Fortschrittliche PCB-Oberflächenbehandlung - ENEPIG

Die Technologie entwickelt sich ständig weiter, und da die elektronischen Anwendungen immer umfangreicher werden, werden sie auch in immer komplexeren Umgebungen eingesetzt. Um sicherzustellen, dass diese elektronischen Produkte ordnungsgemäß funktionieren, müssen wir einige notwendige Mittel oder Maßnahmen ergreifen, wie zum Beispiel PCB-Oberfläche. Wir verfügen derzeit über eine Vielzahl von Oberflächenbehandlungsoptionen, die jeweils unterschiedliche Ergebnisse erzielen. Sie sind jedoch alle darauf ausgerichtet, zu vermeiden, dass Kupferschichten in Kontakt mit Umgebungsfeuchtigkeit und Luft Oxide bilden, was zu einer Abschwächung des Kupfers während des Lötprozesses führt. Die ENEPIG das wir in diesem Artikel besprechen werden, ist eines davon. Sein vollständiger Name lautet stromlos nickel-, stromlos palladiumimprägniertes Gold und es hat viele Vorteile und entspricht den RoHS und WEEE-Richtlinien, so dass es oft die bevorzugte Wahl für verschiedene Anwendungen ist.

WAS IST ENEPIG?

Wir verwenden oft den Begriff "universelle Oberflächenbehandlung" für ENEPIG, weil sie auf alle Leiterplatten angewendet werden kann. Im Vergleich zu anderen Oberflächenveredelungen ist das ENEPIG-Beschichtungsverfahren ausgereifter, da es bereits vor 15 Jahren eingeführt wurde. Später, als der Preis für Palladium stark fiel, wurde ENEPIG zu einer kostengünstigeren Methode der Oberflächenveredelung und wurde als Lösung für die Elektronikbeschichtung bekannt.

ENEPIG wird üblicherweise zur Unterstützung des Lötens und Verbindens von Gold- und Aluminiumdrähten verwendet, um die Leistung von Leiterplatten während der Lagerung und des Betriebs vor Umwelteinflüssen zu schützen. Bei der stromlosen Beschichtung werden mehrere Metallschichten auf der Leiterplattenoberfläche abgeschieden: eine Nickelschicht (Ni 3-5 μm), eine Palladiumschicht (Pd 0,05-0,1 μm) und eine Tauchgoldschicht (Au 0,03-0,05 μm). Es eignet sich besonders für High-End-Anwendungen, die eine hohe Leistung erfordern, wie z.B. die Luft- und Raumfahrt und die Militärelektronik. Aufgrund seiner überlegenen Leistung und Zuverlässigkeit wird ENEPIG häufig als Alternative zu herkömmlichen Oberflächenbehandlungen wie HASL (Hot Air Solder Leveling) und OSP (Organisches Konservierungsmittel für die Lötbarkeit). Allerdings ist es auch teurer als andere Lacke und erfordert spezielle Geräte und Verfahren für die Anwendung.

Wie ENEPIG angewendet wird

Aufbau von ENEPIG

Vor-Behandlung

Die Reinigung der Leiterplatte ist ein wesentlicher Schritt im PCBA-Produktionsprozess und ist seit langem ein Anliegen von FS Technology. Jegliche Verunreinigungen, sei es aus der Umwelt oder durch die Handhabung durch das Personal, können die Haftung der Beschichtungsschichten beeinträchtigen, was zu Problemen mit der Lötbarkeit und der elektrischen Leistung führt. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass die Leiterplatte vor dem ENEPIG-Beschichtungsprozess gründlich gereinigt wird, um diese Probleme zu vermeiden. Häufige PCB-Probleme.

Fortgeschrittene Lektüre: Wie reinigt man PCB?

Kupfer-Aktivierung

Die Kupferaktivierung ist ein entscheidender Schritt bei der stromlosen Abscheidung von Metallen auf Leiterplatten (PCBs). Während dieses Prozesses wird die zu schützende Kupferschicht selektiv aktiviert, um das Abscheidungsmuster während des anschließenden stromlosen Vernickelungsschritts zu bestimmen. Dies wird durch eine Verdrängungsreaktion erreicht, die den Einsatz einer chemischen Lösung erfordert, die ein Reduktionsmittel, wie z.B. Palladiumchlorid, enthält.

Chemisch Nickel

Bei der stromlosen Vernickelung handelt es sich um ein Beschichtungsverfahren, bei dem eine Nickelschicht auf ein Substrat aufgebracht wird, ohne dass Elektrizität benötigt wird, und wird daher auch als autokatalytische Vernickelung bezeichnet. Nickel fungiert als Barriereschicht auf der Leiterplatte und schützt das Kupfer vor der Wechselwirkung mit anderen Metallmaterialien, insbesondere Gold, die für ENEPIG beenden. Diese Schicht wird durch Redoxreaktionen auf der katalytischen Kupferoberfläche abgeschieden, was zu einer Schichtdicke von 3 bis 5 Mikron führt. Im Vergleich zu herkömmlichen galvanischen Verfahren bietet die stromlose Vernickelung mehrere Vorteile, darunter eine gleichmäßige Schichtdicke, eine bessere Haftung und eine verbesserte Korrosions- und Verschleißbeständigkeit.

