ENEPIG في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة: دليل شامل لهذه التشطيبات السطحية الممتازة

ENEPIG (إختصار لـ Electroless Nickel (النيكل الخالي من الكهرباء) الذهب الخالي من الكهرباء (Palladium Immersion Gold) قد ظهر كمعيار ذهبي في التشطيبات السطحية لـ PCB ،والأداء في تطبيقات متطلبةعلى عكس التشطيبات البسيطة مثل HASL أو OSP، ENEPIG يجمع بين ثلاث طبقات من المعادن لتقديم صلابة استثنائية، قوة ربط الأسلاك، ومقاومة التآكل،مما يجعلها لا غنى عنها في الصناعات التي تتراوح من الطيران إلى الأجهزة الطبية.

يوضح هذا الدليل ما هو ENEPIG، وكيف يتم تطبيقه، ومزاياه على التشطيبات الأخرى، وأين يضيء أكثر.سواء كنت تصمم لوحة PCB عالية الموثوقية لجهاز الأقمار الصناعية أو لوحة صغيرة لزرع طبي، فهم ENEPIG سيساعدك على اتخاذ قرارات مستنيرة حول الطلاء السطحي.

المعلومات الرئيسية
1.ENEPIG هو التشطيب السطحي متعدد الطبقات (النيكل + البالاديوم + الذهب) الذي يتفوق على التشطيبات ذات الطبقة الواحدة أو الأبسط في القدرة على اللحام ، وربط الأسلاك ، ومقاومة التآكل.
2إنه يزيل مشكلات "اللوحة السوداء" الشائعة في ENIG ، مما يقلل من معدلات فشل الميدان بنسبة 40٪ في التطبيقات الحرجة.
3يدعم.ENEPIG كل من اللحام الخالي من الرصاص وربط الأسلاك ، مما يجعله مثاليًا لPCBات التجميع المختلطة في الاتصالات والطيران والفضاء والأجهزة الطبية.
4على الرغم من أن ENEPIG أكثر تكلفة من HASL أو OSP (2 × 3 أضعاف السعر) ، فإنه يقلل من إجمالي تكاليف الملكية من خلال تمديد عمر PCB إلى 24 شهرًا أو أكثر وتقليل إعادة العمل.

ما هو ENEPIG؟
ENEPIG هو التشطيب السطحي الخاص الذي يتم تطبيقه على لوحات PCB لحماية النحاس ، وتمكين اللحام ، ودعم ربط الأسلاك. يعكس اسمه بنيته الثلاثية الطبقات:

1النيكل غير الكهربائي: طبقة 3 ‰ 6 μm تعمل كحاجز، مما يمنع انتشار النحاس في الطبقات اللاحقة ويوفر مقاومة للتآكل.
2البالاديوم الخالي من الكهرباء: طبقة 0.1 ∼ 0.2 ميكرومتر تعزز قابلية اللحام وتمنع أكسدة النيكل وتحسن تماسك السلك.
3الذهب الغمر: طبقة رقيقة 0.03 ‰ 0.1μm تحمي البالاديوم من التلوث ، وتضمن سطح التزاوج السلس ، وتمكن من ربط الأسلاك بثقة.

هذا المزيج يخلق التشطيب الذي يتفوق في الأداء الميكانيكي والكهربائي على حد سواء ، معالجة نقاط الضعف في التشطيبات القديمة مثل ENIG (ميل إلى المادة السوداء) و HASL (الأسطح غير المتكافئة).

كيفية تطبيق ENEPIG: عملية التصنيع
يتطلب تطبيق ENEPIG دقة ومراقبة عملية صارمة لضمان طبقات موحدة وأداء مثالي.
1إعداد السطح
يتم تنظيف PCB لإزالة الأكسيدات والزيوت والملوثات التي قد تعيق الالتصاق. وهذا يشمل:

a. الحفرة الصغيرة: حفرة حمضية خفيفة لتجعل الأسطح النحاسية خشنة، مما يحسن من تماسك النيكل.
ب. التنشيط: يتم تطبيق محفز على أساس البالاديوم لبدء ترسب النيكل بدون كهرباء.

2. إحتلال النيكل بدون كهرباء
يتم غمر PCB في حمام النيكل (عادة كبريتات النيكل) عند 85 ٪ 90 ° C. بدون كهرباء خارجية ، يتم تقليل أيونات النيكل كيميائياً وتحميلها على النحاس ،تتكون من طبقة متساوية من 3 ‰ 6 μmهذه الطبقة:

a. يمنع النحاس من الهجرة إلى مفاصل اللحام (الذي يسبب الهشاشة).
يقدم قاعدة قوية للطبقات اللاحقة.

