin on kestettävä fyysistä kulutusta. Viimeistelyn tulisi noudattaa kunkin pinnan toimintoa, ja juuri tällaista yksityiskohtaa vahvistetaan suunnittelukatselmuksessa.

ENIG ja Hard Gold vs. muut piirilevyjen viimeistelyt

ENIG ja kovakulta ovat kaksi monista viimeistelyistä, ja on hyödyllistä nähdä, missä kohtaa ne sijoittuvat vaihtoehtojen joukossa.

HASL on edullinen oletusarvo vähemmän vaativille piirilevyille, mutta se ei ole tarpeeksi tasainen hienoimman jakovälin saavuttamiseksi. OSP, immersiohopea ja immersiotina ovat tasaisempia ja edullisempia vaihtoehtoja, joilla on omat säilyvyysaikansa ja käsittelyhaasteensa. ENIG on edelleen ensisijainen tasainen, juotettava pinta hienojakoisille ja BGA-töille, ja kovakulta erottuu edukseen kulutuspintana kontakteissa. Niiden välillä valinnan tulisi vastata piirilevyn kokoonpano- ja huoltotarpeita, jotka on vahvistettu kokoonpanosuunnittelussa ja toteutettu valmistuksessa.

ENIGin ja Hard Goldin käyttö samalla pelilaudalla

Ratkaisevasti nämä kaksi eivät ole toisensa poissulkevia, ja yksi hallitus käyttää usein molempia.

Yleinen järjestely on ENIG-menetelmä kaikille juotetuille alueille, jossa kovaa kultaa levitetään valikoidusti kulutuskestävyyttä vaativiin reunaliittimien sormiin. Tämä antaa molemmista parhaat puolet: tasaisen, juotettavan pinnan, johon komponentit sijoitetaan, ja kestävän kosketuspinnan, johon piirilevy kytketään.

Kun tämä määritellään selkeästi, ENIG perusviimeistelynä ja valikoitu kovakulta nimetyissä reunasormissa, valmistaja voi suunnitella prosessin oikein. Se on rutiininomainen yhdistelmä tuotannossa, ja sen sisällyttäminen piirustukseen välttää sekaannusta myöhemmin. Suunnitelmien skaalautuessa sama viimeistelyspesifikaatio siirtyy myös suurten volyymien kokoonpanoihin , ja raskaasti lämpökuormitetut levyt, kuten metalliytimiset kokoonpanot , noudattavat edelleen samaa viimeistelylogiikkaa.

Upotuskultaus (ENIG) ja kovakultaus ratkaisevat erilaisia ​​ongelmia: ENIG on ohut, tasainen ja juotettava pintakäsittely piirilevylle, kun taas kovakulta on paksu ja kestävä kerros koskettimille ja reunasormille. Sovita pintakäsittely kunkin pinnan toimintoon, yhdistä ne tarvittaessa ja ilmoita se selkeästi piirustuksissasi. Voit lukea lisää Highleap Electronicsista ja valmistus- ja kokoonpanopalveluistamme.

Usein Kysytyt Kysymykset

Mitä eroa on upotuskullauksella ja kultauksella?

Upotuskulta (ENIG) on ohut kultakerros elektrolyysillä pinnoitetun nikkelin päällä. Nikkeli on tasainen, juotettava pinta, jonka kulta pääasiassa suojaa nikkeliä. Kultaus (kovakulta) on paksumpaa ja kovempaa kultaa, joka valmistetaan elektrolyysillä kulutuskestävyyden parantamiseksi koskettimissa. Ne eroavat toisistaan ​​paksuuden, kovuuden, prosessin ja käyttötarkoituksen suhteen, eivätkä ne ole keskenään vaihdettavissa.

Tarttuuko juote todella kultaan ENIGissä?

Ei. ENIGissä ohut kulta liukenee juotteeseen uudelleensulatuksen aikana, ja liitos itse asiassa muodostuu alla olevaan nikkeliin. Kullan tehtävänä on suojata nikkeliä hapettumiselta ja varmistaa säilyvyys ja juotettavuus. Tästä syystä ENIGin kulta voi olla ohutta, ja se on pikemminkin uhrautuvaa kuin rakenteellista.

