Considérations critiques de conception pour les circuits imprimés à immersion or (ENIG) dans les projets électroniques

Lorsqu'on spécifie des PCB pour des appareils électroniques de haute fiabilité, des appareils médicaux aux systèmes aérospatiaux, le choix de la finition de surface appropriée est une décision décisive.spécialement pour l'or à immersion au nickel sans électro (ENIG)Cependant, pour maximiser ses avantages, il faut accorder une attention particulière à l'épaisseur de l'or, à sa soudabilité, à sa résistance à la corrosion et à sa compatibilité avec les composants à haute résistance.Performance du signalCe guide détaille les facteurs essentiels pour s'assurer que vos PCB ENIG atteignent les objectifs de conception et fonctionnent de manière fiable dans des environnements exigeants.

Les principaux enseignements
a. L'ENIG offre une surface plane et résistante à la corrosion idéale pour les composants à haute résistance (≤ 0,4 mm) et les applications à haute fréquence (jusqu'à 28 GHz).
b. L'épaisseur de l'or (0,05 μm) et l'uniformité du nickel (3 μm) ont une incidence directe sur la résistance des joints de soudure et leur fiabilité à long terme.
c. ENIG surpasse HASL et OSP en termes de durée de conservation (> 1 an) et en environnements difficiles, mais son coût initial est supérieur de 20 à 50%.
d.Le partenariat avec des fabricants certifiés IPC-4552 garantit la conformité avec les normes de l'industrie pour les couches d'or/nickel et réduit les défauts tels que le "black pad".

Pourquoi la finition de surface est importante
L'ENIG est constitué d'une couche de nickel-phosphore (36 μm) recouverte d'une couche d'or mince (0,05 μm).

a.Planification: contrairement à la HASL (Hot Air Solder Leveling), qui crée des surfaces inégales, la finition lisse de l'ENIG® élimine les risques de pontage de la soudure dans les BGA et les QFN à haute résolution.
b.Résistance à la corrosion: l'or agit comme une barrière, protégeant le cuivre et le nickel de l'humidité, des produits chimiques et de l'oxydation.
c.Soldurabilité: la couche de nickel empêche la diffusion du cuivre dans la soudure, assurant des joints solides même après plusieurs cycles de reflux (jusqu'à 5x).

ENIG contre d'autres finitions de surface

L'épaisseur et l'uniformité de l'or: le fondement de la fiabilité
La couche d'or de l'ENIG est mince par conception ̇ trop épaisse entraînera ̇ la fragilité de l'or ̇, affaiblissant le joint de soudure; trop mince ne protégera pas la couche de nickel de l'oxydation.

a.Période optimale: l'or de 0,05 à 0,2 μm assure une protection contre la corrosion sans compromettre la soudurabilité.
b.Rôle du nickel: la couche de nickel de 3 ‰ 6 μm agit comme une barrière, empêchant le cuivre de se liquéfier dans la soudure.
c.Uniformité: les variations de l'épaisseur de l'or (> ± 0,02 μm) créent des taches faibles. Les fabricants utilisent la fluorescence aux rayons X (XRF) pour vérifier la consistance de la couche, en veillant à la conformité avec IPC-4552.

Impact de l'épaisseur de l'or sur les performances

La soudabilité et l'assemblage: éviter les pièges courants
La soudabilité de l'ENIG dépend d'un traitement approprié.

a.Prévention de la plaque noire: ce défaut (corrosion du nickel sous l'or) se produit lorsque l'or pénètre les limites du grain de nickel.5) et contrôle de la température (85°C à 90°C) pendant le placage.
b.Profils de reflux: l'ENIG fonctionne mieux avec un reflux sans plomb (température de pointe 245°C à 260°C). Évitez une exposition prolongée à > 260°C, ce qui affaiblit les liaisons nickel-soudure.
c. Inspection: les rayons X et l'AOI (inspection optique automatisée) après assemblage détectent les défauts cachés tels que les vides dans les joints BGA, essentiels pour les implants médicaux et les systèmes de sécurité automobile.

Intégrité du signal dans les applications haute fréquence
L'ENIG excelle dans la plupart des conceptions à grande vitesse, mais nécessite une attention à:

a. Contrôle de l'impédance: la conductivité de l'or (410 S/m) est inférieure à celle du cuivre, mais suffisante pour les applications 5G (28 GHz) et IoT.Maintenir une impédance de 50Ω (à une extrémité) ou de 100Ω (différentielle) avec une largeur de trace précise (35 mil) et une épaisseur diélectrique (46 mil).
b.Perte à mmWave: à des fréquences > 60 GHz, la couche de nickel de l'ENIG introduit une légère perte de signal (≈ 0,5 dB/pouce de plus que l'argent d'immersion).discuter avec votre fabricant des options d'ENIG à nickel fin.

Coût et valeur: L'ENIG vaut-elle l'investissement?
L'ENIG a des coûts plus élevés à l'avance, mais réduit les dépenses à long terme:

a.Coût initial: 20 à 50% plus élevé que le HASL, en raison des prix de l'or et de la complexité du revêtement.
b.Coût total de possession: moins de retouches (grâce à une meilleure soudabilité) et une durée de vie plus longue du produit (résistance à la corrosion) réduisent les coûts de 30% sur 5 ans dans les applications industrielles.

Choisir le bon fabricant
Cherchez des partenaires avec:

a.Certifications: IPC-4552 (normes or/nickel) et IPC-A-600 classe 3 (PCB à haute fiabilité).
b. Contrôles de processus: XRF pour l'épaisseur de la couche, AOI pour les défauts de surface et essais de cycle thermique (-40°C à 125°C) pour valider la fiabilité.
c. Capacités personnalisées: Possibilité de régler l'épaisseur de l'or (par exemple, 0,1 μm pour les appareils grand public, 0,2 μm pour l'aérospatiale) et de supporter des tolérances serrées (± 0,01 μm).

Questions fréquemment posées
Q: L'ENIG peut-elle être utilisée pour le collage de fils?
R: Oui, les couches d'or de 0,15 à 0,2 μm fonctionnent bien pour la liaison de fils d'aluminium dans les capteurs et les modules RF.

Q: Comment ENIG fonctionne-t-il dans des environnements humides?
R: L'ENIG résiste mieux à l'humidité qu'OSP ou HASL, ce qui le rend idéal pour les applications tropicales ou marines (testé selon IPC-TM-650 2.6.3.7, 95% RH pendant 1 000 heures).

Q: L'ENIG est-elle conforme à la directive RoHS?
R: Oui, ENIG utilise du nickel et de l'or sans plomb, répondant aux normes RoHS 2.0 et REACH.

Conclusion
En se concentrant sur l'épaisseur de l'or, l'expertise du fabricant,et conception pour la fabricationPour les projets où la performance et la longévité comptent, des stations de base 5G aux dispositifs médicaux salvateurs, l'ENIG n'est pas seulement une finition superficielle.C'est un investissement dans la fiabilité.