ENIG vs. keményarany a NYÁK-okon: Melyik bevonat hova tartozik?

Az ENIG és a keményarany közötti különbség a vastagságban, a keménységben, a gyártási eljárásban és a célban rejlik. Az immerziós arany (ENIG) egy vékony aranyréteg galvanikus nikkel felett, egy lapos, forrasztható felület, amely ideális a finomosztású áramköri lapokhoz. A galvanizált vagy „kemény” arany egy vastagabb, keményebb aranyréteg, amelyet elektrolízissel építenek fel, és kopófelületekhez, például élcsatlakozó ujjakhoz és érintkezőkhöz készítenek. Ezek nem ugyanazon dolog egymással versengő változatai; különböző problémákat oldanak meg, és sok áramköri lap mindkettőt használja. Ez az útmutató ismerteti az egyes felületeket, azok elkészítésüket, és azt, hogy mikor melyiket kell választani.

Immerziós aranyozás vs. aranyozás: Főbb különbségek

Mindkét bevonat aranyat helyez nikkelrétegre a réz felületén, de ellentétes okokból.

• Immerziós arany (ENIG) egy nagyon vékony aranyréteget használ, elsősorban a nikkel védelmére és forraszthatóságának megőrzésére. Az arany áldozati jellegű; a forraszanyag valójában a nikkelhez kötődik.
• Aranyozás (kemény arany) egy vastagabb, keményebb aranyréteget képez, amely ellenáll az ismételt érintkezésnek és a csúszó kopásnak. Itt maga az arany a munkafelület.

Tehát a „melyik a jobb” kérdésre nincs általános válasz; ez a feladattól függ. Egy többnyire forrasztott érintkezőkkel ellátott NYÁK-nak ENIG-re van szüksége, míg egy kártyaél-csatlakozónak keményaranyra. Mindkettő felületkezelési döntés, amelyet a NYÁK-gyártás során hoznak meg.

Mi az Immersion Gold (ENIG)?

Az ENIG az elektrolit nélküli nikkelbevonatú arany rövidítése. Ez egy kétrétegű bevonat, amelyet rézre építenek.

A rétegszerkezet

Egy réteg elektrolitikus nikkelt visznek fel a rézre gátként és a tényleges forrasztható felületre, majd erre egy vékony immerziós aranyréteget raknak le. Az arany azért vékony, mert feladata a nikkel oxidációtól való védelme, valamint a hosszú eltarthatóság és a jó forraszthatóság biztosítása; forrasztás során az arany feloldódik, és a forraszanyag a nikkelhez tapad.

Miért népszerű az ENIG?

• Lapos, koplanáris felület, Kiválóan alkalmas finomosztású alkatrészekhez, BGA-khoz és présillesztésekhez.
• Jó forraszthatóság és eltarthatóság, ólommentes, RoHS-kompatibilis bevonattal.
• Sűrű táblákhoz alkalmas, a fajta, ami gyakori nagy sebességű és HDI kivitelek.

A fő kockázat, amire figyelni kell, a „fekete párna”, egy nikkelkorróziós probléma, ami akkor fordulhat elő, ha a kémiai folyamat nincs megfelelően szabályozva, és rideg kötésekhez vezethet. Egy szabályozott eljárással ez elkerülhető. Ahol aranyhuzalos kötésre van szükség, gyakran hasonló bevonatot (ENEPIG, amely palládiumréteget ad hozzá) használnak, mivel az ENIG vékony aranya erre nem ideális.

Mi az aranyozás (keményarany)?

Az aranyozás, abban az értelemben, ahogy az emberek az ENIG-gel szembeállítva gondolnak rá, galvanizált keményarany, egy vastagabb, tartósabb aranyréteg.

A rétegszerkezet

Elektrolitikus nikkelt visznek fel a rézre, majd galvanikusan egy aranyréteget vonnak be rá. Kopásálló alkalmazásokhoz az arany „kemény arany”, amelyet kis mennyiségű kobalttal vagy nikkellel ötvöznek, hogy keményebb és kopásállóbb legyen, és sokkal vastagabb, mint az ENIG aranya.

Ahol kemény aranyat használnak

• Élösszekötő ujjak („arany ujjak”) ami sokszor bedugódik a konnektorba.
• Érintkezők és kapcsolók amelyek csúszkáló vagy ismételt párzást tapasztalnak.
• Kopófelületek általában ott, ahol az aranynak fizikailag ki kell tartania.

Mivel vastag és ott alkalmazzák, ahol a tartósság számít, a kemény arany drágább, és általában szelektíven, csak az érintkezőfelületekre viszik fel, nem pedig az egész panelre. A puhább, tisztább galvanizált aranyat vezetékkötésekhez és néhány olyan érintkezőhöz használják, ahol a keménység nem cél.

