Kritieke Ontwerpoverwegingen voor Immersion Gold (ENIG) PCB's in Elektronicaprojecten

Bij het specificeren van PCB's voor hoog betrouwbare elektronica, van medische apparaten tot ruimtesystemen, is het kiezen van de juiste oppervlakteafwerking een beslissende beslissing.met een gewicht van niet meer dan 10 kgHet is echter noodzakelijk om voor de maximale benutting van de voordelen zorgvuldig rekening te houden met de dikte van het goud, de lasbaarheid, de kwaliteit van het goud en de mate waarin het kan worden gesoldeerd.signaalprestatiesDeze gids beschrijft de kritieke factoren om ervoor te zorgen dat uw ENIG-PCB's voldoen aan de ontwerpdoelstellingen en betrouwbaar presteren in veeleisende omgevingen.

Belangrijkste lessen
a.ENIG biedt een vlak, corrosiebestendig oppervlak dat ideaal is voor fijne scherptecomponenten (≤ 0,4 mm) en hoogfrequente toepassingen (tot 28 GHz).
b. De dikte van het goud (0,05 ‰ 0,2 μm) en de gelijkheid van het nikkel (3 ‰ 6 μm) hebben een rechtstreekse invloed op de sterkte en de betrouwbaarheid van de soldeerverbindingen op lange termijn.
c.ENIG is beter dan HASL en OSP op het gebied van houdbaarheid (> 1 jaar) en ruwe omgevingen, maar heeft een 20~50% hogere aanloopkosten.
d.De samenwerking met fabrikanten die zijn gecertificeerd volgens IPC-4552 zorgt voor naleving van de industriestandaarden voor goud/nikkellagen en vermindert gebreken zoals “black pad”.

Waarom ENIG-oppervlakte-afwerking belangrijk is
ENIG bestaat uit een laag nikkel-fosfor (36 μm) bekleed met een dunne goudlaag (0,05 μm).

a.Vlachtigheid: in tegenstelling tot HASL (Hot Air Solder Leveling), dat oneven oppervlakken creëert, elimineert de gladde afwerking van ENIG ̊ de risico's van soldeerbruggen in fijn pitch BGA's en QFN's.
b. Corrosiebestendigheid: Goud fungeert als een barrière en beschermt koper en nikkel tegen vocht, chemicaliën en oxidatie.
c.Soldeerbaarheid: de nikkellaag voorkomt dat koper in de soldeer diffundeert en zorgt voor sterke verbindingen, zelfs na meerdere reflowcycli (tot 5x).

ENIG versus andere oppervlakteafwerkingen

Gouddikte en uniformiteit: de basis van betrouwbaarheid
De goudlaag in ENIG is van nature dun. Te dik zal resulteren in “goudbrekbaarheid”, waardoor het soldeergewricht verzwakt. Te dun zal de nikkellaag niet beschermen tegen oxidatie.

a.Optimaal bereik: 0,05 × 0,2 μm goud zorgt voor corrosiebescherming zonder afbreuk te doen aan de soldeerbaarheid.
b.Nickelfunctie: De 3·6μm nikkelschaal fungeert als een barrière, waardoor koper niet in de soldeer kan uitlogen. Een fosforgehalte van 6·8% zorgt voor een evenwicht tussen corrosiebestandheid en de sterkte van de soldeerslijm.
c.Eenvormigheid: variaties in de gouddikte (> ± 0,02 μm) creëren zwakke plekken.

Invloed van de gouddikte op de prestaties

Soldeerbaarheid en montage: voorkomen van veel voorkomende valkuilen
De soldeerbaarheid van ENIG's hangt af van een goede verwerking.

a.Black Pad Prevention: Dit defect (nikkelcorrosie onder goud) treedt op wanneer goud de grenzen van nikkelkorrels doordringt.5) en temperatuurcontroles (85­90°C) tijdens het bekleden.
b.Reflowprofielen: ENIG werkt het beste bij loodvrije reflow (piektemperatuur 245°C tot 260°C).
c.Inspectie: röntgenstraling na assemblage en AOI (Automated Optical Inspection) vangen verborgen defecten op zoals leegtes in BGA-gewrichten, die van cruciaal belang zijn voor medische implantaten en autoverzekeringssystemen.

Signaalintegrititeit in hoogfrequente toepassingen
ENIG is uitstekend in de meeste hogesnelheidsontwerpen, maar vereist aandacht voor:

a.Impedantiebeheersing: de geleidbaarheid van goud (410 S/m) is lager dan koper, maar voldoende voor 5G (28GHz) en IoT-toepassingen.Behoud 50Ω (eenvoudig) of 100Ω (differentieel) impedantie met een precieze spoorbreedte (35 mil) en een dielectrische dikte (46 mil).
b.Verlies bij mmWave: bij frequenties > 60GHz veroorzaakt de nikkellaag van de ENIG?? een licht signaalverlies (≈0,5 dB/inch meer dan onderdompeling zilver).Bespreek met uw fabrikant de opties voor “dunne-nikkel ENIG”.

Kosten en waarde: Is ENIG de investering waard?
ENIG heeft meer aanvankelijke kosten, maar vermindert de langetermijnkosten:

a.Voorlopige kosten: 20~50% hoger dan HASL, veroorzaakt door goudprijzen en de complexiteit van de bekleding.
b.Totale eigendomskosten: Minder herbewerkingen (vanwege betere soldeerbaarheid) en een langere levensduur van het product (corrosiebestendigheid) verminderen de kosten met 30% in 5 jaar in industriële toepassingen.

De juiste fabrikant kiezen
Zoek partners bij:

a.Certificaties: IPC-4552 (goud/nikkelnormen) en IPC-A-600 klasse 3 (PCB's met een hoge betrouwbaarheid).
b.Procescontroles: XRF voor de laagdikte, AOI voor oppervlaktefouten en thermische cyclingtests (-40 °C tot 125 °C) om de betrouwbaarheid te valideren.
c. Op maat gemaakte mogelijkheden: mogelijkheid om de gouddikte aan te passen (bv. 0,1 μm voor consumentenapparaten, 0,2 μm voor de luchtvaart) en strakke toleranties (± 0,01 μm) te ondersteunen.

Vaak gestelde vragen
V: Kan ENIG worden gebruikt voor het binden van draden?
A: Ja, 0,150,2 μm goudlagen werken goed voor het binden van aluminiumdraad in sensoren en RF-modules.

V: Hoe presteert ENIG in vochtige omgevingen?
A: ENIG is beter bestand tegen vocht dan OSP of HASL, waardoor het ideaal is voor tropische of mariene toepassingen (getest volgens IPC-TM-650 2.6.3.7, 95% RH gedurende 1000 uur).

V: Is ENIG RoHS-conform?
A: Ja, ENIG maakt gebruik van loodvrij nikkel en goud en voldoet aan de normen RoHS 2.0 en REACH.

Conclusies
ENIG is een prima keuze voor hoogwaardige elektronica, met ongeëvenaarde vlakheid, corrosiebestendigheid en lasbaarheid.en ontwerpeigenschappen voor vervaardigingVoor projecten waar prestaties en levensduur van belang zijn, van 5G-basisstations tot levensreddende medische apparaten, is ENIG niet alleen een oppervlakteafwerking.Het is een investering in betrouwbaarheid..