Verschil tussen hardgoud en ENIG voor PCB-productie

Introductie

Het kiezen van de perfecte oppervlakteafwerking bij de productie van printplaten is cruciaal voor optimale prestaties en een lange levensduur. In dit artikel vergelijken we hardgoudplating met ENIG-plating. Inzicht in de eigenschappen van hardgoudplating en ENIG-plating, en hoe ze elk worden toegepast, helpt u bij het kiezen van de juiste afwerking voor uw printplaat.

Wat is hardgoudplating?

De hardgouden oppervlakteafwerking (hard elektrolytisch goud) is een sterke, slijtvaste coating. Goudharders worden toegevoegd bovenop nikkel. Het wordt ook gebruikt voor randbeplating en contactpunten op printplaten, waar het vaak wordt gebruikt om sterke, slijtvaste verbindingen te creëren. Andere componenten, zoals membraanschakelaars, hebben gouden contacten of "gouden vingers" die de levensduur verlengen bij herhaald gebruik. Na het maskeren wordt 24-karaats goud op het blootliggende nikkel aangebracht door middel van galvanisatie. Deze afwerking beschermt de printplaatoppervlakken, inclusief de betrouwbare, duurzame verbindingen, uitstekend.

Wat is ENIG Plating?

Een populaire afwerking voor printplaten is elektrolytisch vernikkeld goud (ENIG). Deze afwerking bestaat uit twee lagen: nikkel en goud. De eerste stap is het bedekken van de koperen contactvlakken met nikkel. De nikkellaag dient tevens als bescherming en maakt solderen mogelijk. Daar bovenop wordt een dunne goudlaag aangebracht. Het goud voorkomt oxidatie van het nikkel en zorgt voor een glad en vlak oppervlak. Dit is een uitstekend oppervlak om componenten op te solderen. ENIG voldoet aan de RoHS-richtlijn en is een veelgebruikt, duurzaam materiaal met een hoge geleidbaarheid.

Hard Gold vs ENIG verschillen

Een van de belangrijkste beslissingen die u neemt als het gaat om uw bord in termen van duurzaamheid, is om Hard Gold of ENIG te gebruiken bij de productie van PCB's. Hard Gold en ENIG hebben elk hun eigen voordelen met verschillende toepassingen. In dit geval zullen we hier de verschillen tussen deze afwerkingen uiteenzetten om u te helpen de juiste te kiezen voor uw behoeften.

Procesprincipe

Het chemische proces dat ENIG gebruikt, heet nikkel- en goudplating. Deze laag wordt aangebracht op het koperoppervlak en voorkomt koperdiffusie. De dunne goudlaag vormt een duurzame basis en verbetert de soldeerbaarheid en is bestand tegen oxidatie. In tegenstelling tot hardgoudplating, waarbij galvaniseren wordt gebruikt om een ​​dikkere en hardere goudlaag direct op het koper aan te brengen, bestaat dit materiaal voornamelijk uit nikkel. Dit resulteert in een zeer harde, holtevrije lasverbinding met een goede slijtvastheid, geschikt voor toepassingen waarbij onderdelen intensief worden gebruikt.

Procesvolgorde

De applicatievolgorde verschilt tussen ENIG en Hard Gold. Na het aanbrengen van het soldeermasker vindt de ENIG-plating plaats, waarbij goud chemisch wordt afgezet op het blootliggende koper. Het soldeermasker moet na de Hard Gold-plating worden aangebracht, die op haar beurt vóór de Hard Gold-plating moet plaatsvinden, omdat het proces geleidend moet zijn. Dit verschil betekent dat als Hard Gold een elektrische stroom nodig heeft om te worden geplateerd, die door het masker wordt geblokkeerd, het alleen kan worden geplateerd op open koperoppervlakken.

Soldeerprestaties

ENIG staat bekend om zijn gladde, 'zachte' goudlaag die zorgt voor soldeerverbindingen van hoge kwaliteit. Dankzij het egale oppervlak, dat sterke verbindingen mogelijk maakt, is solderen op de meeste printplaatcomponenten eenvoudig . Hoewel we ook zeer hard goud kunnen produceren dat extreem duurzaam is, wordt solderen daardoor een stuk lastiger. Het harde oppervlak kan namelijk soldeerproblemen veroorzaken, waardoor het minder geschikt is voor toepassingen die een hoge mate van soldeerbetrouwbaarheid vereisen.