Elektrolitikus és elektrolitikus aranyfeldolgozás

Egy kulcsfontosságú gyakorlati különbség az egyes aranyrétegek lerakódásának módja, ami befolyásolja, hogy milyen jellemzőket lehet bevonni.

• Az ENIG elektromosan nem szennyezett. A lerakódás egy önkatalizáló kémiai reakció, külső áram nélkül, így egyenletesen rétegeződik, beleértve az elszigetelt elemeket is, elektromos csatlakozás nélkül.
• A kemény arany elektrolitikus. Elektromos áramot használ, ezért a bevont elemeket elektromosan össze kell kötni, hagyományosan egy bevonó sín vagy összekötő rudak segítségével, amelyeket később el lehet távolítani.

Ezért olyan praktikus az ENIG, mint az egész panelre kiterjedő bevonat, mindent egyenletesen bevon, míg a kemény arany elektromos útvonal iránti igénye részben annak köszönhető, hogy jellemzően csak bizonyos területeken, például az élperemeken használják. Az egyes bevonatok helyén a folyamat, nem csak az arany, alakítja ki az egyes bevonatok lényegét.

ENIG vs. Hard Gold: Összehasonlítás egymás mellett

A két felületkezelés tisztán illeszkedik a fontos tulajdonságokhoz.

A minta következetes: az ENIG a teljes panelen sík, forrasztható felületet biztosít, míg a keményarany az érintkezők fizikai tartósságát növeli. Közös nikkel alsó réteget használnak, de szinte mindenben különböznek a felette lévő rétegben.

Mikor használjunk ENIG-et vagy Hard Gold-ot?

A választás egyszerű, ha a jelentkezési lap egyértelmű.

A forrasztott felületű áramköri lapok túlnyomó többségénél az ENIG a megfelelő általános felület, és síkfelülete miatt jól illik az összeszereléshez. A kemény arany csak ott kerül a képbe, ahol valaminek fizikailag is kopást kell elviselnie. A felületnek követnie kell az egyes felületek funkcióját, ami pontosan az a fajta részlet, amelyet egy tervfelülvizsgálat is megerősít.

ENIG és keményarany vs. más NYÁK-bevonatok

Az ENIG és a kemény arany a számos felület közül kettő, és segít látni, hogy hol helyezkednek el az alternatívák között.

A HASL az olcsóbb alapértelmezett választás a kevésbé igényes nyomtatott áramköri lapokhoz, de nem elég lapos a legfinomabb osztású áramkörökhöz; az OSP, az immerziós ezüst és az immerziós ón laposabb, olcsóbb opciók, saját eltarthatósági és kezelési kompromisszumokkal. Az ENIG továbbra is a lapos, forrasztható felület a finom osztású áramkörökhöz és a BGA munkákhoz, a kemény arany pedig az érintkezők kopásálló bevonataként tűnik ki. A közülük való választásnak meg kell felelnie a nyomtatott áramköri lap összeszerelési és szervizelési igényeinek, amelyeket az összeszerelési tervezés során megerősítenek és a gyártás során megvalósítanak.

ENIG és Hard Gold használata ugyanazon a táblán

Lényeges, hogy a kettő nem zárja ki egymást, és egyetlen tábla gyakran mindkettőt használja.

Egy gyakori megoldás az ENIG eljárás az összes forrasztott területen, ahol keményaranyozást alkalmaznak szelektíven a kopásállóságot igénylő élcsatlakozó ujjakra. Ez mindkettőből a legjobbat nyújtja: egy sík, forrasztható felületet, ahol az alkatrészek elhelyezkednek, és egy tartós érintkezőfelületet, ahol a panel csatlakozik.

Ha ezt világosan meghatározzuk, az ENIG alapfelületként, valamint a szelektív keményaranyozás a megnevezett élujjakon lehetővé teszi a gyártó számára a folyamat helyes megtervezését. Ez egy rutinszerű kombináció a gyártásban, és a rajzra való felvitele később elkerüli a zavart. Ahogy a tervek méreteződnek, ugyanaz a felületi specifikáció kerül alkalmazásra a nagy volumenű összeszereléseknél is , és a nagy hőterhelésű áramköri lapok, mint például a fémmagos összeszerelések , továbbra is ugyanazt a felületi logikát követik.

Az immerziós aranyozás (ENIG) és a kemény aranyozás különböző problémákat old meg: az ENIG egy vékony, lapos, forrasztható bevonat a panelhez, míg a kemény arany egy vastag, tartós réteg az érintkezőkhöz és az él-ujjakhoz. A bevonatot illessze az egyes felületek funkciójához, kombinálja őket ott, ahol szükséges, és ezt világosan tüntesse fel a rajzon. További információkat a Highleap Electronicsról és gyártási és összeszerelési szolgáltatásainkról itt olvashat.

