ENEPIG در مقابل ENIG: انتخاب سطح مناسب PCB برای برنامه شما

در تولید PCB، پایان سطح یک عنصر مهم است که اغلب نادیده گرفته می شود که بر قابلیت جوش، مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت اطمینان طولانی مدت تأثیر می گذارد.دو مورد از محبوب ترین پایان کار با عملکرد بالا ENIG (طلای غوطه ور شدن نیکل بدون برق) و ENEPIG (طلای غوطه ور شدن نیکل بدون برق)در حالی که هر دو از لایه های نیکل و طلا استفاده می کنند، ساختارهای متمایز آنها را برای کاربردهای خاص از الکترونیک مصرفی تا سیستم های هوافضا مناسب تر می کند.

این راهنما تفاوت های بین ENEPIG و ENIG را تجزیه و تحلیل می کند و ترکیب، فرآیندهای تولید، ویژگی های عملکردی و موارد استفاده ایده آل آنها را مقایسه می کند.این که آیا شما اولویت بندی هزینه، قابلیت جوش یا مقاومت در برابر محیط های خشن، درک این پایان به شما کمک می کند تا تصمیمات آگاهانه ای را که با نیازهای PCB شما مطابقت دارند، اتخاذ کنید.

ENIG و ENEPIG چیست؟
هر دو ENIG و ENEPIG پوشش های سطحی مبتنی بر غوطه ور شدن هستند که برای محافظت از آثار مس از اکسیداسیون در حالی که یک سطح قابل جوش فراهم می کنند طراحی شده اند. ساختار لایه دار آنها را متمایز می کند:

ENIG (طلای غوطه ور کردن نیکل بدون برق)
ENIG شامل دو لایه است که بر روی پد های مس افشا شده اعمال می شود:

a.نیکل بدون برق (Ni): یک لایه با ضخامت 515μm که به عنوان یک مانع بین مس و طلا عمل می کند و از انتشار جلوگیری می کند. این سخت و مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند.
b. طلا غوطه ور (Au): یک لایه نازک 0.05 ‰ 0.2μm که از نیکل در برابر اکسیداسیون محافظت می کند و قابلیت جوش عالی را تضمین می کند.

ENEPIG (نیکل بدون برق بدون برق طلا غوطه ور شدن پالادیوم)
ENEPIG یک لایه پالادیوم را به ساختار اضافه می کند و یک پایان سه لایه ای ایجاد می کند:

a.نیکل بدون برق (Ni): ضخامت 515μm، مشابه ENIG، به عنوان یک مانع پایه.
ب.پالادیوم بدون الکترو (Pd): یک لایه 0.1μμm بین نیکل و طلا که مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می دهد و از انتشار نیکل-طلای جلوگیری می کند.
c. طلا غوطه ور (Au): ضخامت 0.05 ‰ 0.2μm، مشابه ENIG، اما با چسبندگی بهبود یافته به لطف لایه پالادیوم.

چگونه ENIG و ENEPIG تولید می شوند
فرآیندهای تولید برای این فرآوری ها شباهت هایی دارند اما در مراحل کلیدی متفاوت هستند که بر عملکرد آنها تأثیر می گذارد:

فرآیند تولید ENIG
1تمیز کردن: سطوح مس برای حذف روغن ها، اکسید ها و آلاینده ها تمیز می شوند.
2میکروچینگ: یک چاپ اسید ملایم باعث ایجاد یک سطح مس خشن برای بهبود چسبندگی نیکل می شود.
3.ترسب نیکل بدون برق: نیکل از طریق یک واکنش شیمیایی (بدون برق) ترسب می شود و یک لایه یکنواخت را بر روی مس تشکیل می دهد.
4.زرق و برق: طلا جایگزین نیکل در سطح از طریق یک واکنش گالوانیکی می شود و یک لایه محافظ نازک ایجاد می کند.

فرآیند تولید ENEPIG
1تمیز کردن و میکروچاپ کردن: مانند ENIG برای آماده سازی سطح مس.
2.ترسب نیکل بدون الکترو: مشابه ENIG است که لایه پایه را تشکیل می دهد.
3.پلادیوم بدون برق: پالادیوم به صورت شیمیایی بر روی نیکل قرار می گیرد و مانع از واکنش نیکل با طلا می شود.
4.زرق و برق طلا: طلا جایگزین پالادیوم در سطح می شود، با لایه پالادیوم تضمین چسبندگی قوی تر از ENIG.