Slijtvastheid

De dunne, zachtere goudlaag van de ENIG zorgt voor een relatief lage slijtvastheid. Het mechanische contact is beperkt en daar is het beter geschikt voor. Wat betreft Hard Gold, het is gemaakt van een extreem slijtvaste, dikkere, hardere goudlaag. Het is de perfecte kwaliteit voor connectoren en andere gebieden met veel contact die extreme duurzaamheid vereisen.

Oxidatieweerstand

De dunne goudlaag van ENIG zorgt voor een goede oxidatiebestendigheid en creëert daarom schone, functionele contacten die langer meegaan dan de PCB en na verloop van tijd correct werken. Het is echter niet de sterkste voor langdurige blootstelling aan zware omstandigheden. Hoewel Hard Gold plating een dikkere goudlaag produceert, biedt de goudlaag superieure oxidatiebestendigheid, waardoor het de reputatie heeft een betere keuze te zijn voor omgevingen die superduurzaamheid nodig hebben.

Kleur

De ENIG-plating is iets geler van toon vanwege de chemische afzetting van de dunne goudlaag. De unieke gegalvaniseerde kristalstructuur geeft Hard Gold-plating een donkerder geel uiterlijk. Met deze afwerking zien PCB's er warm en goudkleurig uit. Soms kan het kleurverschil tussen een afgewerkte printplaat en een PCB met een kale printplaatafwerking u helpen de afwerking op een PCB te identificeren.

Kosten

Bij ENIG zorgt de dunnere goudlaag voor een goedkopere oppervlakteafwerking, waardoor het vaker wordt gebruikt in standaard printplaten. Hard Gold vereist echter een dikkere goudlaag, wat de kosten verhoogt. Daarom wordt hard Gold vaak gebruikt voor speciale toepassingen met een zeer hoge slijtage, waar de hogere kosten gerechtvaardigd worden door de langere levensduur.

Hardheid

Bij de analyse van hardgoud versus zachtgoud is de hardheid de bepalende factor. Een voordeel van ENIG is dat de relatief zachte, zeer flexibele goudlaag geschikt is voor standaard soldeerwerkzaamheden en gebruik op standaard printplaten. Hardgoud is veel harder dan het metaal, wat leidt tot extra sterkte en weerstand tegen slijtage op plekken zoals connectoren. De hardheid maakt hardgoud geschikt voor toepassingen waar herhaaldelijk contact of hantering plaatsvindt.

Corrosiebestendigheid

ENIG heeft een grote corrosiebestendigheid, waardoor het geschikt is voor langdurig gebruik in gematigde omstandigheden. Het voorkomt dat PCB-componenten ooit worden vernietigd door geleidelijke slijtage, waardoor ze in de loop van de tijd worden beschermd. Hoewel Hard Gold echter te hard is om te buigen, is ENIG minder corrosiebestendig, maar veel duurzamer en bruikbaarder.

Dikte

Hard Gold plating is veel dikker dan de goudlaag in ENIG, die ongeveer 1-3 micro-inches dik is. Hard Gold kan enkele tientallen micro-inches dik zijn en biedt dus de benodigde sterkte op plekken met veel slijtage. Daarom is het grote voordeel van Hard Gold in toepassingen met mechanisch contact juist dit dikteverschil.

Toepassingen

Hard Gold is extreem hard en relatief duurzaam en wordt daarom vaak gebruikt voor connectoren, vergulde contacten of andere onderdelen die regelmatig mechanisch contact maken. ENIG is echter effectiever op plekken waar je nauwkeurig en vlak moet solderen, bijvoorbeeld aan componenten met minder lood en ball grid arrays (BGA's) . Elke afwerking heeft zijn eigen toepassing, dus als je de verschillende mogelijkheden kent, kun je de juiste afwerking voor je printplaat kiezen.