Gyakran ismételt kérdések

Mi a különbség az immerziós aranyozás és az aranyozás között?

Az immerziós aranyozás (ENIG) egy vékony aranyréteg elektrolitikus nikkel felett, egy lapos, forrasztható bevonat, amelynek aranybevonata főként a nikkelt védi. Az aranyozás (kemény arany) egy vastagabb, keményebb arany, amelyet elektrolízissel építenek fel az érintkezők kopásállósága érdekében. Ezek vastagságban, keménységben, eljárásban és célban különböznek, és nem felcserélhetők.

A forrasztóanyag valóban kötődik az arannyal az ENIG-ben?

Nem. Az ENIG esetében a vékony aranyréteg az újraömlesztés során feloldódik a forrasztóanyagban, és a kötés valójában az alatta lévő nikkelhez alakul ki. Az arany szerepe, hogy megvédje a nikkelt az oxidációtól, valamint biztosítsa az eltarthatóságot és a forraszthatóságot. Ezért lehet az ENIG aranyrétege vékony, inkább áldozati, mint szerkezeti jellegű.

Miért előnyösebb az ENIG a finom pitch-ű és BGA kártyához?

Mivel nagyon sík, koplanáris felületet hoz létre, ami fontos a finom osztásközű alkatrészek és a BGA-k megbízható elhelyezéséhez. Jól forrasztható és hosszú az eltarthatósága. Elektromos csatlakozás nélkül, egyenletesen vonja be az összes jellemzőt, így kényelmesen használható az egész panelre kiterjedő bevonatként.

Mi az a „fekete párna”, és aggódnom kell miatta?

A fekete forrasztási pont egy nikkelkorróziós hiba, amely az ENIG eljárás során előfordulhat, ha a kémiai reakció nincs megfelelően szabályozva, ami törékeny, megbízhatatlan forrasztási kötésekhez vezet. Ez egy folyamatirányítási probléma, ezért egy ellenőrzött ENIG gyártósorral rendelkező gyártó kerüli. Érdemes róla tudni, de nem ok az ENIG elkerülésére.

Mikor van szükségem kemény aranyra ENIG helyett?

Amikor egy felületnek fizikai kopást kell elviselnie, például a sokszor bedugható élcsatlakozóknál, vagy az ismételten illeszkedő érintkezőknél és kapcsolóknál. A keményarany vastagabb és ötvözöttebb a tartósság érdekében. Az ENIG vékony aranya gyorsan elkopna ezekben a szerepekben, ezért a keményaranyt szelektíven alkalmazzák az érintkezőfelületekre.

Használhat egyetlen NYÁK ENIG-et és kemény aranyat is?

Igen, és ez gyakori. Egy tipikus áramköri lap ENIG-et használ a forrasztott területeken, és szelektív keményaranyozást a kopásállóságot igénylő élcsatlakozó ujjakon. Az ENIG-et alapfelületként, valamint szelektív keményaranyozást kell alkalmazni a megnevezett ujjakon, hogy a gyártó megfelelően megtervezhesse a folyamatot.

Miért drágább a keményarany?

Sokkal vastagabb aranyréteget és elektrolitikus eljárást használ, amely elektromos bevonatolási útvonalat igényel, és ott alkalmazzák, ahol a tartósság számít. A plusz arany és a folyamatlépések növelik a költségeket, ezért a kemény aranyat általában szelektíven viszik fel az érintkezési területekre, nem pedig az egész panelre.

Hogyan viszonyul az ENIG a HASL-hez?

A HASL (ón-ólom vagy ólommentes forrasztóbevonat) olcsóbb, de egyenetlen felületet hagy maga után, ami problémát jelent a finom osztású alkatrészek és a BGA-k esetében. Az ENIG lapos, koplanáris felületet biztosít, ami ideális ezekhez, de magasabb költséggel. Egyszerű, nagyobb osztású áramköri lapokhoz a HASL gyakran megfelelő; sűrű, finom osztású kialakításokhoz az ENIG általában a jobb választás.

Az ENIG vagy a keményarany a jobb a nagyfrekvenciás RF kártyákhoz?

Forrasztott RF panelekhez általában a sík felület, például az ENIG (vagy immerziós ezüst) megfelelő, mivel a sík felület és a forraszthatóság a legfontosabb. A kemény arany a kontakt kopásról szól, nem az RF teljesítményről, ezért csak ott használják, ahol a panel kopófelületekkel rendelkezik, például élujjakkal. A laminátum és a vezetősín kialakítása sokkal fontosabb az RF szempontjából, mint a két felület közötti választás.