2025-07-28
ในโลกของการผลิต PCB การทําปลายผิวเป็นฮีโร่ที่ไม่เป็นที่รู้จักกัน ที่ปกป้องแผ่นทองแดง ให้ความน่าเชื่อถือในการผสมและขยายอายุการใช้งานของบอร์ดในหมู่การเสร็จสุดที่น่าเชื่อถือคือ Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG)แต่อะไรทําให้ ENIG มีประสิทธิภาพมากนัก? คําตอบอยู่ที่โครงสร้างสองชั้นของมัน:ผิวเคลือบด้วยชั้นบางของทองดําน้ําขณะที่ทองคําได้รับความสนใจมากสําหรับความทนทานต่อการกัดกรอง ผืนนิกเกิ้ลเป็นม้าทํางานที่ไม่เป็นที่รู้จัก โดยไม่มีมัน ENIG จะล้มเหลวนี่คือเหตุผลว่าทําไม นิเคิลแบบดําน้ํา ไม่ต้องแลกเปลี่ยน ก่อนทองแบบดําน้ํา, และวิธีการที่ทําให้ PCB ทํางานได้ในแอพพลิเคชั่นสําคัญ
บทบาท ของ นิเคิล ที่ ลง น้ํา: มากกว่า เพียง หน่วย กลาง
นิเคิลการจมอยู่ระหว่างแผ่นทองแดงของ PCB และชั้นทองคําภายนอก ทําหน้าที่สามอย่างที่ไม่สามารถเปลี่ยนได้ ทําให้ ENIG เป็นมาตรฐานทองสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง
1การป้องกันอุปสรรค: การหยุดการกระจายทองแดง
ทองแดงเป็นสารนําที่ดี แต่มันมีปฏิกิริยาทางเคมี โดยเฉพาะเมื่อถูกเผชิญกับทองคํา โดยไม่มีอุปสรรค การย้ายอัตโนมัติทองแดงเข้าไปในชั้นทองคําในช่วงเวลาการผสมผสานนี้ ทําให้ทองเหลืองเสียสภาพผลลัพธ์คือ สายเชื่อมเหล็กอ่อนแอ เสื่อมสัญลักษณ์ และล้มเหลวเร็ว
นิเคิลแบบจมเป็นไฟวอลล์ทางเคมี โครงสร้างกระจกของมันหนาพอที่จะป้องกันไอออนทองแดงจากการเข้าถึงทองคํา แม้กระทั่งในสภาพแวดล้อมที่มีอากาศร้อนสูง (เช่น ระหว่างการผสมผสานแบบรีฟลอว์)การทดสอบแสดงให้เห็นว่าชั้นนีเคิล 3 ละ 5 มิครเมตร ลดการกระจายทองแดงมากกว่า 99% เมื่อเทียบกับทองคําที่เคลือบตรงกับทองแดง.
| ภาพยนตร์ | อัตราการกระจายทองแดง (มากกว่า 6 เดือน) | ผลกระทบต่อผลงาน PCB |
|---|---|---|
| ทองคําตรงบนทองแดง | 5~10 μm/เดือน | การออกซิเดชั่น การเชื่อมต่อผสมผสมที่แตกง่าย การสูญเสียสัญญาณ |
| ทองคํามากกว่า 3μm นิเคิล | < 0.1 μm/เดือน | ไม่มีการออกซิเดชั่น สะดวกต่อผสม |
2การปรับปรุงความสามารถในการผสม: ฐานของข้อแข็งแรง
สําหรับ PCB ความสามารถในการผสมผสานไม่ได้แค่เกี่ยวกับการติดมัน แต่เกี่ยวกับการสร้างพันธะที่แข็งแกร่งและคงที่ ที่ทนต่อวงจรอุณหภูมิ, ความสั่นสะเทือน และเวลา นิเคิลการดําน้ําทําให้สิ่งนี้เป็นไปได้
a.พื้นผิวเรียบและเรียบ: ไม่เหมือนกับทองแดงเปล่า (ที่ออกซิเดอร์เร็ว) หรือการเสร็จเสร็จ (เช่น HASL) นิเคิลสร้างฐานเรียบเรียบและเรียบเรียบสําหรับการผสมการลดความบกพร่อง เช่น กลมผสมผสาน กลมผสานเย็น.
