Производство печатных плат ENIG: процесс, контроль качества и отраслевые стандарты

Клиент-энтеромные образы

Электролетное никелевое погружение в золото (Enig) стало золотым стандартом для отделки поверхности печатной платы в электронике с высокой надежностью, от медицинских устройств до аэрокосмических систем. Его уникальная комбинация коррозионной стойкости, припадения и совместимости с тонкими компонентами делает его незаменимым для современных печатных плат. Тем не менее, производительность ENIG полностью зависит от строгого соблюдения процессов производства и стандартов качества. Даже незначительные отклонения могут привести к катастрофическим сбоям, таким как дефекты «черная площадка» или слабые припоя. В этом руководстве рассматривается процесс производства ENIG, критические меры контроля качества и глобальные стандарты, которые обеспечивают постоянные, надежные результаты.

Что такое загадка и почему это важно
Enig-это двухслойная поверхность, нанесенная на медные прокладки PCB:
1. Никелевой слой (толщиной 3–7 мкм), который действует как барьер против диффузии меди и обеспечивает основу для сильных припоев.
2. Слоя золота (толщиной 0,05–0,2 мкм), который защищает никель от окисления, обеспечивая долгосрочную припаям.

В отличие от гальванической отделки, Enig использует химические реакции (не электричество) для осаждения, обеспечивая равномерное охват даже на сложных геометриях, таких как микроворика и тонкие BGA. Это делает его идеальным для:
1. Высокочастотные ПХБ (5G, радар), где целостность сигнала имеет решающее значение.
2. Медицинские устройства, требующие биосовместимости и коррозионной устойчивости.
3. Электроника AAEROSPACE, подверженная воздействию экстремальных температур и вибрации.

Процесс производства ENIG: пошаговый
Применение Enig - это точный химический процесс с шестью критическими этапами. Каждый шаг должен контролироваться, чтобы избежать дефектов.

1. Предварительная обработка: очистка медной поверхности
Перед нанесением загадки медные колодки печатной платы должны быть совершенно чистыми. Загрязнители, такие как масла, оксиды или остатки потока, предотвращают правильную адгезию никеля и золота, что приводит к расслоению.
A.Dearging: печатная плата погружается в щелочное очиститель для удаления масла и органических остатков.
B.Cid Tching: мягкая кислота (например, серная кислота) удаляет оксиды и создает поверхность микро-лучевой для лучшей никелевой адгезии.
C. Микротете: раствор перспективы натрия или перекиси водорода тратят поверхность меди с равномерной шероховатостью (RA 0,2–0,4 мкм), обеспечивая надежную связь слоя никеля.
Критические параметры:
А. Время проведения: 2–5 минут (слишком длинные причины переизбытки; слишком короткие загрязнители листьев).
B. Глубина: 1–2 мкм (удаляет оксиды без истончения критических трассов).

2. Электролетное осаждение никеля
Очищенная печатная плата погружается в электрополадную никелевую ванну, где химическая реакция откладывает сплав никель-фосфор на поверхность меди.
Химия реакции: ионы никеля (Ni²⁺) в ванне уменьшаются до металлического никеля (ni⁰) с помощью восстановительного агента (обычно гипофосфит натрия). Фосфор (5–12% по весу) включен в слой никеля, повышая коррозионную стойкость.
Управление процессом:
А. Температура: 85–95 ° C (отклонения> ± 2 ° C вызывают неравномерное осаждение).
B.PH: 4,5–5,5 (слишком низкое замедление осаждения; слишком высокие причины осаждения гидроксида никеля).
C. Бат -агитация: обеспечивает равномерное распределение никеля по печатной плате.
Результат: плотный кристаллический никелевый слой (толщиной 3–7 мкм), который блокирует медную диффузию и обеспечивает припаяемую поверхность.

3. Пост-Никель полоскание
После осаждения никеля печатная плата тщательно промывается для удаления остаточных химических веществ в ванне, которые могут загрязнять последующую золотую ванну.
A. Multi Stage Prinsing: обычно 3–4 водяных ванн, с окончательным полосканием с использованием деионизированной (DI) воды (чистота 18 МОм-CM), чтобы избежать минеральных отложений.
B.Drying: теплое сушка воздуха (40–60 ° C) предотвращает водные пятна, которые могут оторваться над поверхностью.

4. Осаждение золота погружения
Печата опускается в золотую ванну, где ионы золота (Au³⁺) вытесняют атомы никеля в химической реакции (гальваническое смещение), образуя тонкий золотой слой.
Динамика реакции: золотые ионы более благородны, чем никель, поэтому атомы никеля (Ni⁰) окисляются до Ni²⁺, высвобождая электроны, которые уменьшают Au³⁺ до металлического золота (Au⁰). Это образует золотой слой 0,05–0,2 мкм, связанный с никелем.
Управление процессом:
А. Температура: 70–80 ° C (более высокая температура ускоряет осаждение, но риск неровной толщины).
B.PH: 5,0–6,0 (оптимизирует скорость реакции).
C. КОНСТРУКЦИЯ КОНТАЦИЯ: 1–5 г/л (слишком низкие причины тонкого, пятнистого золота; слишком высокий материал отходов).
Ключевая функция: золотой слой защищает никель от окисления во время хранения и обработки, обеспечивая припаям до 12+ месяцев.

5. Пост-золотом лечении
После осаждения золота печатная плата подвергается окончательной очистке и сушке, чтобы подготовиться к тестированию и сборке.
A.final Prinse: DI Water Prinse для удаления золотых остатков ванны.
B.Drying: низкотемпературная сушка (30–50 ° C), чтобы избежать теплового напряжения на отделке.
C.Optional Passivation: Некоторые производители применяют тонкое органическое покрытие для повышения устойчивости золота на маслах пальцев или загрязняющих веществ окружающей среды.

