Il y a beaucoup de Finition de surface PCB techniques pour garantir des performances optimales et augmenter la durée de vie.
Le guide d'aujourd'hui se concentre sur la technique de surface ENIG - continuez à lire pour en savoir plus.
- Qu'est-ce qu'ENIG dans PCB?
- Quelles sont les étapes du processus de placage ENIG ?
- Quels sont les avantages des PCB ENIG ?
- Quels sont les inconvénients des PCB ENIG ?
- Qu'est-ce qu'ENIG RoHS ?
- Le placage ENIG est-il sans plomb ?
- Quels matériaux sont utilisés dans le placage ENIG ?
- Quelle est la comparaison entre ENIG et HASL Finish en PCB ?
- Quelle est l'épaisseur du placage ENIG ?
- Qu'est-ce qu'un Black Pad dans ENIG PCB ?
- Existe-t-il une différence entre le placage ENIG et ENEPIG dans les PCB?
- Quels sont les problèmes de soudabilité d'ENIG et comment pouvez-vous les résoudre ?
- Quelle est la durée de conservation du PCB ENIG ?
- Quelles sont les normes des PCB ENIG ?
- Comment le placage ENIG et le placage à l'or dur se comparent-ils?
- Quelles sont les bonnes façons de manipuler les PCB ENIG ?
- Qu'est-ce que la cuisson ENIG PCB?
- Que devez-vous prendre en compte lors de la détermination de la finition de surface du circuit imprimé ?
- Comment ENIG PCB peut-il s'oxyder?
- À quoi devez-vous faire attention dans le placage ENIG ?
Qu'est-ce qu'ENIG dans PCB?
Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) est une forme de placage de surface des PCB qui les protège de la corrosion et d'autres défauts.
Il se compose d'un revêtement métallique à double couche où une fine couche d'or recouvre une couche de nickel autocatalytique.
Le nickel autocatalytique protège les pastilles de cuivre de l'oxydation et fournit une bonne surface de soudure pour les composants.
L'or aide à protéger le nickel de l'oxydation, en particulier pendant le stockage.
Cela facilite une performance électrique exceptionnelle et durable du PCB qui dure de nombreuses années.
Cette méthode de placage domine le marché dans l'industrie des PCB, grâce à la conformité RoHS et à sa polyvalence avec l'assemblage de composants.
Quelles sont les étapes du processus de placage ENIG ?
Pour obtenir une finition ENIG sur votre PCB, vous devez suivre plusieurs étapes.
Pour chacune de ces étapes, vous avez besoin d'une conception, d'un contrôle et d'une surveillance prudents pour obtenir une finition souhaitable.
Les étapes du processus comprennent ;
Activation du Cuivre
- Pour cette étape, l'objectif est de rendre la couche de cuivre active pour le dépôt autocatalytique de nickel.
Le PCB subit d'abord un processus de nettoyage.
Le nettoyage aide à éliminer la poussière, les empreintes digitales, les résidus d'oxydation et à mouiller davantage la surface pour éliminer l'air emprisonné dans les trous traversants.
- Une micro-gravure s'ensuit pour décaper une couche de cuivre et modifier sa topographie.
Il faut examiner attentivement la base de micro-mordançage dont le sulfurique/peroxyde est le meilleur choix.
Vous devez surveiller et maintenir le temps de séjour, la température de fonctionnement, la durée de vie du bain et l'appoint pour que cette étape soit efficace.
- Un bon rinçage succède au micro-mordançage pour éliminer tout résidu.
En effet, ils provoquent une oxydation qui interfère avec les dépôts de catalyseurs au palladium lors du processus suivant.
Vous pouvez également faire intervenir un pré-trempage de catalyseur pour éliminer l'eau de rinçage, les traces d'oxydation et pour acidifier la surface.
- La surface subit en outre un bain de catalyseur constitué de sulfate de palladium dans de l'acide sulfurique à faible pH.
Ce bain crée une base pour laquelle le nickel et plus tard l'or vont se déposer.
Vous devez vous assurer d'un bon rinçage de la surface après le bain pour éviter les résidus de palladium dans l'étape de nickel autocatalytique.
Nickel chimique
- Cette étape implique l'utilisation de sulfate de nickel pour générer de l'hypophosphite de nickel et de sodium comme agent réducteur.
L'hypophosphate distribue les électrons nécessaires pour réduire l'ion nickel en nickel métallique. De plus, la température spécifique pour faciliter cette réaction doit être comprise entre 175 °F et 185 °F dans une solution à pH faiblement acide.
- Cela finit par déposer une couche de nickel sur la surface du cuivre. Le nickel sert de couche préventive qui protège le cuivre de la réaction avec d'autres composants, y compris l'or.
Immersion Or
Dans cette étape, l'oxydation du nickel-métal en ion nickel produit des électrons qui facilitent la réduction de l'or dans une solution.
