PCB Tecnico - Che cosa è il trattamento superficiale ENIG del circuito stampato PCB?

La seguente è un'introduzione al trattamento superficiale ENIG dei circuiti stampati PCB:

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold, Electroless Nickel Immersion Gold) è un processo utilizzato per il trattamento superficiale dei circuiti stampati (Finito). È generalmente indicato come "placca d'oro ad immersione del nichel" o "placca d'oro ad immersione del nichel" per breve. È ampiamente usato sui circuiti stampati installati nei telefoni cellulari e alcune schede carrier BGA usano anche ENIG.

Rispetto all'oro nichelato galvanizzato, questo tipo di oro ad immersione in nichel non ha bisogno di essere alimentato sul circuito stampato durante il processo della fabbrica di circuiti stampati, né ha bisogno di tirare un filo su ogni pad da essere galvanizzato per essere placcato con nichel. Oro, quindi il suo processo di produzione è relativamente semplice e l'output è più che multiplo, quindi il costo di produzione è relativamente economico.

Tuttavia, il trattamento superficiale ENIG ha anche i suoi difetti e problemi. Ad esempio, la forza di saldatura è bassa e i cuscinetti neri sono facilmente formati, che sono spesso criticati.

ENIGPB

Il processo di produzione di oro nichel chimico è approssimativamente il seguente:

Pretrattamento - sgrassamento - lavaggio dell'acqua - decapaggio - lavaggio dell'acqua - microincisione - lavaggio dell'acqua - pre-immersione (H2SO4) - attivazione (catalizzatore Pd) - lavaggio dell'acqua - nichel chimico (Ni/P) - lavaggio dell'acqua - placcatura d'oro ad immersione - recupero dell'oro - lavaggio dell'acqua - essiccazione

Pre-trattamento: Lo scopo è quello di spazzolare o sabbiare per rimuovere gli ossidi sulla superficie del rame e sgrossare la superficie del rame per aumentare la successiva adesione di nichel e oro.

Micro-incisione: sodio persolfato/acido solforico per rimuovere lo strato di ossido sulla superficie del rame e ridurre la profondità dei segni di scanalatura causati dalla spazzolatura durante il pretrattamento. I segni di pennello troppo profondi spesso diventano complici dell'oro ad immersione che attacca lo strato di nichel.

Attivazione: Poiché la superficie di rame non può avviare direttamente la reazione chimica di deposizione di nichel, uno strato di palladio (Pd) deve essere applicato sulla superficie di rame come catalizzatore per la reazione chimica di deposizione di nichel. Utilizzando il principio che Cu è più attivo del Pd, gli ioni palladio sono ridotti in metallo palladio e attaccati alla superficie del rame.

Nichel chimico: Ni/P, la sua funzione principale è quella di prevenire la migrazione e la diffusione tra rame e oro, e come elemento che reagisce chimicamente con lo stagno per generare IMC durante la saldatura successiva.

Dip placcatura in oro: Lo scopo principale dell'oro è quello di proteggere e prevenire l'ossidazione dello strato di nichel. L'oro non partecipa alla reazione chimica durante il processo di saldatura. Troppo oro ostacola la resistenza della saldatura, quindi l'oro ha solo bisogno di coprire lo strato di nichel per rendere difficile L'ossidazione è sufficiente, se si vuole utilizzare cavi COB (Chip On Board), è un'altra questione, perché lo strato d'oro deve avere uno spessore sufficiente.

Vantaggi del trattamento superficiale PCBENIG (oro ad immersione del nichel):

Il suo trattamento superficiale può essere utilizzato come il metallo inferiore dell'incollaggio del filo di COB.

Può essere ripetutamente riflusso (riflusso) ed è generalmente richiesto di essere in grado di resistere almeno 3 volte di saldatura ad alta temperatura e la qualità della saldatura può ancora essere mantenuta.

Ha un'eccellente conducibilità elettrica. Può essere utilizzato come circuito del dito dorato per la conduzione del pulsante ed ha alta affidabilità.

Il metallo oro ha bassa attività e non è facile da reagire con i componenti nell'atmosfera, quindi può giocare un certo grado di capacità anti-ossidazione e anti-ruggine. Pertanto, la shelf life di ENIG può generalmente superare facilmente i sei mesi. A volte, anche se viene immagazzinato nel magazzino per più di un anno, fintanto che è mantenuto in buone condizioni e non ci sono problemi di ruggine, il circuito stampato viene cotto, deumidificato e saldato dopo il test. È confermato che non c'è problema e può ancora essere utilizzato per la produzione di saldatura.

L'oro non è facile da ossidare quando esposto all'aria, quindi una grande area di pad esposto può essere progettata per "dissipazione del calore".

Può essere utilizzato come superficie di contatto della lama. Lo strato d'oro per questa applicazione deve essere più spesso. Generalmente si raccomanda la placcatura in oro duro.

La superficie di ENIG è piana, la planarità della pasta di saldatura stampata è buona ed è facile da saldare. È molto adatto per parti sottili tra i piedi e piccole parti, come BGA, Flip-Chip e altre parti.

Svantaggi del trattamento superficiale PCBENIG:

In generale, la resistenza del giunto di saldatura di Ni3Sn4 non è buona come quella di Cu6Sn5 e alcune parti che richiedono resistenza alla saldatura potrebbero non essere in grado di resistere all'eccessivo impatto esterno e al rischio di caduta.

Poiché il prezzo dell'"oro" sta aumentando costantemente, il costo è relativamente superiore a quello del trattamento superficiale OSP.

C'è il rischio di "black pad" o "black nickel". Una volta generato il pad nero, causerà il problema di una rapida diminuzione della forza del giunto di saldatura. Il tampone nero è composto da una complessa formula chimica NixOy. La ragione fondamentale è che la superficie del nichel subisce un'eccessiva reazione di ossidazione durante la reazione di sostituzione dell'oro ad immersione sulla superficie del nichel (il nichel metallico diventa ioni del nichel, che può essere chiamato ossidazione in senso lato). Oltre alla deposizione irregolare di atomi d'oro molto grandi (raggio dell'atomo dell'oro 144pm) per formare una disposizione porosa ruvida e sciolta del grano, vale a dire, lo strato "oro" non può coprire completamente lo strato "nichel" sottostante, dando allo strato di nichel la possibilità di continuare a contatto con l'aria, e infine la ruggine del nichel si formerà gradualmente sotto lo strato d'oro, che alla fine impedirà la saldatura. C'è un processo chiamato "Nickel-Immersed Palladium Gold ((ENEPIG)") che può efficacemente risolvere il problema "black pad", ma poiché il suo costo è ancora relativamente costoso, è attualmente utilizzato solo da società di alta gamma di schede, CSP o BGA.