Chemisch gebundenes Palladium

Die zweite Metallschicht, die auf die Oberfläche der Platte aufgebracht wird, ist Palladium, das eine stabilere Oberfläche für die endgültige Goldschicht bietet und die Bindung der Golddrähte verbessert. ENEG und ENEPIG sind zwei ähnliche Oberflächenbehandlungen, wobei der wesentliche Unterschied in der Anwesenheit der Palladiumschicht besteht. Palladium dient dazu, die Nickelschicht vor Korrosion und Diffusion in die Goldschicht zu schützen und als Anti-Oxidations- und Anti-Korrosionsschicht zu wirken. Ähnlich wie bei Nickel wird die Schicht durch eine chemische Reaktion unter Verwendung einer Redoxreaktion aufgebracht, die die Nickeloberfläche veranlasst, mit dem Palladium zu reagieren und eine dünne Schicht zu bilden. Die Dicke der Palladiumschicht beträgt in der Regel zwischen 0,05 und 0,1 Mikrometer. Es gibt zahlreiche Verfahren zur stromlosen Palladiumbeschichtung, wobei Altarea TPD-23 eine geeignete Option ist für SMT PCBA Anwendungen.

Immersion Gold

Der letzte Schritt im ENEPIG-Leiterplattenveredelungsprozess ist das Aufbringen einer Goldschicht. Sobald die Schritte der elektrischen Reinigung und Trocknung abgeschlossen sind, kann die Leiterplatte bestückt werden. Die Goldschicht hat mehrere Funktionen: Sie verringert den Kontaktwiderstand, verhindert Reibung, bietet Oxidationsbeständigkeit und schützt die Lötbarkeit des Palladiums.

Die Immersionsvergoldung wird für die Goldschicht verwendet und beinhaltet eine Verdrängungsreaktion. Bei diesem Verfahren wird die beschichtete Platte vollständig eingetaucht, wodurch sich die Palladiumschicht auf der Oberfläche der Platte auflöst, Elektronen freisetzt und die umgebenden Goldatome reduziert. Goldionen lagern sich an der Oberfläche der Platte an, ersetzen die Palladiumionen und bilden eine relativ dünne äußere Schicht, die nur 0,03 bis 0,05 Mikrometer dick ist und damit dünner als jede andere Art von Vergoldungslösung.

Vorteile von ENEPIG Finish

Hochwertiges Finish

Die ENEPIG-Oberfläche besteht aus mehreren Schichten, die eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit bieten und die Kupferleitungen und Pads auf der Leiterplatte sowohl vor Korrosion als auch vor dem Vorhandensein von schwarzem Nickel schützen. Darüber hinaus verhindert die glatte und porenfreie Oberfläche die Ablagerung von korrosiven Komponenten auf der Leiterplatte und beugt so Problemen wie dem Verziehen während der PCB-Montage.

Hohe Drahtbond-Zugstärken

ENEPIG-Beschichtungen zeigen eine gute Kompatibilität sowohl mit Aluminium- als auch mit Golddrähten in Leiterplatten, was zu einer größeren Widerstandsfähigkeit gegenüber Zugkräften führt. Ausführliche Tests haben gezeigt, dass ENEPIG-Beschichtungen Aluminium- und Golddrähte über längere Zeiträume hinweg wirksam vor hohen Belastungen schützen können, was ihre hervorragenden Haftungseigenschaften unterstreicht.

Hochwertige Lötbarkeit

Wenn es um die Herstellung von Elektronik geht, sind ENEPIG-Oberflächenbeschichtungen eine beliebte Wahl, da sie eine konsistente und gleichmäßige Schichtdicke gewährleisten. Dies ist entscheidend für eine qualitativ hochwertige Lötung, die für die einwandfreie Funktion elektronischer Komponenten unerlässlich ist. Während der PCB MontageprozessFür bleifreies Reflow-Löten müssen PCBA-Platinen mit verschiedenen Legierungen kompatibel sein. Glücklicherweise können ENEPIG-Oberflächen mehrere Reflow-Lötzyklen ohne Schaden überstehen. Dies ist wichtig, weil sich die Palladiumbeschichtung nach dem Löten vollständig auflöst und eine oxidfreie Nickeloberfläche zurückbleibt. Die verbleibende Nickel-Zinn-Konfiguration ist perfekt für die Herstellung starker und zuverlässiger Lötverbindungen.