Miksi ENIGiä suositaan hienojakoisissa ja BGA-levyissä?

Koska se tuottaa erittäin tasaisen, samassa tasossa olevan pinnan, mikä on tärkeää hienojakoisten komponenttien ja BGA-piirien luotettavan sijoittelun kannalta. Se myös juotetaan hyvin ja sillä on hyvä säilyvyysaika. Sen kemiallinen prosessi pinnoittaa kaikki ominaisuudet tasaisesti ilman sähköliitäntää, mikä tekee siitä kätevän koko piirilevyn pintakäsittelyn.

Mikä on "musta tyyny" ja pitäisikö minun olla huolissani siitä?

Musta juotostyyny on nikkelikorroosiovirhe, jota voi esiintyä ENIG-prosessissa, jos kemiaa ei hallita hyvin. Tämä johtaa hauraisiin ja epäluotettaviin juotosliitoksiin. Se on prosessinohjausongelma, joten valmistaja, jolla on hallittu ENIG-linja, välttää sitä. Se on syytä olla tietoinen, mutta se ei ole syy välttää ENIGiä.

Milloin tarvitsen kovaa kultaa ENIGin sijaan?

Kun pinnan on kestettävä fyysistä kulutusta, kuten reunaliittimien sormet, jotka kytkeytyvät useita kertoja, tai koskettimet ja kytkimet, jotka liittyvät toisiinsa toistuvasti. Kovakulta on paksumpaa ja seostettua kestävyyden takaamiseksi. ENIGin ohut kulta kuluisi nopeasti loppuun näissä rooleissa, joten kovakultaa levitetään valikoidusti kosketuspinnoille.

Voiko yhdessä piirilevyssä käyttää sekä ENIGiä että kovakultaa?

Kyllä, ja se on yleistä. Tyypillisessä piirilevyssä käytetään ENIGiä juotetuissa kohdissa ja selektiivistä kovakultaa kulutuskestävyyttä vaativissa reunaliittimien sormissa. Määritä ENIG pohjaviimeistelyksi ja selektiivinen kovakulta nimetyissä sormissa, jotta valmistaja voi suunnitella prosessin oikein.

Miksi kovakulta on kalliimpaa?

Siinä käytetään paljon paksumpaa kultakerrosta ja elektrolyyttistä prosessia, joka vaatii sähköisen pinnoitusreitin, ja sitä käytetään kohteissa, joilla kestävyydellä on merkitystä. Ylimääräinen kulta ja prosessivaiheet nostavat kustannuksia, minkä vuoksi kovaa kultaa levitetään yleensä valikoidusti kosketuspinnoille eikä koko piirilevylle.

Miten ENIG vertautuu HASL:ään?

HASL (tina-lyijy- tai lyijytön juotospinnoite) on halvempi, mutta jättää epätasaisen pinnan, mikä on ongelma hienojakoisille osille ja BGA-piireille. ENIG tarjoaa tasaisen, samassa tasossa olevan pinnan, joka on ihanteellinen näille, mutta kalliimpi. Yksinkertaisille, suuremman jaon omaaville piirilevyille HASL on usein riittävä; tiheille, hienojakoisille malleille ENIG on yleensä parempi valinta.

Onko ENIG vai kovakulta parempi korkeataajuisille RF-levyille?

Juotetuille RF-levyille sopii yleensä tasainen pintakäsittely, kuten ENIG (tai immersiohopea), koska tasaisuus ja juotettavuus ovat tärkeimpiä. Kovakulta liittyy kosketuskulumiseen, ei RF-suorituskykyyn, joten sitä käytetään vain silloin, kun levyllä on kulutuspintoja, kuten reunasormia. Laminaatilla ja johdinradalla on paljon suurempi merkitys RF:lle kuin näiden pintakäsittelyjen välisellä valinnalla.