ENEPIG とは何ですか? PCB 仕上げにおける ENIG との違いは何ですか?

ENEPIG (無電解ニッケル、無電解パラジウム、浸漬金) は、保管中および動作中に環境要因からプリント基板を保護するためにプリント基板に施される表面メッキの一種です。ENEPIG は、無電解ニッケル (Ni 3-5 μm)、続いて無電解パラジウム (Pd 0.05-0.1 μm)、浸漬金層 (Au 0.03-0.05 μm) を堆積して作られます。はんだ接合部の強度、金線ボンディング、アルミニウム線ボンディングに適しており、接触抵抗が低くなっています。ほぼすべての PCB に簡単に堆積できるため、「ユニバーサル仕上げ」とも呼ばれています。

高度な HDI (高密度相互接続) 設計との互換性により、機能性を犠牲にすることなく、より洗練されたコンパクトな電子機器の作成が可能になります。今日は、2 つの注目すべき候補である ENIG (無電解ニッケル浸漬金) と ENEPIG (無電解ニッケル無電解パラジウム浸漬金) の間の複雑なニュアンスを解明します。さあ、この啓発的な旅に出発しましょう!

ENPIG と ENIG PCB 仕上げの違い:

ENIG (無電解ニッケル金メッキ) は、120～240 ミクロンのニッケルの上に 2～8 ミクロンの金をコーティングした 2 層金属コーティングです。一方、ENEPIG メッキはニッケルと金のみの ENIG メッキに比べて、パラジウムの層が追加されています。ENEPIG (無電解ニッケル-パラジウム-金メッキ) は、ニッケル、パラジウム、金の 3 層金属コーティングです。この追加層により、ニッケル層への金の腐食によって生じる「ブラック パッド」症候群を回避することができます。さらに、最近の研究では、ENEPIG コーティングされた PCB は、ENIG と比較して、極端な温度変動に対して最大 30% 高い信頼性を示すことがわかっています。

ENIG PCBメッキ:

ENIG は広く採用されていることで知られ、長年 PCB 製造の代名詞となっています。耐腐食性と優れたはんだ付け性を備えた信頼性の高い基盤を提供します。しかし、進化し続けるエレクトロニクスの世界では、信頼性以上のものが求められています。高速回路の品質を損なわないイノベーションが求められています。

しかし、ENIG 表面仕上げは品質上の問題から、低価格の消費者向け製品にしか使用されていません。まず、ENIG 表面仕上げでは、信頼性の高い金線ボンディング結果が得られません。これは、スズと金の相互作用により問題のある金属間化合物が生成され、はんだ接合部の信頼性が低下するためです。

ENEPIG PCBメッキ:

ENEPIG は、ゲームを驚異的なレベルに引き上げる革新的な表面仕上げです。ENEPIG は PCB 用の金属メッキの一種です。約 10 年前に開発されたこの種類の表面仕上げは、PCB 用の他の種類の金メッキに比べてコストが比較的低いため、近年人気が高まっています。ニッケルとパラジウムの組み合わせにより、優れた化学的安定性がもたらされ、最も過酷な環境から PCB が保護されます。ENEPIG の魅力的な特性には、優れたワイヤ ボンディング機能と、より滑らかで均一な表面があり、高周波アプリケーションや小型設計の基盤となります。

ほぼすべての PCB アセンブリに塗布できるため、「ユニバーサル表面仕上げ」というニックネームが付けられている ENEPIG 仕上げは、主にはんだ付け、金およびアルミニウムのワイヤボンディングをサポートするために使用されます。全体的に、PCB プロトタイプ プロセスでは、ENEPIG と ENIG は表面処理プロセスに属します。違いは、ENIG ははんだマスクの前に行われるのに対し、ENEPIG ははんだマスクの後に行われることです。

ENEPIG メッキの成分は何ですか?

● 無電解ニッケル - 耐腐食層

● 無電解パラジウム - バリア層がニッケルの拡散を防止

● 浸漬金 – 最外層ははんだ付け性を提供します

「無電解」という用語は、電流を使わない自己触媒堆積を指します。金属は化学還元反応によって堆積します。この三金属仕上げは、優れたはんだ付け性を提供すると同時に、腐食や酸化にも耐性があります。これは、電解ニッケル/金や浸漬錫などの従来の仕上げの代替品です。

ENEPIG PCB製造プロセスの手順:

ENEPIG では、PCB 表面に 4 層の金属が堆積されます。これらは銅、ニッケル、パラジウム、金です。ENEPIG 表面仕上げを作成するプロセスには、次の手順が含まれます。

1)銅の活性化:このプロセスは置換反応を使用して実行され、銅層が触媒表面として機能します。

2)無電解ニッケル:ニッケルはバリア層として機能し、銅が他の金属と相互作用するのを防ぎます。この層は、酸化還元反応を使用して触媒銅表面に堆積されます。その結果、3.0 ～ 5.0 ミクロンの厚さの層ができます。

3)無電解パラジウム:パラジウム層は、ENEPIG と ENEG 表面仕上げ技術の違いであり、別のバリア層として機能します。パラジウムはニッケル層が腐食して金層に拡散するのを防ぎます。このパラジウムは、用途に応じて 0.05 ～ 0.1 ミクロンの厚さの層に堆積されます。