Weniger Kontaktwiderstand

Beim Entwurf von gedruckten Schaltungen ist der Kontaktwiderstand, der den Widerstand gegen den Stromfluss an der Schnittstelle der Schaltung misst, eine wichtige Überlegung für Ingenieure. Als Leiterplatten-Ingenieure streben wir nach niedrigeren Kontaktwiderstandswerten, insbesondere bei Anwendungen, die Hochfrequenz- oder Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung beinhalten. Glücklicherweise ist das ENEPIG-Galvanisierungsverfahren eine hervorragende Lösung für diese Anforderung. Bei der Verwendung von ENEPIG haben die Lötstellen der Leiterplattenkomponenten einen geringen Übergangswiderstand, was eine optimale Leistung der elektronischen Geräte gewährleistet. Bei der ENEPIG-Oberflächenbehandlung bildet sich auf der Lötstelle eine gleichmäßige dreischichtige Metallzusammensetzung aus Nickel, Gold und Silber, die für eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit sorgt. Darüber hinaus stellt die ENEPIG-Oberflächenbehandlung geringere Anforderungen an die Qualität der Metallisierung elektronischer Komponenten, und selbst in Fällen, in denen die Oberflächenqualität schlecht ist, kann immer noch eine gute Kontaktwiderstandsleistung erzielt werden.

Schutzbarrieren

Eine Möglichkeit, die Lötbarkeit einer Leiterplatte zu verbessern, ist die Verwendung einer ENEPIG-Beschichtung, die Barriereschichten aus Nickel und Palladium enthält. Diese Sperrschichten schützen das Kupfer davor, beim Löten von Zinn angegriffen zu werden, und verhindern unerwünschte Reaktionen, die sich negativ auf die Leitfähigkeit der Leiterplatte auswirken könnten. Mit anderen Worten: Nickel und Palladium wirken wie ein Schutzschild, das die Qualität der Komponenten der Leiterplatte bewahrt und ihre einwandfreie Funktion gewährleistet. Durch die Verwendung von ENEPIG-Finish können Ingenieure das Risiko einer unerwünschten Vermischung oder Verschlechterung von Materialien verringern, was zu einer hochwertigen und zuverlässigen Leiterplatte führt.

ENEPIG gegen ENIG

FS Technologie bietet verschiedene Oberflächenbehandlungsmethoden an, darunter ENIG, ENEPIG und Immersionssilber. Um Sie bei der Auswahl der richtigen Behandlung zu unterstützen, haben wir in der Tabelle einige hilfreiche Tipps zusammengestellt. Wenn Sie weitere Hilfe benötigen, zögern Sie bitte nicht, uns direkt zu kontaktieren und ein Angebot einzuholen. Unser Team von professionellen Ingenieuren wird sich umgehend um Ihre Bedürfnisse kümmern und Ihnen effektive Empfehlungen geben.

Hinweis: Diese Tabelle bietet einen allgemeinen Vergleich zwischen ENEPIG und ENIG. Die tatsächliche Leistung kann je nach spezifischen Anwendungen und Anforderungen variieren.

EigentumENEPIGENIG
Vollständiger NameChemisch Nickel, Immersionspalladium, ImmersionsgoldChemisch Nickel, Chemisch Gold
Kompatibilität der SubstrateHohe Kompatibilität mit Aluminium- und GolddrähtenKompatibel mit verschiedenen Substraten
KorrosionsbeständigkeitHochMäßig
LötbarkeitHochwertige QualitätGut
OberflächenbehandlungMattGlänzend
Dicke2-6 μm (Nickel), 0,05-0,2 μm (Palladium), 0,03-0,1 μm (Gold)2-6 μm (Nickel), 0,05-0,2 μm (Gold)
DurchgangswiderstandNiedrigNiedrig
DrahtbondenAusgezeichnetGut
KostenHöher als ENIGNiedriger als ENEPIG
Haltbarkeitsdauer6-12 Monate3-6 Monate
Handhabung / KontaktMinimale AuswirkungenEmpfindlich gegenüber Handhabung/Berührung
SMT Landoberfläche EbenheitBesserAnnehmbar
Mehrere LötzyklenKann mehreren Zyklen standhaltenBegrenzt auf wenige Zyklen
Keine Verwendung von sauberem FlussmittelBegrenzte NutzungWeit verbreitet
Elektrischer Test TastungGutSchlecht
Korrosionsrisiko nach der MontageNiedrigMäßig
Kontaktfläche AnwendungEmpfohlen für GolddrahtbondingEmpfohlen für das Verbinden von Kupferdrähten
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Die Oberflächenbehandlung von Leiterplatten ist ein wichtiger Prozess bei der Herstellung und Montage. Sie wird normalerweise auf die freiliegenden Pads und Goldfinger aufgetragen, um sie zu schützen.

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