b.การสร้างสรรค์ระหว่างโลหะที่ควบคุมได้: ในระหว่างการผสม นิเคิลปฏิกิริยากับหมึกในผสมเพื่อสร้าง Ni3Sn4 สารผสมระหว่างโลหะที่แข็งแรงที่ล็อคต่อที่ทองแดงปฏิกิริยากับทองเหลืองเป็น Cu6Sn5ซึ่งมันเปราะบางและคล่องตัวที่จะแตกภายใต้ความเครียด
จากการศึกษาของ IPC พบว่าสับเชื่อม ENIG (ที่มีไนเคิล) ทนต่อวงจรความร้อน (-55 °C ถึง 125 °C) มากถึง 3 เท่ามากกว่าสับเชื่อมที่ใช้ทองแดงเคลือบทองแดงไม่มีไนเคิล
3ความแข็งแรงทางกล: ป้องกันการผสมผสานและสวม
PCB ต้องเผชิญกับความเครียดทางกลอย่างต่อเนื่อง จากการใส่/ถอดตัวเชื่อมต่อ และการสั่นสะเทือนในสภาพแวดล้อมรถยนต์หรืออากาศ
a. การติดต่อ: นิเคิลเชื่อมต่ออย่างแน่นกับทองแดงและทองคํา, ป้องกันการ delamination (การเปลือก) ซึ่งจะเผยแพร่ทองแดงที่อยู่เบื้องหลังให้เกิดการกัดกร่อน
b.ความทนทานต่อการสวมใส่: ขณะที่ทองคํามีความอ่อนแอ ความแข็งแรงของไนเคิล (200 300 HV) ป้องกันการเสร็จจากรอยขีดข่วนระหว่างการจัดการหรือการประกอบ ซึ่งเป็นสิ่งที่จําเป็นสําหรับ PCB ในอุปกรณ์ที่แข็งแรงเช่นเซ็นเซอร์อุตสาหกรรม
กระบวนการ ENIG วิธี ที่ นิเคิล และ ทองคํา ทํา งาน ร่วม กัน
ENIG ไม่เพียงแค่การเคลือบ นิเคิลแล้วทอง มันเป็นกระบวนการเคมีความแม่นยําที่พึ่งพาการลักษณะเฉพาะของแต่ละชั้น นี่คือวิธีการทํางาน
ขั้นตอนที่ 1: การฝังไนเคิลด้วยการดําน้ํา
ผงทองแดงของ PCBs จะถูกทําความสะอาดก่อนเพื่อกําจัดออกไซด์, จากนั้นดําน้ําในอาบน้ํานิเคิลฟอสฟอรัส. ไม่เหมือนกับการเคลียร์ไฟฟ้า (ที่ใช้ไฟฟ้า), นิเคิลการดําน้ําเป็นผ่านปฏิกิริยาเคมี:อิออนไนเคิลในอ่างอาบน้ําจะลดลงและฝากบนพื้นผิวทองแดงขณะที่ทองแดงออกซิเดนและละลายในสารละลาย
a.ความหนาสําคัญ: ชั้นของนิกเกิลถูกควบคุมอย่างเข้มงวดระหว่าง 3 7μm. นิ้นเกินไป (< 3μm) และมันล้มเหลวในฐานะอุปสรรค; หนาเกินไป (> 7μm) และมันกลายเป็นเปราะบาง, เสี่ยงการแตกระหว่างการบิด.
b.ปริมาณฟอสฟอรัส: นิเคิล ENIG ส่วนใหญ่มีฟอสฟอรัส 7~11% ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานต่อการกัดสนองและลดความเครียดในชั้น
ขั้นตอนที่ 2: การฝากทองคําด้วยการดําน้ํา
เมื่อชั้นนิกเคิลแข็งแล้ว PCB จะถูกท่วมในน้ําทอง อิออนทองแทนอะตอมนิกเคิลที่ผิว (กระบวนการที่เรียกว่าการเคลือบการย้าย) สร้างชั้นบาง (0.05 ‰ 0.01).2μm) ที่ปิดนิเคิล.
