ENIG Black Pad: причины, предотвращение и решения проблемы

Быстрые ссылки: Что такое Black Pad? | Причины возникновения | Как предотвратить | Как исправить | Актуальность проблемы для ENIG

Во всех отраслях, полагающихся на качественно изготовленные печатные платы (PCB), способность переходных отверстий (виа) проводить сигналы критически важна для успешного дизайна. Виа — это каналы, позволяющие электронным сигналам проходить между слоями платы.

Часто производители наносят на субстрат платы слой проводящего металла — обычно меди — для соединения слоев при создании необходимой разводки и отверстий. Для некоторых применений меди хватает. Однако в приложениях с высокими температурами и/или сильными токами металлизированные отверстия также заполняют более проводящими материалами, такими как медь. Это создает так называемые заполненные медью виа. Подробнее о различиях и преимуществах заполненных виа по сравнению с металлизированными отверстиями читайте в статье «Что такое заполненные медью виа?».

Для еще более требовательных приложений и современного дизайна PCB химическое никелирование с иммерсионным золотом (ENIG) становится одним из самых популярных покрытий на рынке. Поскольку ENIG не содержит свинца, это разумный выбор для компаний, следующих директиве RoHS 2002/95/EC о ограничении опасных веществ в электронике.

ENIG-покрытия ценятся в промышленности PCB за следующие преимущества перед другими типами финишных покрытий — такими как HASL и иммерсионная олово:

• Идеально ровная поверхность
• Длительный срок хранения
• Оптимальное покрытие для мелкошаговых SMT-компонентов

Ни одно покрытие PCB не лишено недостатков. Для ENIG риск проблемы «черной подложки» (black pad) представляет реальную угрозу для работы компонентов типа BGA (ball grid array) и других элементов, монтируемых на плату. К сожалению, ENIG-покрытия не поддаются переработке, поэтому проблема black pad требует правильного решения. Иначе весь продукт может стать неработоспособным, что приведет к убыткам, недовольным клиентам и дорогостоящему отзыву партии.

Что такое ENIG Black Pad?

Возможно, нет более спорной темы в индустрии PCB, чем ENIG black pad. Простыми словами, black pad — это некачественное соединение на границе припой-никель. Хотя многие специалисты считают это явление крайне редким (по некоторым оценкам менее 1-2% ENIG-плат), тот факт, что проблема обычно обнаруживается только на стадии сборки, делает ее дорогостоящей для выявления и исправления после производства.

Причины возникновения Black Pad

Black pad является результатом процесса иммерсионного золочения и химического никелирования. Хотя он дает высокопаяляемое покрытие — идеальное для приложений, где надежность и сложная схемотехника идут рука об руку — процесс может создавать дефектные соединения, которые при нагрузке теряют контакт. В результате возникают разомкнутые цепи, обнажающие слой темного корродированного никеля — отсюда и название «черная подложка».

Согласно недавним исследованиям и отчетам индустрии, black pad вызывается избыточным уровнем фосфора, являющегося побочным продуктом растворения никеля. В итоге, в результате последовательных процессов рефлоу, начальный уровень фосфора 7% может легко возрасти до 9% и выше. Чем выше уровень фосфора, тем больше риск коррозии никеля при иммерсионном золочении.

Как предотвратить Black Pad

Эксперты единодушны в одном: black pad возникает в худшем месте пути разработки и производства электронных компонентов. Ее редко обнаруживают при изготовлении PCB, обычно — только при сборке или позже, когда напряженные соединения и разомкнутые цепи становятся узнаваемой и потенциально катастрофической проблемой.

Более того: если не проводить неразрушающий контроль именно этих плат, black pad практически невозможно обнаружить до установки компонентов.

Следовательно, предотвращение black pad становится критически важной задачей производителей и поставщиков PCB. Знание того, что причиной является высокий уровень фосфора, отличается от реального контроля этого уровня в производстве. Именно поэтому выбор Millennium Circuits Limited в качестве поставщика PCB — наиболее надежный способ избежать проблем с black pad при ENIG-покрытиях. От мелких партий до крупных заказов мы полностью посвящены поставке плат, полностью соответствующих вашим ожиданиям.

Как исправить Black Pad

Поскольку ENIG-покрытия не поддаются переработке, лучший способ исправить проблему black pad — предотвратить ее возникновение. Эта цель наиболее эффективно и надежно достигается строгим контролем никелевого ванны, где обмен между золотом и никелем поддерживается максимально близко к идеалу. Ключевым фактором поддержания этого контроля является тщательный мониторинг pH в никелевой ванне, так как это указывает на уровень присутствующего фосфора.

Является ли Black Pad все еще проблемой для ENIG?

Пока никель и золото используются в процессе ENIG-финиша, black pad может оставаться потенциальной проблемой. Однако это лишь подтверждает, почему сотрудничество с нашей командой в MCL может стать одним из самых разумных бизнес-решений.

Если качество ваших печатных плат критично для операционного успеха, свяжитесь с нами для получения продуктов и сервиса, которых вы ожидаете от ведущего высокорейтингового поставщика PCB.