Hardgouden plating: voor- en nadelen

Vervolgens gaan we dieper in op de voor- en nadelen van hoe Hard Gold Plating geweldig is voor duurzaamheid, hoge oppervlaktegladheid en lange levensduur. Het pakt echter ook uitdagingen aan zoals complexe soldeerwerkzaamheden, onvoldoende hechting voor gevoelige toepassingen en hogere kosten in vergelijking met andere platingprocessen.

Voordelen

• Kleine korrelgrootte: De korrelstructuur van het harde goud is erg fijn, typisch 20 – 30 nanometer. Hierdoor heeft het een erg glad en visueel glanzend oppervlak.
• Duurzaamheid en hardheid: Het is bestand tegen hoge contactkrachten en slijtage dankzij een hardheid van 130-200 HK25.
• Lange levensduur: Hardgoud kan meerdere keren worden gebruikt, omdat het bijzonder geschikt is voor plekken met veel wrijving of glijden.

Nadelen

• Moeilijk te solderen: Het solderen van hardgoud is lastig vanwege de metalen waaruit het bestaat, namelijk nikkel, kobalt en ijzer, vergeleken met ENIG.
• Niet van toepassing op gevoelige applicaties: Dit soort plating is niet zo geschikt voor methoden zoals ultrasonore or thermostatisch hechting.
• Hogere kosten: Voor het aanbrengen van hardgoud is meer materiaal en veel materiaal nodig, waardoor de afwerkingen duurder zijn.

ENIG Plating: Voor- en nadelen

Laten we eens kijken naar de goede en slechte kanten van ENIG plating, dat makkelijk te solderen is, goed is voor verbindingstoepassingen en een betere corrosiebestendigheid heeft. Maar het onthult ook zijn lagere duurzaamheid, zijn mindere slijtvaste kwaliteit en zijn vatbaarheid voor krassen vanwege zijn zachtheid.

Voordelen

• Zachter en gemakkelijker te solderen: Hardgoud is harder en minder geschikt voor soldeer en binding dan ENIG-plating.
• Beter voor deelname-applicaties: ENIG-plating is de zachtste en zuiverste afwerking en is daarom ideaal voor gevoelige verbindingsmethoden zoals ultrasoon of thermostatisch verbinden.
• Corrosieweerstand: Na verloop van tijd zorgt ENIG-plating voor een betere corrosiebestendigheid en dus voor meer betrouwbaarheid in zware omstandigheden.

Nadelen

• Lagere duurzaamheid: Hardgoud is duurzamer dan ENIG-plating, dat een hardheid heeft van 20 – 100 HK25.
• Beperkte slijtvastheid: ENIG-plating kan slechts contactkrachten tot 35 gram aan en als er sprake is van hoge slijtage, gaat het niet lang mee.
• Gevoeliger voor krassen: ENIG-plating is zachter dan Hard Gold, waardoor de kans groter is dat het bekrast en beschadigd raakt.

Hoe kiest u de juiste plating-aanpak?

De keuze van de plating die voor uw PCB wordt gebruikt, is van belang. Hoe de printplaat wordt gemonteerd, wordt vervolgens hierdoor bepaald. Afhankelijk van de verschillende toepassingen zijn er verschillende eigenschappen vereist, zoals slijtvastheid, soldeerbaarheid en corrosiebestendigheid. Een goede afwerking zorgt ervoor dat uw PCB lang meegaat en doet wat hij moet doen.

Contactkrachtabsorptie en slijtvastheid

Als u hoge contactkrachten ervaart, is Hard Gold plating een betere keuze. Het is ontworpen voor herhaalde bewegingsslijtage. Hard Gold wordt gebruikt waar onderdelen meer kans hebben om aan mechanische spanning te worden blootgesteld. Het wordt gebruikt in kleinere onderdelen. Deze onderdelen zouden dus hogere belastingen gedurende langere tijd moeten kunnen dragen. Hierdoor is het een beter alternatief voor zachtere afwerkingen zoals ENIG.

