2025-08-07
エレクトロレスニッケル浸透金 (ENIG) は,信頼性,溶接性,高性能電子機器との互換性によって評価されるプレミアムPCB表面仕上げとして評判を得ています.しかし,HASLのような代替手段は市場において競争する 浸泡スチール,OSP,浸泡銀は,適切な仕上げを選択するには,コスト,性能,およびアプリケーションのニーズをバランスさせる必要があります.このガイドでは,ENIGを他の一般的なPCB表面仕上げと比較しています.エンジニアや購入者がプロジェクトについて情報に基づいた決定を下すのを助ける.
主要 な 教訓
1.ENIGは,ほとんどの仕上げと比較して,優れた溶接性,耐腐蝕性,および保存期間 (> 1年) を提供し,医療,航空宇宙,および高信頼性の電子機器に理想的です.
2.平らな表面 (±2μmの許容度) は,細いピッチのコンポーネント (≤0.4mmのピッチ) をサポートし,密度の高い設計ではHASLの不均質な仕上げ (±10μm) を上回ります.
3ENIGはHASLやOSPよりも1.5~2.5倍高いものの,長期的信頼性は重要なアプリケーションでフィールド障害を60%削減します.
4HASLは低コストの消費電子機器,鉛のない産業システムにおける浸泡鉛,短命高速装置におけるOSPで優れています.
ENIG は 何 です か
ENIGは,化学堆積によって銅PCBパッドに施された2層の表面仕上げ (電気を必要としない):
1ニッケル層 (36μm):銅と金との間に障壁として作用し,溶接器の接頭に銅の拡散を防止し,機械的強度を向上させる.
2金層 (0.05μm~0.2μm):ニッケルを酸化から保護し,長期間の溶接性を保証する薄くて純粋な金層.
電気のないニッケル堆積は 化学洗浄を使って 小さい物や密集した物でも浸水金では,赤酸化反応によって,ニッケル上層を置き換える.安定した仕上げです
ENIG は,他のPCB 表面仕上げと比べる方法
各表面仕上げは,特定の用途に合わせたユニークな特性があります.下記の表は主要な違いを強調します.
| 特徴 | ENIG | HASL (鉛のない) | 浸水スチール | OSP | 浸水銀 |
|---|---|---|---|---|---|
| 構造 | ニ (36μm) + Au (0.05μm) | Sn-Cu溶接器 (5 〜 25μm) | 純粋なSn (0.8~2.5μm) | 有機フィルム (0.1~0.5μm) | 純粋なAg (0.1~0.5μm) |
| 表面の平らさ | ±2μm (優秀) | ±10μm (弱) | ±3μm (優秀) | ±1μm (優秀) | ±3μm (良い) |
| 保存期間 (封印) | >1年 | 12ヶ月以上 | 12ヶ月以上 | 3~6ヶ月 | 6~9ヶ月 |
| 溶接性サイクル | 5歳以上 | 3・5 | 2・3 | 1・2 | 3・4 |
| 耐腐食性 | 11000時間以上 (塩噴霧) | 200~300時間 | 300時間以上 | <100時間 | 200~400時間 (変動する) |
| 精密 な ピッチ に 適し | ≤0.4mm (理想的には) | ≥0.8mm (危険) | ≤0.5mm (理想的には) | ≤0.4mm (理想的には) | ≤0.5mm (良い) |
| コスト (相対) | 1.8 ∙2.5x | 1x | 1.2 ̇1.5x | 0.9x | 1.3 ̇1.6x |
ディープダイブ: ENIG vs. オルタナティブ
1ENIG vs HASL (熱気溶接液の平準化)
HASLは最も費用対効果の高い仕上げで,溶けた溶接料 (鉛のないSn-Cuまたは伝統的なSn-Pb) を浸透して塗り,熱気で平準化します.
a.ENIG 利点:
平らさ: 0.4mmピッチのBGAまたはQFNs HASL への重要な不均等な表面 (溶接メニスクスによる) は,細角設計では橋梁のリスクを40%増加させます.
保存期間: ENIGの金層は無期限に酸化に抵抗し,HASLの溶接は12ヶ月以上で汚れ,溶接性が低下します.
高温性能:ENIGは300°C+のリフローサイクルに耐えられる (自動車用ホッズ底の電子機器に最適),HASLは260°C以上の溶接ボールの危険性がある.
b.HASL 利点
費用: ENIGより50~60%安く,大容量消費電子機器 (テレビ,ルーターなど) に適しています.大部品 (ピッチ≥0.8mm).