Ces électrons réduisent les ions d'or en une couche métallique d'or cohérente protégeant le nickel jusqu'au processus de brasage.
L'épaisseur d'or doit correspondre à des critères précis pour permettre au nickel de conserver sa soudabilité.
Quels sont les avantages des PCB ENIG ?
Les avantages de ce type de finition sont nombreux.
Certains des avantages qui en font l'une des méthodes de placage les plus fiables sont;
Bonne surface plane
Ce type de placage permet d'obtenir une couche plane et uniforme qui permet au PCB d'être compatible avec des composants de surface complexes.
Certains des composants qui nécessitent une telle planéité de surface sont le montage d'un réseau de grille à billes (BGA) et les puces retournées.
Résistance à l'oxydation
La couche d'or par immersion empêche la surface du nickel de toute oxydation.
Cela limite les risques de corrosion sur la carte. Cette propriété prolonge la durée de conservation du PCB.
Performances électriques exceptionnelles
Ce type de finition de surface facilite une bonne conduction électrique entre les composants de la carte.
Cela en fait un meilleur choix que les fabricants choisiraient de comparer à d'autres types de finition.
Résiste aux hautes températures
L'ENIG possède une bonne propriété de diffusion thermique lui permettant de résister à des conditions de températures extrêmes.
Cette propriété lui permet de préserver la fonctionnalité du PCB quelles que soient les conditions environnementales, le rendant ainsi fiable.
Durée de conservation prolongée
Ce placage protège votre PCB de tout défaut externe, y compris les corrosions, lui permettant de durer plus longtemps avant son utilisation.
Vous pouvez les conserver pendant 12 mois en moyenne ou plus.
Sans plomb
Cette méthode de finition n'utilise pas de plomb dans aucune de ses étapes de processus.
Par conséquent, vous éliminez l'exposition au plomb, une substance nocive et mortelle pour les êtres humains.
Idéal pour les trous traversants métallisés (PTH)
Le placage ENIG fournit une surface de soudure parfaite, ce qui permet aux fabricants de travailler efficacement sur les trous métallisés.
Polyvalent avec les produits électroniques
Cette finition de surface est largement adaptée à une utilisation sur des produits électroniques.
Sa facilité d'ajustement précis et ses performances fiables le rendent souhaitable pour les ordinateurs, les smartphones, les appareils médicaux, etc.
Conforme RoHS
Cette forme de finition de surface satisfait à toutes les exigences RoHS (Restrictions of Hazardous Substances) pour la fabrication de PCB.
Les fabricants utilisent donc largement cette méthode de placage lors de la fabrication de cartes de circuits imprimés.
Quels sont les inconvénients des PCB ENIG ?
Ce type de placage PCB a sa part de lacunes. Certains de ses inconvénients sont :
- C'est un processus coûteux par rapport à d'autres types de finition de surface. C'est parce qu'il suit un processus complexe pour arriver au résultat.
- Il n'est pas retravaillable une fois que vous rencontrez des défauts, ce qui le rend difficile à réparer.
- Il subit également une perte de signal lorsque vous l'utilisez pendant une longue période. Cela peut affecter les performances générales de votre appareil, en particulier pour les applications d'intégrité du signal.
- Il est susceptible de présenter un tampon noir qui est une accumulation de phosphore entre les couches d'or et de nickel.
Cela peut en outre provoquer une fracturation de la surface et un dysfonctionnement des connexions.
Qu'est-ce qu'ENIG RoHS ?
Les Restrictions relatives aux substances dangereuses (RoHS) sont une réglementation limitant l'utilisation de substances dangereuses dans les appareils électriques et électroniques.
Dix substances toxiques, dont le plomb, le mercure, le cadmium, le chrome hexavalent, etc., relèvent de cette restriction.
L'utilisation de ces substances pour finir votre PCB présente un risque élevé pour la santé des fabricants et des consommateurs.
La finition de surface ENIG est conforme à RoHS, ce qui signifie qu'ils peuvent être utilisés et manipulés en toute sécurité sans grand risque.
Le placage ENIG est-il sans plomb ?
Oui, ce type de placage est sans plomb.
Il est conforme à la directive RoHS pour la fabrication des PCB, ce qui le rend respectueux de l'environnement et offre un large champ d'utilisation.
Cette finition de surface jouit également d'une grande prédominance dans l'industrie des PCB en raison de cette caractéristique.
Quels matériaux sont utilisés dans le placage ENIG ?
Il existe deux principaux matériaux que les fabricants utilisent dans ce type de placage de PCB, à savoir le nickel et l'or.
Le nickel subit une réaction chimique autocatalytique dans un bain liquide formant une couche de nickel à la surface du cuivre.