4)浸漬金:金は ENEPIG 表面に最後に追加される層で、低接触抵抗、摩擦からの保護、酸化に対する耐性といった利点をもたらします。金はパラジウムのはんだ付け性も維持します。PCB 上のパラジウムは溶解して電子を放出し、周囲の金原子を還元します。その後、金イオンが PCB の表面に付着してパラジウムイオンの一部を置き換え、厚さが 0.03 ～ 0.05 マイクロメートルの比較的薄い外層を形成します。

ENEPIG仕上げの利点/欠点:

1)ブラックパッドのリスクを回避:追加の層がニッケルの拡散と移動を防ぎ、無電解ニッケルリン合金の腐食を回避します。ニッケル表面層の酸化を効果的に抑制し、溶接プロセスでブラックパッドが発生するのを防ぎます。

2)  コーティングの長期信頼性: ENEPIG コーティングは安定性が高く、経年変化処理後の SEM 検査でも明らかな欠陥は見られず、長期信頼性が高いことが示されています。

3)鉛フリーはんだ付け： ENEPIGコーティングは、鉛フリーはんだ（Sn-Ag-Cu）で高いはんだ付け強度のはんだ接合部を形成し、有鉛（スズ/鉛）はんだと同等のはんだ付け強度を実現します。複数回のリフローサイクルにも耐えることができます。

4)溶接とワイヤボンディングの高信頼性： ENEPIG 表面処理により、優れた溶接接合とワイヤボンディング性能が得られます。

5)低コスト:パラジウムを使用すると金層の厚さを減らすことができ、最終的にコストが削減されます。

ENEPIG 表面仕上げの制限:

ニッケルメッキの上に形成されたスズパラジウム層の脆さにより、破損しやすくなります。

ENEPIG を使用して PCB をメッキする理由

現代の PCB は進化を続け、最大限の機能性と速度を維持しながら、より小型で軽量な電子機器が実現しています。機能性を向上させながら構造的完全性を維持するために、金属仕上げで PCB をメッキすることが優先事項となっています。利用可能なすべてのメッキ オプションの中で、ENEPIG は処理コストと材料コストを比較的低く抑えながら、最も多くの利点を提供します。また、優れたはんだ付け性、耐久性、耐腐食性など、他の仕上げオプション (スズ、銀、ENEG、ENIG メッキなど) よりも多くの利点があります。

これらの利点は、民生用電子機器だけでなく、さまざまな業界でも重要です。ENEPIG 仕上げは、PCB の高機能性と信頼性を維持するのに役立ち、信頼性が最優先されるアプリケーションに最適な仕上げです。ほんの一例を挙げると、自動車、航空宇宙、医療業界などがあります。

ENEPIG に関連するプロセスの課題:

●均一性:無電解めっきは局所的な化学条件に依存します。注意深い監視とタンクの撹拌が必要です。

●パラジウムの活性化:活性化が不十分だとニッケルの析出が均一にならず、金が脆くなる可能性があります。

●浴のメンテナンス:無電解浴の定期的な分析と補充は重要です。

●ソルダーマスクの接着:ソルダーマスクと ENEPIG の化学的性質の適合性を確保する必要があります。

●ビアフィリング:薄いコーティングのみを堆積します。より厚いコーティングの場合は、追加の無電解銅の堆積が必要になる場合があります。

ENEPIG の特性:

ENEPIG はめっき方法として徐々に人気が高まってきており、最近では原料パラジウムの価格低下により人気が急上昇しています。この方法は、次のような大きな利点があることでも人気があります。

低接触抵抗:低接触抵抗は、過熱、エネルギー損失、接地不良を防ぐために PCB で不可欠です。ENEPIG 仕上げは、ニッケル、パラジウム、金の堆積を制御することで、この低抵抗を保証します。

保護バリア: ENEPIG 仕上げのニッケルとパラジウムは両方ともバリア層として機能し、銅がはんだのスズによる影響を受けないようにします。これらのバリアははんだ付け性を大幅に向上させます。また、銅が金と混ざって導電性に影響を及ぼすのを防ぎます。

無制限の保存期間:銀、銅、アルミニウムなどの他の多くのメッキオプションとは異なり、パラジウムと金は変色したり酸化したりしません。これらは、空気と湿気にさらされることによって進行する状態です。どちらの状態も、はんだ付け性の低下と全体的な仕上げ品質の低下を招き、時間の経過とともに悪化します。

ENEPIG表面仕上げの用途:

ENEPIG 表面仕上げは、THT (スルーホール技術)、SMT、BGA、ワイヤボンディングなどのさまざまなパッケージタイプをサポートするプリント回路基板に最適です。ENEPIG 仕上げがメリットをもたらす主な用途は次のとおりです。

● 鉛フリーはんだ付け：使用時の危険性が低くなります。

● 自動車用電子機器：ハロゲンフリーで高温に耐えます。

● 航空電子工学および航空宇宙: 過酷な条件で要求される高い信頼性を提供します。

● 医療用電子機器：生体適合性仕上げ

● 高速デジタル回路: 金は低い接触抵抗の安定性を提供します。

結論：

全体的に、ENPIG は優れたはんだ付け性、接触信頼性、鉛フリーはんだとの互換性を備え、ワイヤボンディングが可能で、安定した低接触抵抗を提供する優れた表面めっき技術であると結論付けることができます。一方、正確なプロセス制御が必要で、パラジウムが高価で、めっきのステップが複数あるためサイクル時間が長くなるなど、いくつかの欠点もあります。しかし、全体的には、価格と性能の比率が優れている優れた技術です。