1 Úvod

Povrchová úprava je zásadní pro spolehlivost a výkon desek plošných spojů. Galvanicky pokovené zlato, tvrdé zlato a imerzní zlato (ENIG), bezproudové niklování (Immersion Gold) jsou dvě široce používané techniky nanášení zlata. Tato zpráva hodnotí jejich technické vlastnosti, výhody, omezení a vhodnost pro dané aplikace.

2 Přehled procesu

Galvanicky pokovené zlato

Metoda. Elektrochemické nanášení s použitím externího zdroje proudu.
Vrstvy. Obvykle vyžaduje podkladovou vrstvu niklu 25 μm a následné zlacení 0,05025 μm.
Klíčové vlastnosti.
Vysoká odolnost díky silnější vrstvě zlata.
Ideální pro aplikace s vysokým opotřebením, např. pro okrajové konektory.
Vyžaduje komplexní maskování pro selektivní pokovování.

B Immersion Gold ENIG

Metoda. Autokatalytická chemická vytěsňovací reakce bez vnějšího proudu.
Vrstvy. Vrstva niklu a fosforu 36 μm, tenká vrstva zlata 0,0301 μm.
Klíčové vlastnosti.
Rovnoměrné nanášení na všechny exponované měděné povrchy.
Rovný povrch ideální pro součástky s jemnou roztečí.
Náchylné k vadě černé podložky, pokud selže řízení procesu.

Porovnání 3 klíčových parametrů

Parametr Galvanicky pokovené zlato Imerzní zlato ENIG
Řízení tloušťky. Přesné nastavení pomocí proudu a času. Omezená samoukončovací reakce.
Povrchová tvrdost. Vysoce tvrdé zlato 130-200 HV. Nízká tvrdost měkkého zlata 70-90 HV.
Náklady. Vyšší spotřeba energie zařízení. Nižší náklady na zjednodušený proces.
Pájitelnost. Dobrá, vyžaduje tavidlo. Vynikající odolnost proti oxidaci.
Spojování drátem. Vynikající. Špatná tenká vrstva Au.
Složitost procesu. Vysoká regulace maskovacího proudu. Střední regulace teploty fotonapětí.
Dopad na životní prostředí. Lázně s vyšším obsahem kyanidu. Lázně s nižším obsahem splňující normu ROHS.

4 Výhody Omezení

Galvanicky pokovené zlato

Výhody.
Vynikající odolnost proti opotřebení u dosedacích kontaktů.
Silnější vrstva Au umožňuje opakované zasouvání a odsouvání.
Kompatibilní s drátovým spojováním.
Nevýhody.
Vyšší spotřeba energie materiálu.
Riziko překrytí nebo tvorby dendritů.

Imerzní zlato

Výhody.
Cenově výhodné pro složité geometrie.
Rovný povrch pro SMT montáž.
Proces splňující normu ROHS.
Nevýhody.
Tenká vrstva Au omezuje trvanlivost.
Koroze niklu může způsobit vadu černých destiček.
Nevhodné pro vysokofrekvenční signály. Skin efekt vrstvy niklu.

5 Doporučení pro aplikaci

Galvanicky pokovené zlato.
Vysoce spolehlivé konektory, vojenské a letecké desky plošných spojů.
Aplikace vyžadující propojení vodičů, např. substráty integrovaných obvodů.
Imerzní zlato.
Komponenty BGAQFN spotřební elektroniky s jemným roztečem.
Cenově citlivé projekty se středními požadavky na trvanlivost.

6 Závěr

Galvanicky pokovené zlato vyniká mechanickou odolností a specializovanými aplikacemi, ale s sebou nese vyšší náklady. Imerzní zlato nabízí vyvážené řešení pro většinu komerčních návrhů desek plošných spojů a zároveň minimalizuje složitost procesu. Výběr závisí na požadavcích na výkon, rozpočtu a prostředí koncového uživatele. Pro optimalizaci poměru nákladů a výkonu se stále častěji používají hybridní přístupy, např. selektivní galvanické pokovování ENIG.