บทบาทของทองคําคือการป้องกัน นิเคิลจากการออกซิเดน ก่อนการผสมมันบางพอที่จะละลายในเหล็กผสมระหว่างการประกอบ (เปิดเผยของนิกเกิลสําหรับการสร้าง intermetallic) แต่หนาพอที่จะทนต่อการคราบระหว่างการเก็บรักษา (สูงสุด 12 + เดือน).
เหตุ ผล ที่ ไม่ สามารถ เลิก กระบวนการ สอง ขั้น ตอน นี้ ได้
ทองคําเพียงลําพังไม่สามารถแทนชั้นนีเคิลได้ ทองคําอ่อนเกินไปที่จะยับยั้งการแพร่ระบายทองแดงทองคําที่เคลือบตรงกับทองแดง สร้าง คู่เคราะห์ galvanic (ผลคล้ายกับแบตเตอรี่) ที่เร่งการกัดแมจิกของ ENIG อยู่ที่ความสอดคล้อง: นิเคิลบล็อคการกระจายและทําให้การผสมแข็งแรง
ความ เสี่ยง ที่ เกิด จาก การ เลิก ใช้ นิเคิล
ผู้ผลิตบางรายพยายามลดต้นทุนโดยการข้ามนิเคิลหรือใช้ชั้นต่ํากว่าแต่ผลลัพธ์ของ PCBs เป็นอันตรายมาก โดยเฉพาะสําหรับ PCBs ในการใช้งานที่สําคัญ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์หรือระบบอากาศ.
1. ผังสีดํา ล้มเหลว: ภัยพิบัติที่พบบ่อยที่สุด
ผนังสีดํา เป็นความบกพร่องที่น่ากลัว เมื่อชั้นของนิกเกิลถูกเสี่ยง และทิ้งซากที่มืดและมีขั้วอยู่ระหว่างทองและทองแดงหรือได้รับผลกระทบจากสารพิษโดยไม่มีกั้นนิเคิลที่ไม่เสียหาย ผิวหน้าทองแดงจะแตก ทําให้การผสมผสานเป็นไปไม่ได้
จากการศึกษาของ IPC พบว่า 80% ของความล้มเหลวของ ENIG ในเครื่องบิน พีซีบี สถานอวกาศ เป็นผลมาจากชั้นนิเคิลที่ไม่เหมาะสม ค่าผู้ผลิตโดยเฉลี่ย 50,000 ดอลลาร์ต่อชุดในการปรับปรุงและการช้า
2การเกรี้ยวและการออกซิเดน
นิเคิลทนทานต่อการกัดกร่อนมากกว่าทองแดง โดยไม่มีมัน แป๊ดทองแดงจะออกซิเดียนเร็ว แม้ในสถานที่เก็บรักษาที่ควบคุมส่งผลให้ ผ่าแห้ง ที่ล้มเหลวภายใต้แรงไฟฟ้าตัวอย่างเช่น บริษัทโทรคมนาคมที่ใช้ PCB ที่เคลือบทอง (ไร้ไนเคิล) ในสถานีฐาน 5G รายงานอัตราความล้มเหลว 30% ภายใน 6 เดือน เนื่องจากการออกซิเดชั่น เมื่อเทียบกับ 0.5% กับ ENIG
3ความน่าเชื่อถือของสับสับสับสับ
การ เผือก ผสม ผสม กับ นิเคิล ไม่ ใช่ ทอง เมื่อ นิเคิล หาย ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสม ผสมใน PCB ของรถยนต์ (ต้องผูกพันกับการสั่นสะเทือนและอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ)ผลกระทบที่เกิดขึ้นในระบบสําคัญ เช่น ADAS (Advanced Driver Assistance Systems)
ENIG VS อื่นๆ: ทําไม นิเคิล จึงมีความแตกต่าง