Cette couche de nickel autocatalytique empêche la surface de cuivre d'entrer en contact avec des composés susceptibles de provoquer une oxydation.
Une couche d'or supplémentaire protège la couche de nickel de l'oxydation pendant le stockage et offre également une faible résistance de contact.
Quelle est la comparaison entre ENIG et HASL Finish en PCB ?
Ce sont deux méthodes de placage de surface différentes que vous pouvez utiliser pour finir votre PCB. Ils se comparent de la manière suivante ;
- ENIG est une méthode assez complexe pour plaquer votre PCB, ce qui le rend plus cher. D'autre part, HASL est une méthode simple et conviviale.
- ENIG est une méthode respectueuse de l'environnement car elle n'utilise pas de composés dangereux tels que le plomb, elle est donc conforme à RoHS. Au contraire, le revêtement HASL contient du plomb exigeant une manipulation spéciale et vous ne pouvez pas l'utiliser pour les produits conformes RoHS.
- Lorsqu'il s'agit de retravailler, vous pouvez facilement retravailler un PCB de finition HASL sans aucune difficulté. ENIG est assez difficile à subir des retouches en cas de dommages causés dessus.
- ENIG a une bonne diffusion thermique et peut supporter des températures élevées. HASL de l'autre côté n'est pas capable de résister à des températures élevées et peut conduire à des cartes défectueuses.
- ENIG est plus adapté lorsque vous travaillez avec des trous métallisés sur votre carte, tandis que HASL ne convient pas à cela.
- ENIG fournit une surface plane, ce qui la rend idéale pour le placement des composants de la technologie de montage en surface (SMT). La surface HASL est incohérente, ce qui la rend inadaptée au SMT.
Quelle est l'épaisseur du placage ENIG ?
L'obtention d'une fine couche plate cohérente pour le nickel et l'or est essentielle lors de la fabrication de PCB avec finition ENIG.
Vous devez surveiller en permanence le processus, en particulier lorsque vous vous baignez dans une solution liquide pour y parvenir.
Les deux couches doivent également être différentes dans leur dimension d'épaisseur.
La couche de nickel autocatalytique doit atteindre une épaisseur comprise entre 4 et 7 µm.
Alors que la couche d'or devrait varier de 0.05 à 0.23 µm.
Qu'est-ce qu'un Black Pad dans ENIG PCB ?
C'est l'un des problèmes de fabrication qui se produisent lors du placage avec la finition ENIG.
Cette condition survient lorsque le bain de nickel contient un excès de phosphore conduisant à la corrosion de la couche de nickel.
Le tampon noir peut également apparaître lorsqu'il y a un dépôt d'or excessif sur le nickel lors du processus d'immersion.
Il est difficile de détecter ou de voir le tampon noir sur la carte lorsque le processus de placage est terminé.
Cela conduit également à des joints de soudure défectueux qui se fissurent en cas de contrainte.
Cela finit par être un résultat irréparable et coûteux pour les fabricants.
Existe-t-il une différence entre le placage ENIG et ENEPIG dans les PCB?
Oui, ces deux méthodes de placage diffèrent à plusieurs égards. Certaines de leurs différences incluent;
- ENIG introduit une couche d'or par immersion directement au-dessus de sa couche de nickel autocatalytique. Au lieu de cela, ENEPIG a une couche supplémentaire de palladium autocatalytique entre le nickel et la couche d'or finale.
- L'ENIG est susceptible de subir un tampon noir en raison de la corrosion limite entre le nickel et l'or par immersion. En revanche, ENEPIG est exempt de ce défaut car il introduit du palladium entre les couches d'or et de nickel.
- L'ENIG est un contraste moins coûteux que l'ENIG en raison de l'introduction du palladium comme ingrédient supplémentaire.
- Pour les liaisons par fil telles que l'or, ENEPIG est plus fiable que ENIG.
Quels sont les problèmes de soudabilité d'ENIG et comment pouvez-vous les résoudre ?
Certains problèmes surviennent avec la soudure des joints de soudure ENIG.
Parmi ces questions comprennent; Fissures de joint non mouillantes et de soudure qui provoquent une rupture de continuité électrique.
Ces problèmes peuvent survenir lors du processus d'assemblage du montage en surface ou lorsqu'un client utilise le produit.
La principale cause de ces problèmes est la corrosion de la couche de nickel communément appelée tampon noir.
Cela affecte le processus de refusion de la soudure.
Pour éviter le tampon noir, vous devez prendre les mesures suivantes ;
- Contrôler le niveau de pH du bain de nickel autocatalytique.
- Analysez la teneur en stabilisant que vous utilisez dans le bain de nickel autocatalytique.
- Pendant l'immersion de l'or, surveillez de près le processus pour garder son épaisseur aussi idéale que possible.
Quelle est la durée de conservation du PCB ENIG ?