تفاوت های کلیدی در عملکرد
اضافه کردن پالادیوم به ENEPIG، ویژگی های عملکردی متمایزی را در مقایسه با ENIG ایجاد می کند:
1. قابل سولدر شدن
ENIG: قابلیت جوش اولیه عالی است، اما نیکل می تواند در طول زمان، به ویژه با جوش های بدون سرب (به عنوان مثال، SAC305) ، ترکیبات بین فلزی شکننده (IMC) را با جوش ایجاد کند.این می تواند قدرت مفصل را در کاربردهای دمای بالا کاهش دهد.
ENEPIG: لایه پالادیوم به عنوان یک بافر عمل می کند، تشکیل IMC را کند می کند و حتی پس از چرخه های چندگانه (تا 5 ′′ 10 در مقابل 3 ′′ 5 برای ENIG) ، قابلیت جوش را حفظ می کند.این باعث می شود آن را ایده آل برای PCBs نیاز به کار مجدد و یا چندین مرحله مونتاژ.

2مقاومت در برابر خوردگی
ENIG: نیکل مقاومت خوردگی خوبی را فراهم می کند، اما سوراخ های فلزی در لایه نازک طلا می توانند نیکل را در معرض رطوبت قرار دهند، که منجر به نقایص black pad نقایص نیکل خوردگی شده می شود که قابلیت جوش را کاهش می دهد.
ENEPIG: پالادیوم سوراخ های فلزی را در لایه طلا پر می کند و در برابر خوردگی بیشتر از نیکل مقاوم است و خطر سیاه پوش را 70٪ تا 80٪ کاهش می دهد.الکترونیک دریایی).

3قابلیت اتصال سیم
ENIG: برای اتصال سیم طلا قابل قبول است (معمولا در بسته بندی نیمه هادی) ، اما لایه نازک طلا می تواند با پیوند های متعدد از بین برود.
ENEPIG: لایه پالادیوم چسبندگی طلا را افزایش می دهد و آن را مناسب برای پیوند طلا و سیم آلومینیوم می کند. این تعداد پیوند بالاتر (1000+ در مقابل 500 ¢ 800 برای ENIG) را بدون تخریب پشتیبانی می کند.

4. هزینه
ENIG: هزینه پایین تر به دلیل مواد و مراحل کمتر، به طور معمول 10٪ تا 20٪ ارزان تر از ENEPIG برای حجم PCB معادل است.

ENEPIG: لایه پالادیوم هزینه های مواد و پردازش را افزایش می دهد، که باعث می شود گران تر شود اما اغلب به دلیل افزایش قابلیت اطمینان توجیه می شود.

جدول مقایسه ای: ENIG در مقابل ENEPIG

کاربردهای ایده آل برای ENIG
تعادل عملکرد و هزینه ENIG آن را برای بسیاری از کاربردهای رایج مناسب می کند:
1الکترونیک مصرفی
تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها و تبلت ها: ENIG مقاومت مناسب در برابر خوردگی را برای استفاده در محیط داخلی فراهم می کند و از اجزای باریک (0.4 میلی متر BGA) با هزینه کمتری پشتیبانی می کند.
پوشیدنی ها: لایه نازک طلا برای دستگاه های کوچک و کم مصرف که به ندرت بازکاری می شوند، مناسب است.

2کنترل های صنعتی
PLC ها و سنسورها: ENIG با دمای متوسط (تا 125 درجه سانتیگراد) و قرار گرفتن گاه به گاه در معرض گرد و غبار یا رطوبت مقابله می کند و این باعث می شود که گزینه ای مقرون به صرفه برای محیط های کارخانه باشد.

3. نمونه سازي با حجم کم
هزینه های پایین تر ENIG و دسترسی گسترده آن را برای نمونه های اولیه و تولید دسته های کوچک، که در آن قابلیت اطمینان طولانی مدت کمتر از بودجه مهم است، ایده آل می کند.

کاربردهای ایده آل برای ENEPIG
عملکرد برتر ENEPIG باعث می شود که هزینه های بالاتر آن در محیط های سخت باشد:
1هوافضا و دفاع
سیستم های هواپیمایی و رادارENEPIG در برابر خوردگی ناشی از رطوبت و اسپری نمک (مهم برای کاربردهای هوا و دریایی) مقاومت می کند و در طول چرخه های دمای شدید (-55 °C تا 125 °C) قابل سولدر است.

2دستگاه های پزشکی
تجهیزات قابل کاشت و تشخیصی: لایه پالادیوم از نقص های پد سیاه جلوگیری می کند، اطمینان از سازگاری زیستی و قابلیت اطمینان طولانی مدت در محیط های استریل یا مایعات بدن.

3الکترونیک خودرو با قابلیت اطمینان بالا
ماژول های قدرت ADAS و EV: ENEPIG در برابر دمای زیر هود (تا 150 ° C) و چرخه های گرمایی مکرر مقاومت می کند و خطر شکست مفصل جوش در سیستم های ایمنی حیاتی را کاهش می دهد.