ENIG ไม่ใช่อะไร PCB เพียงอย่างเดียว แต่ชั้นไนเคิลของมันให้มัน ข้อดีที่แลกเปลี่ยนไม่สามารถเทียบได้ นี่คือวิธีการที่มันต้อน:
| ประเภทปลาย | นิเคิลเลเยอร์? | ความสามารถในการผสม | ความทนทานต่อการกัดกร่อน | อายุการใช้ | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|---|
| ENIG | ใช่ (37μm) | ดีมาก | ดีมาก (12 เดือนขึ้นไป) | 12+ เดือน | อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องบินอากาศ โมดูล 5G |
| HASL (Hot Air Solder Leveling) | ไม่ | ดี | คนจน (6-9 เดือน) | 6-9 เดือน | อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคราคาถูก |
| OSP (สารอนุรักษ์การผสมผสานทางอินทรีย์) | ไม่ | ดี | คนยากจน (3-6 เดือน) | 3-6 เดือน | อุปกรณ์ที่มีอายุการใช้งานสั้น (เช่นเซ็นเซอร์ใช้ครั้งเดียว) |
| เหรียญทองแดงลึกลง | ไม่ | ดี | อาการป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วยป่วย | 6-9 เดือน | PCB อุตสาหกรรมระดับกลาง |
ENIG ผนังนิกเกิ้ลเป็นเหตุผลที่มันได้ผลดีกว่าอื่น ๆ ในสภาพแวดล้อมที่ยากลําบาก เช่นในการใช้งานในทะเล (ความชื้นสูง, การเผชิญกับเกลือ)PCB ENIG ใช้งานยาวนาน 5 เท่าของ PCB ที่มี HASL หรือ OSP.
แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสําหรับการดําน้ํา นิเคิลใน ENIG
เพื่อให้มีประโยชน์สูงสุดจาก นิเคิล ผู้ผลิตต้องปฏิบัติตามมาตรฐานที่เข้มงวด สําหรับความหนา ความบริสุทธิ์ และการควบคุมกระบวนการ
1. การควบคุมความหนา: 3 7μm ไม่ต่อรอง
อย่างที่ระบุไว้ ผนังนิกเกิลที่บางกว่า 3μm ไม่สามารถเป็นอุปสรรค ขณะที่ผนังที่หนากว่า 7μm จะเปราะบางIPC-4552 (มาตรฐานสากลสําหรับนิเคิลไร้ไฟฟ้า) ต้องการความละเอียด ± 1μm เพื่อให้แน่ใจว่าความสม่ําเสมอผู้ผลิตชั้นนําใช้ X-ray fluorescence (XRF) เพื่อตรวจสอบความหนาใน 100% ของแผ่น
2ปริมาณฟอสฟอรัส: 7~11% สําหรับผลงานที่ดีที่สุด
สารสกัดไนเคิล-ฟอสฟอรัสที่มีฟอสฟอรัส 711% ประสานงานความแข็งแรงและความทนทานต่อการกัดกร่อน ฟอสฟอรัสต่ํา (< 7%) ทําให้ไนเคิลอ่อนแอเกินไป; ระดับที่สูงกว่า (> 11%) เพิ่มความเปราะบาง
3. การติดตามกระบวนการ: หลีกเลี่ยง Black Pad
แพดสีดําเกิดขึ้นเมื่ออาบน้ํานิกเกิลรักษาไม่ดี (เช่น pH ไม่ถูกต้อง, สารเคมีปนเปื้อน) ผู้ผลิตต้อง:
a.ทดสอบเคมีน้ําอาบน้ําทุกวัน (pH 4.5~5.5 เป็นที่เหมาะสม)
b.กรองอาบน้ําเพื่อกําจัดสารปนเปื้อนที่มีอนุภาค
