BAZA WIEDZY - Złocenie pól lutowniczych na płytkach drukowanych

   W poniższym artykule omówimy jeden ze sposobów wykańczania pól lutowniczych stosowanych w produkcji obwodów drukowanych (PCB), a mianowicie złocenie padów na płytce drukowanej. Ten proces jest ważnym elementem tworzenia wysokiej jakości obwodów drukowanych i przyczynia się do poprawy trwałości oraz wydajności urządzeń elektronicznych. Przedstawimy, jak dokładnie przebiega złocenie padów, a także porównamy jego zalety i wady w stosunku do tradycyjnego cynowania pól.

   Jednym z najbardziej popularnych sposobów złocenia padów na płytkach drukowanych jest proces Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG). ENIG jest ceniony za swoją dokładność i równomierne pokrycie powierzchni padów złotem. Proces ten składa się z dwóch głównych etapów: osadzania warstwy niklu bez użycia prądu (elektroless nickel) oraz następnie osadzenia warstwy złota.

Etap 1: Elektroless Nickel (Niklowanie bezprądowe)

   Proces ENIG rozpoczyna się od naniesienia warstwy niklu na powierzchnię padów na płytce drukowanej. Co ważne, jest to proces elektroless, co oznacza, że nie wymaga użycia prądu elektrycznego. Niemal natychmiast po zanurzeniu PCB w roztworze zawierającym związek niklu, zachodzi chemiczna reakcja redoks, w wyniku której niklowe cząsteczki osadzają się na padach. Proces ten zapewnia jednolite, równomierne i dokładne pokrycie padów.

Warstwa niklu spełnia kilka kluczowych funkcji:

• Ochrona przed dyfuzją: Niklowa warstwa chroni miedź (materiał podstawowy PCB) przed dyfuzją złota w trakcie kolejnego etapu procesu.
• Przygotowanie podłoża: Warstwa niklu jest doskonałą powierzchnią przygotowawczą do następnego etapu, ponieważ łatwo łączy się z złotem.

Etap 2: Immersion Gold (Złocenie zanurzeniowe)

   Po osadzeniu warstwy niklu, płytkę drukowaną zanurza się w roztworze zawierającym złoto. W wyniku tego procesu złoto łączy się z powierzchnią niklu na padach, tworząc trwałe i doskonale przewodzące połączenia. Warstwa złota może mieć różną grubość, zwykle w zakresie od kilku mikrometrów do kilkunastu mikrometrów.

Główne zalety procesu ENIG to:

• Jednolicie płaskie pokrycie: W przypadku padów cynowanych HASL mogą występować pewne nierówności i chropowatości, co może prowadzić do trudności podczas montażu elementów SMT. Złocenie padów eliminuje ten problem, ponieważ warstwa złota jest idealnie równa i gładka, co ułatwia dokładne umieszczenie i lutowanie mikroskalowych komponentów.
• Odporność na korozję: Warstwa złota zapewnia doskonałą odporność na korozję, co przedłuża trwałość PCB.
• Doskonała przewodność: Złoto jest znakomitym przewodnikiem elektrycznym, co gwarantuje doskonałe połączenia.
• Idealne dla montażu powierzchniowego (SMT): ENIG jest powszechnie stosowany w procesie montażu powierzchniowego, ponieważ nie tworzy warstwy tlenków i ułatwia lutowanie.

   Pomimo licznych zalet, proces ENIG jest kosztowniejszy niż tradycyjne cynowanie. Jednak jego zdolność do dostarczania wyjątkowo trwałych i precyzyjnych połączeń sprawia, że jest często wybierany w zaawansowanych aplikacjach elektronicznych.