4کاربرد های اتصال سیم
بسته بندی نیمه هادی و ماژول های RF: سازگاری ENEPIG با اتصال سیم آلومینیوم و تعداد پیوند بالاتر آن را برای دستگاه های فرکانس بالا (5G، رادار) ایده آل می کند.

تصورات غلط رایج
A.ENEPIG همیشه از ENIG بهتر است: درست نیست ENIG برای بسیاری از برنامه ها کافی است و هزینه پایین تر آن یک مزیت در بازارهای حساس به قیمت است.
B. نقص پد سیاه ENIG اجتناب ناپذیر است: کنترل مناسب فرآیند (به عنوان مثال، حفظ شیمی حمام، محدود کردن ضخامت طلا) خطر پد سیاه را به < 1٪ در تولید با تمرکز بر کیفیت کاهش می دهد.
ج.پالادیوم در ENEPIG آن را بیش از حد گران می کند: برای برنامه های کاربردی با قابلیت اطمینان بالا، طول عمر طولانی تر ENEPIG و کاهش هزینه های بازسازی اغلب قیمت اولیه بالاتر آن را جبران می کند.

چگونه بین ENIG و ENEPIG انتخاب کنیم
برای تصمیم گیری این عوامل را در نظر بگیرید:

1الزامات قابلیت اطمینان: اگر PCB شما در محیط های خشن (رطوبت، نمک، دمای شدید) کار می کند یا نیاز به جریان های متعدد دارد، ENEPIG ارزش سرمایه گذاری را دارد.
2حساسیت به هزینه: برای الکترونیک مصرفی یا پروژه های کم حجم که قابلیت اطمینان بلند مدت ثانویه است، ENIG ارزش بهتری را ارائه می دهد.
3نیازهای مونتاژ: ENEPIG برای PCB ها که نیاز به کار مجدد، اتصال سیم یا جوش های بدون سرب دارند (که نیکل را بیشتر از جایگزین های سرب) ترجیح می دهند.
4استانداردهای صنعت: هوافضا (AS9100) و پزشکی (ISO 13485) اغلب ENEPIG را برای افزایش قابلیت اطمینان خود، در حالی که الکترونیک مصرفی ممکن است ENIG را بپذیرد.

سوالات عمومی
س: آیا می توان ENIG و ENEPIG را در یک PCB استفاده کرد؟
A: بله، اگرچه نادر است. برخی از طرح ها از ENIG برای پد های غیر حیاتی و ENEPIG برای مناطق با قابلیت اطمینان بالا (به عنوان مثال، کانکتورهای برق) استفاده می کنند، اما این باعث افزایش پیچیدگی تولید می شود.

س: پایان ENIG و ENEPIG تا چه مدت در انبار باقی می ماند؟
A: ENIG دارای یک عمر 6 تا 12 ماه در شرایط کنترل شده (30 ° C، 60٪ RH) است، در حالی که ENEPIG این مدت را به دلیل لایه پالادیوم به 12 تا 18 ماه افزایش می دهد.

سوال: آیا ENEPIG با جوش های بدون سرب سازگار است؟
A: بله، و عملکرد بهتری نسبت به ENIG با جوش های بدون سرب (به عنوان مثال، SAC305) دارد، زیرا پالادیوم تشکیل بین فلزی شکننده را کاهش می دهد.

سوال: چه چیزی باعث ایجاد تکه سیاه در ENIG می شود؟
ج: بیش از حد حک کردن در هنگام سپرده گذاری طلا یا آلودگی در حمام طلا می تواند نیکل متخلخل را ایجاد کند، که در معرض رطوبت خوردگی می کند (سیاه می شود).

س: آیا ENEPIG می تواند برای قطعات کم پیچ (≤0.3mm pitch) استفاده شود؟
A: بله، ساختار لایه ی یکنواخت آن را برای BGA ها و QFP های باریک مناسب می کند و اغلب ENIG را در جلوگیری از پل های جوشنده از بین می برد.

نتیجه گیری
ENIG و ENEPIG هر دو پایان سطح با کیفیت بالا هستند، اما ساختارهای متمایز آنها را برای کاربردهای خاص مناسب تر می کند. ENIG در سناریوهای حساس هزینه، داخلی یا کم بازسازی برجسته است.,در حالی که لایه پالادیوم ENEPIG® مقاومت در برابر خوردگی، قابلیت جوش و قابلیت اطمینان عالی را برای محیط های خشن و سیستم های با عملکرد بالا فراهم می کند.

با هماهنگی انتخاب شما با شرایط عملیاتی PCB، الزامات مونتاژ و بودجه، شما عملکرد مطلوب و طول عمر را تضمین خواهید کرد.تصمیم به تعادل هزینه و ریسک می رسد، در حالی که ENEPIG خطر شکست در برنامه های کاربردی حیاتی را کاهش می دهد.