耐久性:より厚い溶接層 (525μm) は,低コストの組み立てで手動操作に役立つENIGの薄い金よりも傷害に強い.
c.以下に最適:
ENIG:医療機器,航空宇宙センサー,5Gベースステーション
HASL:安価な家電,LED照明と大きなパッド
2ENIG vs. 浸泡スチール
浸泡スチンは化学反応により 純スチールの薄い層を堆積し 平らで鉛のない仕上げを 提供します
a.ENIG 利点:
ティン・ウイスター耐性: ENIGには導電性チン・ウイスター (ショートショートを引き起こす微小な繊維) のリスクはありません.湿った環境 (≥60%RH) で浸泡チンの懸念です.
耐腐蝕性: ENIGは,海上または産業用に使用する浸水チンの300時間以上に対して,塩噴霧 (ASTM B117) の1,000時間以上生存します.
溶接器の結合信頼性: ENIGのニッケル層は溶接器とより強い金属間結合を形成し,振動に弱い装置 (例えばドローン) の結合障害を軽減する.
b.浸泡スチロールの利点:
費用:ENIGより30%~40%安く,同様の平らさで,中級産業用コントローラーに適しています (0.5mmピッチ).
鉛のないコンプライアンス:純粋なチンはニッケルなしで厳格なRoHS基準を満たし,ニッケル制限のある市場 (例えば,いくつかの医療機器) に魅力的です.
c.以下に最適:
医療機器のインプラント 航空用PCB
潜水缶:自動車用ADAS,工業用モータードライブ
3. ENIG vs OSP (有機溶解性保温剤)
OSPは,銅を酸化から保護する薄い有機膜 (ベンゾトリアゾール衍生物) で,溶接中に溶解して新鮮な銅を暴露します.
a.ENIG 利点:
保存期間:ENIGは1年以上保存され,OSPは3~6ヶ月で劣化します.長時間使用可能なプロジェクト (例えば軍用ハードウェア) では非常に重要です.
再処理耐久性: 5回以上のリフローサイクルに耐える. OSPでは1回2回,故障を修復することが容易である.
環境 耐性: OSP は 湿気 や 化学物質 に 溶け ます が,ENIG は 油,清掃剤,湿気 に 耐える.
b.OSP 利点:
費用:ENIGより50~60%安く,信号の完整性への影響は最小限です.金属層が信号損失を引き起こす高速PCB (5G,100Gbpsデータリンク) に最適です.
超平面: ±1μmの許容度は0.4mmのピッチのコンポーネントに適しており,インピーデンス制御を複雑にする金属層がない.
c.以下に最適:
ENIG: 耐久性があり,厳しい環境に対応する装置 (石油リグセンサー,衛星)
OSP: 短寿命の消費電子機器 (スマートフォン,ウェアラブル),高周波PCB
4ENIG対インマーションシルバー
浸水銀は化学反応によって薄い銀層を堆積し,コストと性能のバランスを提供します
a.ENIG 利点:
汚れ耐性:高湿度 (>60%RH) や硫黄豊富な環境 (例えば工業工場) で銀が汚れ (黒くなる) により溶接性が低下する.ENIGの金層は汚れに完全に抵抗する.
溶接合体強度: ENIGのニッケル溶接結合は銀溶接剤より30%強固で,高振動アプリケーション (例えば自動車エンジンベア) において重要です.
安定性:浸透銀は高電圧PCBで"銀の移動" (デンドライトの成長) に苦しんで,ショートカットのリスクがあります. ENIGはこの問題を回避します.
(b) 浸水銀の利点:
処理速度: ENIG より高速 (5~10分,30~45分) で,時間敏感なプロジェクトでは処理時間を短縮します.
費用: ENIGより30%~40%安く,電信機器 (ルーター,ベースステーション) に適したスチールやOSPよりも優れた伝導性があります.
c.以下に最適:
ENIG:高信頼性,高電圧システム (EVインバーター,航空宇宙)
潜水銀: 電気通信,軍用PCB 適度な湿度で
ENIG に 関する 一般 的 な 課題 (そして それ を 軽減 する 方法)
ENIGは優れた性能を提供していますが 慎重な製造を必要とする ユニークな課題があります
1ブラック・パッドの欠陥
ブラックパッドは,金沉積中にニッケルが腐食し,ニッケルと金の接点に脆くて溶接できない層を作り出すときに発生する.
a.金浸し中にニッケルを過剰に切る.
(b) 汚染されたゴールド塗装浴場
緩和策
a.IPC-4552 (ニッケル金塗装の基準) に準拠する認定メーカーを使用する.
(b) ENIG パッドの横切りを検査し,ニッケル完全性を確認する (黒くならない).
2費用
低利回り製品では高額な価格 (1.8×2.5x HASL) が手頃な価格になる可能性があります.
