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ENIG(沉金)和ENEPIG(沉镍钯金)的区别与优缺点

来源:深圳普林电路 日期:2024-03-18 浏览量:

PCB制造中,电路板上的铜箔容易受到氧化影响,这会严重降低焊接质量。PCB板的生产厂家可以通过表面处理,防止铜箔氧化,从而保证优良的可焊性和相应的电气性能。ENIG沉金)和ENEPIG沉镍钯金)作为一种表面处理方式,不仅能够满足PCB市场的技术要求,而且还可以做无铅焊锡,具有较大的发展潜力。


为了克服沉金的主要弱点——黑镍,沉镍钯金作为沉金的升级版本应运而生。PCB板的生产厂家通过在电镀镍和沉金之间添加钯层,隔绝沉金药水对镍层的攻击,其厚度通常在0.05μm0.1μm的范围内。钯层起到了阻止沉金技术对镍层腐蚀的作用。因此,沉镍钯金能够克服沉金存在的黑镍缺陷。此外,沉镍钯金具有高度可靠的金属丝焊接(bonding能力、出色的多次回流焊接能力,并含有开关接触面,使其能够同时满足高密度和多表面封装PCB的严格要求。基于这些优势,沉镍钯金也被称为通用表面处理。

PCB板的生产厂家

沉金的优点

• 工艺机制简单

• 表面平整

• 良好的耐氧化性

• 优秀的电气性能

• 高温抗性

• 良好的热扩散性

• 保质期长

• 无趋肤效应

• 适用于未经处理的接触表面

• 无铅

 

沉镍钯金的优点

• 具有出色的多次回流周期

• 能够确保良好的焊接性能

• 具有高度可靠的bonding能力

• 具有作为关键接触面的表面

• 与Sn-Ag-Cu焊料具有高兼容性

• 适用于多种封装,尤其适用于具有多种封装类型的PCB

• 无黑镍现象

 

沉镍钯金技术是基于沉金技术发展而来的,通过添加钯层使其性能得到了极大改善。原因如下:

a. 钯层具有致密的膜结构完全覆盖在镍层上,钯层中的磷含量低于镍层中的普通含量,因此避免了黑镍的生成条件,黑镍可能性消失。

b. 钯的熔点为1,554°C,比金的熔点(1,063°C)高。因此,钯在高温下的熔化速度相对较慢,有足够的时间生成抵抗层以保护镍层。

c. 钯比金硬度更高,提高了焊接可靠性、金属丝焊接(bonding能力和抗摩擦性。

d. 锡钯合金具有最强的防腐蚀能力,能够阻止由原电池腐蚀引起的逐渐腐蚀,从而延长使用寿命。

e. 使用钯可以减少金层的厚度,与沉金相比成本降低了60%

 

沉金的缺点:

• 受电镀条件和整个过程控制的影响

• 受电镀镍和金属的厚度影响

• 电镀受电镀槽中金属面积大小的影响

• 相对较低的润湿性

• 容易导致黑镍现象

• 严重降低焊点可靠性


沉镍钯金的缺点:

• 由于钯层太厚,焊接性能降低

• 湿润速度较慢

• 成本较高

 

根据沉金和沉镍钯金的优缺点,在优先考虑可靠性时,PCB板的生产厂家自然会选择沉镍钯金作为更好的解决方案。然而,沉镍钯金也确实需要花费更多的成本。

 

黑镍现象是随着沉金的出现而诞生的。在沉金的金属沉金过程中,由于操作不当,容易导致镍腐蚀,进而产生黑镍。过度的镍腐蚀会大大降低焊接的润湿性和粘结性能,焊料在与腐蚀的镍表面结合时将不得不承受更大的应力。最终,焊锡与镍生成的黑镍表面之间的接触层将断裂,这也被称为黑盘效应。

 

黑盘的产生机理非常复杂,它发生在镍与金的交接面,直接表现为镍过度氧化。沉金金厚超过5U,会使焊点脆化,影响可靠性。此外,在镍和金(焊接之前)的接触处以及焊锡和镍(焊接后)的接触处会形成富磷镍层。这实际上是一种自然现象,与黑镍无关。

 

黑镍的主要原因有两个方面。首先,技术实施过程中的控制不佳,晶体颗粒生长不均匀,并在晶体颗粒之间产生大量裂缝,形成质量较低的镍薄膜。其次,实施金属沉金需要较长时间,镍表面容易产生腐蚀,裂缝随之产生。

 

要成功解决黑镍问题,可以采取三项措施:

措施1:控制电镀镍溶液的pH值。

措施2:分析电镀镍溶液的稳定剂含量。

措施3:在沉金过程中阻止镍表面的腐蚀。

 

至于柔性PCB的表面处理,如果当前的沉金直接应用于柔性电路板,由于基板弯曲,镍薄膜会产生裂缝,进而导致底层铜产生裂缝。为了与柔性板的表面处理需求相适应,新开发的电镀镍技术能够产生具有柱状结构的镍膜。只有在基板弯曲时才会在表面形成微小裂缝,裂缝不会传播到底层铜中。

 

沉金和沉镍钯金的应用领域根据其独特的优势不同。沉金无铅焊接、SMT(表面贴装技术)BGA(球栅阵列)封装等。沉金能够服务的行业和产品包括数据/电信、高端消费品、航空航天、军事、高性能设备和医疗行业。此外,由于其高可靠性,沉金特别适用于柔性市场。

 

沉镍钯金能够满足更严格的要求,包括多种类型的封装,如THT(通孔技术)、SMTBGAbonding压合等。更好的是,沉镍钯金还适用于具有不同封装技术的PCB。因此,沉镍钯金能够服务的应用领域包括航空航天、军事、高性能设备和医疗行业,这些行业对密度和可靠性要求更高。

 


作为PCB制造过程中的一个重要步骤,表面处理的高质量肯定决定了电路板的高质量。它不仅能够保护电路板的导线,还能够提高焊接性能、耐腐蚀性和可靠性。然而,不同的表面处理方法有着各自的优势和劣势。例如,有些方法可能会增加制造成本,而另一些可能会降低产品的可靠性。因此,PCB板的生产厂家必须深入了解每种表面处理方法的特点,以确保表面处理能够满足电路板和最终产品的要求。




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