3تنشيط بالاديوم
يتم غمر طبقة النيكل لفترة وجيزة في حمض ضعيف لإزالة الأكسيدات ، مما يضمن الالتصاق السليم للخطوة التالية.

4إيداع البالاديوم بدون كهرباء
يدخل PCB حمام بالاديوم (كلوريد البالاديوم) عند 60 ٪ 70 درجة مئوية. مثل النيكل ، تراسب البالاديوم دون كهرباء ، وتشكل طبقة 0.1 ٪ 0.2 μm التي:

a. يمنع النيكل من الأكسدة (والتي من شأنها أن تدمر قابلية اللحام).
يعمل كحاجز بين النيكل والذهب، وتجنب المركبات المتعددة المعدنية الهشة.

5إيداع الذهب من خلال الغمر
وأخيراً، يتم غمر PCB في حمام ذهب (سيانيد الذهب) عند 40-50 درجة مئوية. تحل أيونات الذهب محل ذرات البالاديوم، وتشكل طبقة رقيقة 0.03μm 0.1μm التي:

يحمي الطبقات الأساسية من التلوث.
b. يخلق سطحاً سليماً وموصلاً لللحام وربط الأسلاك.

6غسل وتجفيف
يتم شطف المواد الكيميائية الزائدة، ويتم تجفيف PCB بالهواء الساخن لمنع بقع المياه، تاركة نهاية نظيفة ومتساوية.

مزايا ENEPIG على الطلاءات الأخرى
تتفوق ENEPIG على التشطيبات التقليدية في المجالات الرئيسية، مما يجعلها الخيار المفضل لتطبيقات عالية الموثوقية:
1قابلية اللحام الفائقة
يعمل مع اللحوم الخالية من الرصاص (SAC305) والسبائك التقليدية للقصدير والرصاص ، مع ترطيب أسرع (≤ 1 ثانية) مقارنة مع ENIG (1.5 ∼ 2 ثانية).
يتجنب مشكلات "الباد الأسود" (مجمع نيكل ذهبي هش يسبب فشل مفاصل اللحام) ، وهي مشكلة شائعة في ENIG.

2ربط قوي بالأسلاك
توفر الطبقة الذهبية سطحًا مثاليًا لربط الأسلاك بالموجات فوق الصوتية (الشائعة في تصاميم الشريحة على اللوحة) ، مع قوى سحب أعلى بنسبة 30٪ من ENIG.
يدعم كل من أسلاك الذهب والألومنيوم ، على عكس HASL (الذي يكافح مع الألومنيوم).

3مقاومة ممتازة للتآكل
المقاومة للرطوبة ، ورذاذ الملح ، والمواد الكيميائية الصناعية ، تفوق أوسب (التي تتحلل في البيئات الرطبة) و هاسل (ميل إلى شارب القصدير).
يجتاز أكثر من 1000 ساعة من اختبار رش الملح (ASTM B117) ، وهو أمر حاسم للتطبيقات الجوية والبحرية.

4مدة صلاحية طويلة
يحافظ على قابلية اللحام لمدة 24+ شهرًا ، مقارنة بـ 6~12 شهرًا لـ OSP و HASL. وهذا يقلل من نفايات PCB المنتهية الصلاحية.

5التوافق مع التجميع المختلط
يعمل بسلاسة في أقراص PCB مع كل من مكونات سطحية (SMT) ومكونات ثقب ، على عكس OSP (التي تكافح مع لحام الموجة).

ENEPIG مقابل التشطيبات السطحية الأخرى: مقارنة

التطبيقات التي يضيء فيها ENEPIG
مزيج ENEPIG® الفريد من الأداء والموثوقية يجعله لا غنى عنه في الصناعات ذات المتطلبات الصارمة:
1الطيران والفضاء والدفاع
الأقمار الصناعية والطيران: مقاومة ENEPIG® للتآكل واستقرار درجة الحرارة (-55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) تضمن بقاء PCBs في بيئات الإطلاق والفضاء.تستخدم وكالة ناسا ENEPIG في أنظمة الاتصال بالأقمار الصناعية لحياتها المنتظمة لمدة 24 شهرًا وقوة رابطة الأسلاك.
أجهزة الراديو العسكرية: تتحمل الاهتزاز (20G +) والرطوبة (95% RH) ، والحفاظ على سلامة الإشارة في ظروف ساحة المعركة.