Hechting / Soldeerbaarheid

Vanwege de zachte en pure goudlaag is ENIG plating veel gemakkelijker te solderen dan Hard Gold. Voor gevoelige verbindingen, zoals wire bonding, is het perfect. ENIG-kwaliteit maakt het de beste laag om te gebruiken op delicate componenten. Solderen met Hard Gold, vooral op de niet-edele metalen kant, kan moeilijk zijn.

het Uiterlijk

De plating kan een glanzende, glanzende afwerking hebben die goed tot zijn recht komt in toepassingen waar uiterlijk belangrijk is. Dit zorgt voor een gepolijste en elegante uitstraling van componenten. ENIG biedt functionaliteit, maar op een even onaantrekkelijke manier. Als uiterlijk belangrijk is, is Hard Gold meestal de verstandigste keuze.

bonding

Gevoelige bondingtoepassingen zoals ultrasone of thermosone bonding passen goed bij ENIG plating. Een veilige en betrouwbare bonding is het resultaat van de zachte goudlaag. Omdat de hardheid van Hard Gold problemen kan veroorzaken bij zulke delicate verwerking, raden we het niet aan als uw keuze. ENIG is de betere keuze voor ingewikkelde bonding.

Corrosiebestendigheid

Hard Gold zal corroderen, terwijl ENIG-plating een superieure corrosiebestendigheid heeft. De hoge zuiverheid voorkomt oxidatie en verlengt de levensduur van uw componenten. De toegevoegde metalen in Hard Gold kunnen de corrosie versnellen . ENIG-plating is de beste optie als u langdurige corrosiebestendigheid nodig hebt.

Veelgestelde vragen over Hard Gold versus ENIG

• Is ENIG Hard Gold?

Nee, ENIG is geen hard goud. Het wordt vaak zacht goud genoemd. De goudlaag is dun en glad. ENIG is hierdoor gemakkelijk te solderen. Het geeft een hoog betrouwbaarheidsniveau voor soldeerverbindingen. Voor de meeste elektronische componenten is ENIG beter dan hard goud. De zachte goudlaag maakt het solderen gemakkelijker. Het is goed voor veel soldeertoepassingen.

• Hoe dik is Hard Gold PCB?

De laag hard goud op een printplaat varieert in dikte . Natuurlijk valt 3 tot 50 micron (μin) binnen deze classificatie. 32 μin wordt als standaarddikte gebruikt. Voor prototypes wordt meestal een dunnere goudlaag gekozen . Dit verlaagt de kosten en voldoet aan een aantal basisvereisten. Voor randconnectoren is een iets dikkere goudlaag nodig. Bovendien worden deze gebieden gemakkelijker aangesloten en losgekoppeld, waardoor ze duurzamer zijn. In sommige speciale toepassingen kan de goudlaag wel 150 μin dik zijn. Wanneer dit correct wordt gedaan, wordt het alleen gebruikt voor specifieke doeleinden. De dikte varieert afhankelijk van het beoogde gebruik van de printplaat.

• Hoe dik is goud in ENIG Finish?

In een ENIG-afwerking is de goudlaag doorgaans tussen de 0.05 en 0.23 µm. Meestal is de nikkellaag eronder 2.5 tot 5.0 µm dik. Een chemische reactie vormt deze goudlaag, waarbij goud richting nikkelatomen beweegt voordat het zich combineert om de goudlaag te creëren. Goud stroomt door de PCB en maakt een dunne en gelijkmatige laag goud. De dikte van het goud is een driver voor soldeerbaarheid. Het kan een te poreuze laag veroorzaken als het te dun is. En als het te dik is, heeft het invloed op de sterkte van de nikkellaag. De uiteindelijke dikte van het goud is ook afhankelijk van de procestemperatuur.

Conclusie

In deze PCBTok- blog vergeleken we hardgoud- en ENIG-plating voor de productie van printplaten. We bespraken de procesverschillen, soldeerprestaties, slijtvastheid en corrosiebestendigheid. ENIG is het beste voor soldeerbaarheid, terwijl hardgoud het meest geschikt is voor slijtagegevoelige zones. De blog bevatte ook tips voor het kiezen van de juiste plating voor uw specifieke toepassing.