ENIG Diğer PCB Yüzey Bitirmeleri Karşısında: Neden Dondurma Altını Öne Çıkıyor

Elektroless Nikel Immersion Gold (ENIG), güvenilirliği, solderability ve yüksek performanslı elektroniklerle uyumluluğu nedeniyle değerlendirilen bir premium PCB yüzey finişi olarak ün kazanmıştır.Ama HASL gibi alternatiflerle, daldırma teneke, OSP ve daldırma gümüşü piyasada rekabet ederken, doğru bitirmeyi seçmek maliyet, performans ve uygulama ihtiyaçlarını dengelemeye bağlıdır.Bu kılavuz, ENIG'i diğer yaygın PCB yüzey bitirme ile karşılaştırır, güçlü, zayıf noktalarını ve ideal kullanım durumlarını ayrıştırarak mühendislere ve alıcılara projeleri için bilinçli kararlar vermelerine yardımcı olur.

Önemli Önemli Noktalar
1.ENIG, tıbbi, havacılık ve yüksek güvenilirlik elektronikleri için ideal hale getiren, çoğu bitirme ile karşılaştırıldığında üstün kaynaklanabilirlik, korozyon direnci ve raf ömrü (> 1 yıl) sunar.
2Düz yüzeyi (± 2μm toleransı) ince tonlama bileşenlerini (≤ 0.4mm tonlama) destekler ve yoğun tasarımlarda HASL'lerin düz olmayan bitimini (± 10μm) geçer.
3ENIG, HASL veya OSP'den 1,5-2,5 kat daha pahalı olsa da, uzun vadeli güvenilirliği kritik uygulamalardaki alan arızalarını% 60 oranında azaltır.
4Tek bir finiş tüm ihtiyaçlara uymuyor: HASL düşük maliyetli tüketici elektroniği, kurşunsuz endüstriyel sistemlerde daldırma teneke ve kısa ömürlü, yüksek hızlı cihazlarda OSP'de üstünlük kazanıyor.

ENIG Nedir?
ENIG, kimyasal çöküntü yoluyla bakır PCB bantlarına uygulanan iki katmanlı bir yüzey finişidir (elektrik gerektirmez):

1Nikel tabakası (36μm): Bakır ve altın arasında bir bariyer olarak hareket eder, bakırın lehimli eklemlere yayılmasını önler ve mekanik dayanıklılığı artırır.
2Altın tabakası (0,05 ‰ 0,2 μm): Nikel'i oksidasyondan koruyan, uzun süreli kaynaklılığı sağlayan ince, saf altın kaplaması.

Elektroless nikel çöküntüsü, küçük veya yoğun bir şekilde yerleştirilmiş parçalar üzerinde bile yumuşak bir şekilde kaplama için kimyasal bir banyo kullanır.Denizaltı, nikkel katmanının yerini bir redoks reaksiyonu ile alır., tutarlı bitirme.

ENIG'in Diğer PCB Yüzey Bitirmelerine Nasıl Karşılaştırıldığı
Her yüzey kaplaması, belirli uygulamalara uyarlanmış benzersiz özelliklere sahiptir.

Derin Dalış: ENIG vs. Alternatifler
1. ENIG vs. HASL (Sıcak Hava Levhesi Düzleştirme)
HASL, en uygun maliyetli bitirme yöntemidir ve erimiş lehim kullanır (kurşunsuz Sn-Cu veya geleneksel Sn-Pb).

a.ENIG Avantajları:
Düzlük: 0.4 mm tonlama BGA'ları veya QFNs HASL için kritik olan düz olmayan yüzey (peçmen menisküsü nedeniyle) ince tonlama tasarımlarında köprü riski % 40 artırır.
raf ömrü: ENIG'in altın tabakası oksidasyona süresiz direnirken, HASL'in lehimleri 12+ ay boyunca lekelenir ve lehimlenebilirliği azaltır.
Yüksek Sıcaklık Performansı: ENIG, 300 ° C + geri akış döngülerine dayanabilir (otomotiv kabuk altındaki elektronik için idealdir), HASL ise 260 ° C'nin üzerinde lehimleme toplanması riskini taşır.