c. ใช้อุปกรณ์เคลือบแบบอัตโนมัติ เพื่อให้แน่ใจว่าการฝากเป็นแบบเดียวกัน
ผลลัพธ์ในโลกจริง: ENIG ในการใช้งานที่สําคัญ
ความน่าไว้วางใจของ ENIG ผ่านชั้นนิกเกิล ทําให้มันจําเป็นในสาขาที่ความล้มเหลวไม่ได้เป็นทางเลือก
a.อุปกรณ์ทางการแพทย์: เครื่องกําจัดหัวใจและเครื่องลดกระแทกหัวใจใช้ ENIG เพื่อให้แน่ใจว่าข้อผสมผสานจะทนต่อเหลวของร่างกายและอัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมินานกว่า 10 ปี
b.ท้องอากาศ: PCB ดาวเทียมพึ่งพา ENIG ในการทนต่อการรังสีและความอืดของอุณหภูมิ (-200 °C ถึง 150 °C) โดยไม่เกิดการกัดกร่อน
c.5G Infrastructure: ENIG ผิวเรียบรองรอง BGA ที่มีเสียงละเอียด (0.4mm pitch) ในสถานีฐาน, รับรองสัญญาณความถี่สูงที่มั่นคง (28+ GHz)
FAQ
ถาม: เกิดอะไรขึ้นถ้านิเคิลดําน้ําบางเกินไป (<3μm)?
ตอบ: นิเคิลบางไม่สามารถป้องกันการแพร่ระบายทองแดงได้ ส่งผลให้เกิดการออกซิเดชั่น ทองหยาบ และข้อเชื่อมผสมที่อ่อนแอ
Q: เหล็กอื่นสามารถแทน นิเคิลใน ENIG ได้หรือไม่?
ตอบ: เปล่า แพลเลเดียม เป็นตัวแทนที่แพงและไม่สร้างอินเตอร์เมทัลลิกที่แข็งแรงเท่ากันกับโลหะผสม นิเคิลเป็นวัสดุเดียวที่สมดุลการป้องกันอุปสรรค การผสมและค่าใช้จ่าย
คําถาม: นิเคิลท่วมใน ENIG ใช้ได้นานแค่ไหน?
A: ด้วยการเคลือบที่เหมาะสม (ความหนา 37μm, ฟอสฟอรัส 711%), นิเคิลยังคงมีประสิทธิภาพสําหรับอายุการใช้งานของ PCBs มัก 10 + ปีในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม.
Q: ทําไม ENIG ราคาแพงกว่าการทําปลายอื่น ๆ?
A: ค่าใช้จ่ายของ ENIG 反映ความแม่นยําของกระบวนการสองชั้นของมัน, รวมถึงนิกเกิลและทองคําความบริสุทธิ์สูงและการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดโดยเฉพาะสําหรับ อิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณค่าสูง.
สรุป
นิเคิลแบบจมน้ําไม่ได้เป็นความคิดที่ผ่านมาใน ENIG ครับ มันเป็นพื้นฐานและเครื่องป้องกันความเครียดทางกล ทําให้มันไม่มีทางเปลี่ยนได้การข้ามนิเคิลหรือตัดมุมในความหนาของมันไม่เพียงแค่เสี่ยงการเสร็จสิ้น แต่ยังเสี่ยงการทํางานของ PCB ทั้งหมด โดยเฉพาะในการใช้งานที่สําคัญ
สําหรับวิศวกรและผู้ผลิต ข้อความชัดเจนว่า: เมื่อระบุ ENIG ให้ความสําคัญกับชั้นนิเคิล คุณภาพของมันจะกําหนดว่า PCB จะเจริญเจริญหรือล้มเหลว
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