2الأجهزة الطبية
القابلة لزرعها: تعتمد أجهزة تنظيم ضربات القلب ومحفزات الأعصاب على التوافق البيولوجي لـ ENEPIG (ISO 10993) ومقاومة التآكل في سوائل الجسم.
معدات التشخيص: يضمن ENEPIG اتصالات موثوقة في آلات التصوير بالرنين المغناطيسي ومحللات الدم، حيث يكون وقت التوقف يشكل خطرًا على رعاية المريض.

3الاتصالات و 5G
محطات قاعدة 5G: تدعم إشارات موجة ملمية 28GHz مع خسارة إدراج منخفضة ، وهو أمر بالغ الأهمية لمعدلات البيانات متعددة الجيغابيت.
محولات مركز البيانات: تمكن من أجهزة الاستقبال ذات الكثافة العالية 100Gbps مع عائق ثابت (50Ω ± 5٪).

4إلكترونيات السيارات
أنظمة ADAS: تستخدم الرادارات و LiDAR PCBs ENEPIG لمقاومة درجات الحرارة تحت الغطاء (150 درجة مئوية) واهتزازات الطريق ، مما يقلل من الإنذارات الكاذبة في أنظمة تجنب الاصطدام.
وحدات شحن الكهرباء: مقاومة للتآكل من سوائل البطارية، مما يضمن اتصالات آمنة ودائمة.

خرافات شائعة عن الـ ENEPIG
أسطورة: إنبيج مكلف جداً لمعظم المشاريع.
الحقيقة: على الرغم من أن ENEPIG أغلى مقدماً، إلا أنها تقلل من تكاليف إعادة التصنيع بنسبة 40٪ في الإنتاج الكبير، مما يجعلها فعالة من حيث التكلفة للتطبيقات الحرجة.
الخرافة: إن إين جي جيد تماماً لربط الأسلاك.
الحقيقة: طبقة البالاديوم في ENEPIG تمنع أكسدة النيكل، مما يؤدي إلى ربط أسلاك أقوى بنسبة 30٪ من ENIG في اختبارات الشيخوخة المتسارعة.
الخرافة: يعمل HASL لللحام الخالي من الرصاص.
حقيقة: السطح غير المتكافئ لـ HASL يسبب جسر اللحام في BGAs بطول 0.4 مم ، وهي مشكلة يحلها ENEPIG مع النهاية المسطحة.

الأسئلة الشائعة
س: هل يمكن استخدام ENEPIG مع كل من اللحام الخالي من الرصاص والقصدير؟
ج: نعم، ENEPIG متوافق مع جميع سبائك اللحام، مما يجعلها مثالية لـ PCBs المختلطة.

السؤال: كيف يمنع ENEPIG المادة السوداء؟
الجواب: طبقة البالاديوم تعمل كحاجز بين النيكل والذهب، مما يمنع تكوين النيكل الهش والذهبية المتداخلة التي تسبب مسدس أسود في ENIG.

س: هل ENEPIG مناسبة لـ PCBs عالية التردد؟
الجواب: تماماً ‬سطحها السلس (Ra <0.1μm) يقلل من فقدان الإشارة عند 28GHz + ، متفوقًا على HASL (Ra 1 ‬2μm).

س: ما هو الحد الأدنى لكمية الطلب لشركة ENEPIG؟
ج: معظم الشركات المصنعة تقبل طلبات صغيرة تصل إلى 10 وحدات، على الرغم من أن التكاليف تنخفض بشكل كبير لـ 1000 وحدة.

س: كيف تتعامل ENEPIG مع الدورة الحرارية؟
ج: إنها تعيش أكثر من 1000 دورة (من -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية) دون تحطيم، مما يجعلها مثالية للاستخدام في السيارات والصناعة.

الاستنتاج
ENEPIG قد وضعت معيار جديد للوحات المنسوجة، تقدم مزيجا نادرا من قابلية اللحام، قوة ربط الأسلاك، ومقاومة التآكل.أدائها في التطبيقات عالية الموثوقية من الطيران إلى الأجهزة الطبية يبرر الاستثمار من خلال الحد من الفشل، تمديد العمر ، وتمكين التصاميم التي لا يمكن أن تدعمها النهايات القديمة.

وبما أن الإلكترونيات تزداد ضيقة ومطالبة، فإن ENEPIG ستبقى تكنولوجيا حاسمة، والتي تسد الفجوة بين الأداء والموثوقية.اختيار ENEPIG ليس مجرد مسألة مواصفات، بل هو التزام بالجودة والتي تؤتي ثمارها على المدى الطويل.