6. отверждение (необязательно)
Для применений, требующих максимальной твердости, загадка Enig может пройти тепловое лекарство:
А. Целью: 120–150 ° C в течение 30–60 минут.
B.Purpose: улучшает кристалличность никеля-фосфора, повышая устойчивость к износу для разъемов высокого цикла.

Критические тесты контроля качества для Enig
Производительность ENIG зависит от строгого контроля качества. Производители используют эти тесты для проверки каждой партии:
1. Измерение толщины
Метод:Спектроскопия рентгеновской флуоресценции (XRF), которая неразрушающе измеряет толщину никеля и золота на 10+ точек на плату.
Критерии принятия:
Никель: 3–7 мкм (за IPC-4552 класс 3).
Золото: 0,05–0,2 мкм (на IPC-4554).
Почему это важно: Тонкий никель (<3 мкм) не блокирует диффузию меди; Толстое золото (> 0,2 мкм) увеличивает стоимость без пользы и может вызвать хрупкие припоя.

2. Тестирование припаяемости
Метод: IPC-TM-650 2.4.10 «Припаяность металлических покрытий». ПХБ подвергаются воздействию влажности (85 ° C/85% RH в течение 168 часов), затем припаяны для тестирования купонов.
Критерии принятия: ≥95% припоев должны показывать полное смачивание (без каких-либо девета или не-вывода).
Режим сбоя: Плохая припаяность указывает на дефекты слоя золота (например, пористость) или окисление никеля.

3. Коррозионная стойкость
Метод: ASTM B117 Тестирование солевого распыления (5% раствор NaCl, 35 ° C, 96 часов) или IPC-TM-650 2,6,14 Тестирование влажности (85 ° C/85% RH в течение 1000 часов).
Критерии принятия: Нет видимой коррозии, окисления или обесцвечивания на прокладках или следах.
Значение: Критическая для наружной электроники (базовые станции 5G) или морские применения.

4. Проверка адгезии
Метод: IPC-TM-650 2.4.8 «Прочность на кожуру металлических покрытий». Полоска клейкой ленты наносится на отделку и очищается при 90 °.
Критерии принятия: Без расслоения или удаления покрытия.
Индикация неудачи: Плохая адгезия предполагает неадекватную предварительную обработку (загрязняющие вещества) или ненадлежащее осаждение никеля.

5. Обнаружение черной прокладки
«Черная подушка»-самый страшный дефект Enig: хрупкий, пористый слой между золотом и никелем, вызванный неправильным отложением никеля-фосфора.
Методы:
А. Визуальная проверка: при увеличении (40x) черная подушка появляется в виде темного, потрескавшегося слоя.
B.Scanning Электронная микроскопия (SEM): раскрывает пористость и неровную границу никель-золота.
C. Совместное сдвиг
Профилактика:Строгий контроль pH никелевой ванны и температуры, а также регулярный анализ ванны, чтобы избежать избыточного фосфора (> 12%).

Глобальные стандарты, регулирующие загадку
Enig Manufacturing регулируется несколькими ключевыми стандартами для обеспечения согласованности:

Общие дефекты загадки и как их избежать
Даже со строгими элементами управления Enig может развивать дефекты. Вот как их предотвратить:

Enig vs. Другие отделки: когда выбрать Enig
Enig - не единственный вариант, но он превосходит альтернативы в ключевых областях:

Enig-это четкий выбор для высокочастотных, высокочастотных или тонких приложений, где долгосрочная производительность имеет решающее значение.

Часто задаваемость
В: Подходит ли Enig для безвинга-пайки?
A: Да. Никелевый слой Enig образует сильные интерметаллики с припоями без свинца (например, SAC305), что делает его идеальным для устройств, соответствующих ROHS.

Q: Как долго ENIG остается припадным?
A: Правильно хранящиеся загадки PCB (в герметичной упаковке) поддерживают припаям в течение 12–24 месяцев, намного дольше, чем OSP (3–6 месяцев) или HASL (6–9 месяцев).

В: Можно ли использовать Enig на гибких печатных платах?
A: Абсолютно. Enig хорошо придерживается полиимидных субстратов и выдерживает сгибание без растрескивания, что делает его подходящим для носимых и медицинских гибких устройств.

В: Какова стоимость загадки по сравнению с HASL?
О: Загадка стоит на 30–50% больше, чем HASL, но снижает долгосрочные затраты, минимизируя неудачи в приложениях с высокой надежностью.

Заключение
Enig-это сложная поверхностная отделка, которая требует точности на каждом этапе производства-от предварительной обработки до осаждения золота. При выполнении в глобальных стандартах (IPC-4552, IPC-4554) и подтверждено с помощью строгого тестирования, он обеспечивает непревзойденную коррозионную стойкость, приперность и совместимость с современными конструкциями печатных плат.
Для производителей и инженеров понимание требований к процессу и качеству Enig имеет важное значение для использования его преимуществ. В партнерстве с поставщиками, которые определяют приоритеты строгого контроля и отслеживаемости, вы можете гарантировать, что ваши печатные платы соответствуют требованиям медицинской, аэрокосмической промышленности, 5G и других критических применений.
Enig - это не просто финиш - это обязательство к надежности.
Ключевой вывод: производительность ENIG зависит от освоения его химических процессов и обеспечения строгого контроля качества. Когда все сделано правильно, это лучшая поверхность для электроники с высокой надежностью.