Lorsque vous utilisez ce type de finition de surface, vous pouvez conserver votre PCB en stockage pendant 12 mois en moyenne.
Ce type de placage a une durée de conservation plus longue par rapport aux autres méthodes de finition dans l'industrie des PCB.
Quelles sont les normes de PCB ENIG?
Plusieurs normes concernent ce type de finition de surface.
En voici certaines :
Norme CIB 4552A
Cet ensemble de normes traite des spécifications de performance pour les épaisseurs de placage ENIG.
Il spécifie les critères d'acceptation pour ses applications, y compris le soudage, le soudage par fil et la finition des contacts pour les PCB.
IPC-7095D-AM1
Cette norme couvre la conception et la fabrication des technologies Ball Grid Array (BGA) et BGA à pas fin (FBGA).
Il se concentre sur les problèmes d'inspection, de réparation et de fiabilité auxquels les cartes de circuits imprimés utilisant ces boîtiers peuvent être confrontées.
Comment le placage ENIG et le placage à l'or dur se comparent-ils?
Ces deux formes de finition PCB ont des caractéristiques différentes.
Ils se comparent de la manière suivante ;
- Dans ENIG, il faut une réaction chimique pour permettre la fixation de la couche d'or à la couche de nickel. Alors que dans le placage à l'or dur, l'attachement à l'or se fait par placage.
- L'épaisseur de l'ENIG et du placage à l'or dur varie. La couche d'or dur est plus épaisse par rapport à l'ENIG qui est plus mince.
- Le coût de la finition de surface ENIG est relativement inférieur à celui du placage à l'or dur.
- L'ENIG est plus facile à souder, tandis que le placage à l'or dur ne convient pas à la soudure car il provoque des défauts de soudure.
- Vous êtes susceptible de subir un court-circuit avec de l'or dur en raison de sa disposition dense. En revanche, ENIG limite cela car il n'a que du nickel-or sur les pads.
Quelles sont les bonnes façons de manipuler les PCB ENIG ?
Cette finition nécessite une manipulation appropriée car elle est sujette à l'oxydation et à la corrosion due à l'exposition à l'humidité et à l'humidité.
Son oxydation conduit à un mauvais mouillage après brasage, ce qui provoque des défauts tels que des joints défectueux entraînant une défaillance de la carte.
L'huile et la sueur des mains humaines peuvent également provoquer un ternissement.
Une bonne manipulation de impliquerait donc; porter des gants et ranger le circuit imprimé dans un emballage hermétique pour éviter l'oxydation.
Qu'est-ce que la cuisson ENIG PCB?
Il s'agit d'un processus de chauffage des PCB de finition ENIG dans un four, dans le but d'éliminer l'humidité.
Ce processus est entrepris avant le montage en surface des cartes.
Il est important de noter que la cuisson peut également endommager votre planche si vous négligez les bonnes conditions.
Vous devriez toujours consulter votre fabricant pour vous guider sur les conditions appropriées à respecter avant de cuire votre planche.
Que devez-vous prendre en compte lors de la détermination de la finition de surface du circuit imprimé ?
Choisir la bonne finition est une décision importante que vous devez prendre avant de fabriquer votre planche.
Certains des facteurs clés à considérer sont;
- Environnement d'application pour votre produit final.
- Composants que vous installerez.
- Prix
- La conformité RoHS
- Durée de conservation
- Résistance à la chaleur
- Résistance aux chocs/chutes
- Volume de production
- Volume et débit
Comment ENIG PCB peut-il s'oxyder?
L'oxydation de ces PCB peut se produire dans certaines conditions, notamment ;
- Si la densité de l'or et du nickel tombe en dessous des exigences de la finition ENIG, ils deviennent poreux et provoquent une oxydation.
- Une mauvaise manipulation à mains nues, des plans de travail sales et un mauvais stockage peuvent également entraîner une oxydation.
À quoi devez-vous faire attention dans le placage ENIG ?
Il y a plusieurs facteurs auxquels vous devez prêter une attention particulière avec ce type de finition de surface.
Certains d'entre eux comprennent;
Prix
Cette méthode de finition utilise des matériaux tels que l'or dans son processus qui est coûteux.
D'autre part, cette méthode de revêtement n'est pas non plus retravaillable une fois que des défauts existent sur eux.
Par conséquent, le coût de production devient sensible car il peut grimper énormément.
Tampons noirs
Cela peut se produire à certains égards si vous ne surveillez pas de près le processus de placage.
Il n'est pas non plus facilement détectable et visible et peut entraîner des problèmes de soudabilité.
Par conséquent, faites très attention à éviter l'existence d'un tampon noir dans votre PCB.
En fonction de vos besoins spécifiques, Venture Electronics propose une gamme de finitions de surface de PCB.
Contactez-nous pour tous vos besoins de fabrication de circuits imprimés.