b.HASL Avantajları:
Maliyet: ENIG'den %50~60% daha ucuz, bu da büyük bileşenlere (≥0.8mm pitch) sahip yüksek hacimli tüketici elektroniği (örneğin, TV'ler, yönlendiriciler) için idealdir.
Dayanıklılık: Daha kalın lehim tabakası (5 ′′ 25μm), ENIG ′′ ince altından daha iyi çiziklere karşı dayanıklıdır ve düşük maliyetli montajda manuel kullanım için kullanışlıdır.

c.En iyi şekilde:
Tıbbi cihazlar, havacılık sensörleri, 5G baz istasyonları.
HASL: Düşük maliyetli aletler, LED aydınlatma ve büyük bantlar.

2. ENIG vs. Daldırma Teneke
Dondurma teneke, kimyasal reaksiyon yoluyla ince bir saf teneke tabakası biriktirir ve düz, kurşunsuz bir bitki sunar.

a.ENIG Avantajları:
Teneke Bıyık Direnci: ENIG'de nemli ortamlarda (≥ 60% RH) daldırma teneke ile ilgili bir endişe olan iletken teneke bıyık (kısa şortlara neden olan küçük filamentler) riski yoktur.
Korozyona Direnci: ENIG, deniz veya endüstriyel kullanım için kritik olan daldırma çini için 300 saatten fazla tuz püskürtmesi (ASTM B117) karşısında 1.000+ saat hayatta kalır.
Lehimleme Eklemleri Güvenilirliği: ENIG'in nikel tabakası, titreşim eğilimli cihazlarda (örneğin, dronlar) eklem arızasını azaltarak lehimle daha güçlü metallerarası bağlar oluşturur.

b.Denizaltı teneke avantajları:
Maliyeti: ENIG'den %30~40% daha ucuz, orta sınıf endüstriyel denetim cihazları için uygun olan benzer düzlükte (0,5 mm mesafe).
Kurşunsuz Uygunluk: Saf teneke, nikelsiz sıkı RoHS standartlarını karşılar ve nikel kısıtlamaları olan pazarlara (örneğin bazı tıbbi cihazlar) çekici gelir.

c.En iyi şekilde:
ENIG: implant edilebilir tıbbi cihazlar, havacılık PCB'leri.
Denizleme Tin: Otomobil ADAS, endüstriyel motor sürücüleri.

3. ENIG vs. OSP (Organic Solderability Preservative)
OSP, bakırı oksidasyondan koruyan ince bir organik filmdir (benzotriazol türevleri), lehimleme sırasında çözülür ve taze bakırı ortaya çıkarır.

a.ENIG Avantajları:
raf ömrü: ENIG depolanırken >1 yıl sürerken, OSP uzun teslim süreleri olan projeler için kritik olan 3-6 ayda bozulur (örneğin askeri donanım).
Yeniden işleme toleransı: Alan arızalarının onarılmasını kolaylaştıran OSP için 1 ′′ 2 ile karşılaştırıldığında 5+ reflow döngüsünden hayatta kalır.
Çevreye karşı dayanıklılık: OSP nemde veya kimyasallarda çözünürken, ENIG yağlara, temizlik maddelerine ve nemlere karşı dayanıklıdır.

b.OSP Avantajları:
Maliyet: ENIG'den %50~60% daha ucuz, sinyal bütünlüğüne en az etkisiyle, metal katmanların sinyal kaybına neden olduğu yüksek hızlı PCB'ler için idealdir (5G, 100Gbps veri bağlantıları).
Ultra düz yüzey: ± 1μm tolerans, impedans kontrolünü karmaşıklaştırmak için metal katmanı olmayan 0.4mm tonlama bileşenlerine uygundur.

c.En iyi şekilde:
ENIG: Uzun ömürlü, zorlu çevre cihazları (petrol tesisi sensörleri, uydular).
OSP: Kısa ömürlü tüketici elektroniği (akıllı telefonlar, giyilebilir cihazlar), yüksek frekanslı PCB'ler.