緩和策
a.ENIGを選択的に使用する: 重要なパッド (BGAなど) にのみ,非重要な領域 (透孔ピン) にのみHASLを使用する.
大量生産の場合,製造業者との物流価格交渉を行う.
3金の厚さ制御
過剰な金 (>0.2μm) は溶接器の脆さを引き起こし (弱い関節),不十分な金 (<0.05μm) はニッケルを露出させる.
緩和策
a. ほとんどの用途において金厚さ0.05~0.1μmを指定する.
(b) QC 時に厚さを確認するためにX線発光 (XRF) を使用する.
正しい 仕上げ を 選ぶ こと
表面仕上げの選択は 5つの重要な要因に依存します.
1構成要素 ピッチ
a. ≤0.4mmピッチ: ENIG,OSP,または浸泡スチール (平面仕上げ).
b.≥0.8mmピッチ:HASL (費用対効果の高い) または浸水銀.
2保存期間
a.1年: ENIG (理想) または浸水スチール.
b.3~6ヶ月:OSPまたは浸水銀.
3環境への曝露
a.高湿度/塩: ENIG (1000時間以上塩噴霧)
b.低湿度:浸水スチール,銀,またはHASL.
c.硫黄/化学物質: ENIG (腐食耐性)
4費用感受性
a.予算を中心に:HASLまたはOSP.
(b) 中級: 浸泡スチールまたは銀.
c.高い信頼性: ENIG (低故障率によって正当化される).
5産業基準
a.医療用 (ISO 13485): ENIG (生物相容性,長持ち期間)
b.自動車用 (IATF 16949): ENIGまたは浸水スチール (振動抵抗性).
c.航空宇宙 (AS9100): ENIG (極端な温度性能)
現実 の 応用 例
1医療用インプランタブルデバイス
生物相容性 5年以上の保存期間 耐腐蝕性
仕上げ: ENIG (ニッケルゴールドは惰性であり,体液に抵抗する).
結果:ペースメーカーと神経刺激装置の信頼性は 99.9%です
2. 5Gベースステーション
0.4mm BGA互換性,高周波信号の整合性
仕上げ: ENIG (平らな表面は信号損失を最小限に抑える.金には外部の腐食が抵抗する).
結果: 現地試験では HASL に比べて 30% 少ない信号障害です
3消費者のスマートフォン
需要:低コスト,0.4mmピッチの部品,短保存期間 (6ヶ月)
仕上げ:OSP (最も安い平面仕上げ,デバイスの寿命に十分)
結果: ENIG に比べて単位コストが 50% 低くなって,信頼性が許される.
4電気自動車のバッテリー管理システム
需要:高振動耐性 125°Cの動作温度 0.5mmのピッチ
仕上げ:ENIG (強い溶接接;ニッケル高温耐性)
結果: 浸水銀の比で フィールドの失敗が70%減少しました
よくある質問
Q: ENIG は鉛のない溶接器と互換性がありますか?
A: はい. ENIG は Sn-Ag-Cu (SAC) の鉛のない溶接剤で働き,RoHS 要求を満たす強い金属間結合 (Cu6Sn5 と Ni3Sn4) を形成します.
Q: ENIG は柔軟な PCB に使用できますか?
A: はい.ENIG は,折りたたみ (1万回以上) に耐える柔軟性を提供するニッケルで,ローリングされた銅 (フレックスPCBで使用) によく粘着します.
Q: ENIG は高周波信号にどのように影響するのか?
A: ENIGの薄い金層 (0.05μm~0.2μm) はインパデンスに最小限の影響を及ぼし,HASLのような厚い仕上げを上回る5G (28GHz+) およびレーダー (60GHz+) PCBに適しています.
Q: ENIG の最小パッドサイズは?
A: ENIGは0.2mm × 0.2mmのパッドを信頼的にコーティングし,01005パシーブとマイクロBGAに最適です.
Q: ENIG は他の仕上げよりも環境に優しいものですか?
A: ENIG は,電解金塗装よりも金を使用量が少なく,環境への影響が軽減されます.鉛のないものでRoHSに準拠していますが,ニッケル処分には適切な処理が必要です.
結論
ENIGは高信頼性,高性能PCBのためのプレミアム表面仕上げとして注目され,比類のない溶接性,耐腐蝕性,微細ピッチ互換性を提供しています.HASLのような代替手段はENIGは,医療,航空宇宙,電子機器などの重要な電子機器のゴールドスタンダードであり続けています.自動車産業.
部品のピッチ,保存期間,環境,予算を合わせることで エンジニアは性能とコストを効率的にバランスできます失敗が選択肢ではないプロジェクトENIGの高額初期費用は,フィールドの故障や保証請求の削減による長期的節約に比べると微妙です.
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