4ENIG vs. Immersion Gümüş
Dondurma gümüşü, kimyasal reaksiyon yoluyla ince bir gümüş tabakası biriktirir ve maliyet ve performans dengesini sağlar.

a.ENIG Avantajları:
Tarnish Direnci: Gümüş yüksek nem (> 60% RH) veya kükürt açısından zengin ortamlarda (örneğin, endüstriyel tesisler), solderability'i azaltır.
Lehimlemesi Bağlantı Gücü: ENIG'in nikel-lehimleme bağı gümüş-lehimlemeden% 30 daha güçlüdür ve yüksek titreşimli uygulamalar için kritiktir (örneğin otomotiv motor bölümleri).
Dayanıklılık: Dondurma gümüşü, yüksek voltajlı PCB'lerde "gümüş göçü" (dendrit büyümesi) ile acı çekebilir ve kısa süreli riskler doğurabilir.

b.Denizaltı Gümüşün Avantajları:
Hız: ENIG'den daha hızlı işleme (5-10 dakika karşı 30-45 dakika), zaman hassas projeler için teslim sürelerini azaltır.
Maliyeti: ENIG'den %30~40% daha ucuz, teneke veya telekom ekipmanları (yönlendiriciler, baz istasyonları) için uygun OSP'den daha iyi iletkenlik.

c.En iyi şekilde:
ENIG: Yüksek güvenilirlik, yüksek voltajlı sistemler (EV invertörleri, havacılık).
Denizaltı Gümüş: Telekom, askeri PCB'ler orta nemli.

ENIG ile ortak zorluklar (ve nasıl azaltılır)
ENIG üstün performans sunarken, dikkatli bir üretim gerektiren benzersiz zorlukları vardır:
1Siyah Yastık Kusuru.
Siyah yastık, altının çökmesi sırasında nikelin korozyon geçirdiğinde ortaya çıkar ve nikel-altın arayüzünde kırılgan, kaynaklanamaz bir katman oluşturur.

a. Altın daldırma sırasında nikelin aşırı kazınması.
b. Kirlenmiş altın kaplama hamamları.

Hafifletme:

a.IPC-4552 uyumluluğuna sahip sertifikalı üreticiler kullanın (nikel-altın kaplama standartları).
b. Nikelin bütünlüğünü doğrulamak için ENIG yastıklarının kesimlerini kontrol edin (karalama yok).

2Maliyet.
ENIG'in daha yüksek fiyatı (1.8x2.5x HASL) düşük marjlı ürünler için yasaklayıcı olabilir.

Hafifletme:

a. ENIG'i seçici olarak kullanın: Sadece kritik alanlarda (örneğin, BGA'lar) ve kritik olmayan alanlarda (çapraz iğne) HASL.
b.Büyük hacimli üretim için, üreticilerle toplu fiyatlandırmayı müzakere edin.

3Altın Kalınlığı Kontrolü
Fazla altın (> 0,2 μm) leylenmenin kırılmasına (zayıf eklemler) neden olurken, yetersiz altın (< 0,05 μm) nikel açık bırakır.

Hafifletme:

a. Çoğu uygulama için 0.05 ‰ 0.1μm altın kalınlığı belirtin.
b. QC sırasında kalınlığı doğrulamak için X-ışını floresansı (XRF) kullanın.

Doğru Dönüşümü Nasıl Seçebilirsiniz?
Bir yüzey finişinin seçilmesi 5 önemli faktöre bağlıdır:
1. Bileşen Pitch
a.≤0,4 mm mesafe: ENIG, OSP veya daldırma teneke (düz bitirme).
b.≥0,8 mm pitch: HASL (fiyatlı) veya daldırma gümüşü.

2. Değerlilik süresi
a.1 yıl: ENIG (ideal) veya daldırma teneke.
b.3-6 ay: OSP veya daldırma gümüşü.

3Çevre Maruziyeti
a. Yüksek nem/tuz: ENIG (1000 saatten fazla tuz püskürtmesi).
b. Düşük nem: Dondurma teneke, gümüş veya HASL.
c. Kükürt/kimyasallar: ENIG (korozyona karşı dayanıklı).

4. Maliyet Duyarlılığı
a.Bütçe odaklı: HASL veya OSP.
b.Orta yelpazede: Daldırma teneke veya gümüş.
c. Yüksek güvenilirlik: ENIG (daha düşük arıza oranları ile haklı çıkar).

5Endüstri Standartları
a.Tıbbi (ISO 13485): ENIG (biyolojik uyumluluk, uzun raf ömrü).
b. Otomotiv (IATF 16949): ENIG veya daldırma teneke ( titreşim direnci).
c. Havacılık (AS9100): ENIG (aşırı sıcaklık performansı).

Gerçek Dünya Uygulama Örnekleri
1. Tıbbi implant cihazları
İhtiyaç: Biyolojik uyumluluk, 5 yıldan fazla raf ömrü, korozyona dayanıklılık.
Bitirme: ENIG (nikel-altın inerttir; vücut sıvılarına direnir).
Sonuç: Kalp hızlandırıcılarında ve sinir uyarıcılarında %99.9 güvenilirlik.

2. 5G Ana İstasyonları
İhtiyaç: 0.4mm BGA uyumluluğu, yüksek frekanslı sinyal bütünlüğü.
Bitirme: ENIG (düz yüzey sinyal kaybını en aza indirir; altın dışarıdaki korozyona direnir).
Sonuç: saha denemelerinde HASL'ye karşı 30% daha az sinyal arızası.

3. Tüketici Akıllı Telefonları
İhtiyaç: Düşük maliyetli, 0.4 mm pitch bileşenleri, kısa raf ömrü (6 ay).
Bitirme: OSP (en ucuz düz bitirme; cihaz ömrü için yeterlidir).
Sonuç: ENIG'e göre %50 daha düşük birim maliyeti, kabul edilebilir güvenilirlikle.

4EV Batarya Yönetim Sistemleri
Gereklilik: Yüksek titreşim direnci, 125°C çalışma sıcaklığı, 0.5mm mesafe.
Bitirme: ENIG (güçlü lehim eklemleri; nikel yüksek sıcaklıklara dayanır).
Sonuç: Bölge arızalarında %70 azalma, daldırma gümüşüne göre.

Sık Sorulan Sorular
S: ENIG kurşunsuz lehimle uyumlu mu?
A: Evet. ENIG, RoHS gerekliliklerini karşılayan güçlü metallerarası bağlar (Cu6Sn5 ve Ni3Sn4) oluşturan Sn-Ag-Cu (SAC) kurşunsuz lehimlerle çalışır.

S: ENIG esnek PCB'lerde kullanılabilir mi?
A: Evet. ENIG, yuvarlanmaya (10.000+ döngü) dayanabilmesi için esneklik sağlayan nikel ile yuvarlanmış bakıra (genel PCB'lerde kullanılan) iyi yapışır.

S: ENIG yüksek frekanslı sinyalleri nasıl etkiler?
A: ENIG'in ince altın tabakası (0,05 ∼0,2 μm) impedans üzerinde minimum etkiye sahiptir, bu da 5G (28 GHz +) ve radar (60 GHz +) PCB'ler için uygundur.

S: ENIG için minimum bant boyutu nedir?
A: ENIG, 0.2 mm × 0.2 mm kadar küçük yastıkları güvenilir bir şekilde kaplar, bu da 01005 pasifleri ve mikro BGA'lar için idealdir.

S: ENIG diğer kaplamalardan daha çevre dostu mu?
A: ENIG, çevresel etkisi azaltan elektrolitik altın kaplamalarından daha az altın kullanır.

Sonuçlar
ENIG, yüksek güvenilirlik, yüksek performanslı PCB'ler için eşsiz solderability, korozyon direnci ve ince tonluk uyumluluğu sunan bir üst seviye yüzey finişi olarak öne çıkıyor.HASL gibi alternatifler, daldırma teneke, OSP ve daldırma gümüşü belirli kullanım durumlarında üstünlük kazanırve otomotiv endüstrileri.

Bitirme seçimini uygulama ihtiyaçlarıyla uyumlu hale getirerek, mühendisler performans ve maliyeti etkili bir şekilde dengeleyebilirler.Başarısızlığın bir seçenek olmadığı projeler için, ENIG'in daha yüksek ön maliyeti, alan arızalarının ve garanti taleplerinin azaltılmasıyla elde edilen uzun vadeli tasarruflara kıyasla çok azdır.