पीसीबी विनिर्माण में ENEPIG: इस प्रीमियम सतह खत्म के लिए एक व्यापक गाइड

एनईपीआईजी (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) पीसीबी सतह खत्म करने में स्वर्ण मानक के रूप में उभरा है, इसकी बहुमुखी प्रतिभा, विश्वसनीयता,और मांग वाले अनुप्रयोगों में प्रदर्शनएचएएसएल या ओएसपी जैसे सरल फिनिश के विपरीत, एनईपीआईजी में धातुओं की तीन परतें शामिल हैं जो असाधारण वेल्डेबिलिटी, तार बंधन शक्ति और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती हैं।इसे एयरोस्पेस से लेकर चिकित्सा उपकरणों तक के उद्योगों में अपरिहार्य बना रहा है।.

यह गाइड ENEPIG क्या है, इसका उपयोग कैसे किया जाता है, अन्य परिष्करणों के मुकाबले इसके फायदे और यह सबसे चमकदार कहां है, इसका विवरण देता है।चाहे आप उपग्रह के लिए उच्च विश्वसनीयता वाला पीसीबी या चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए कॉम्पैक्ट बोर्ड डिजाइन कर रहे हों, ENEPIG को समझने से आपको सतह खत्म के बारे में सूचित निर्णय लेने में मदद मिलेगी।

महत्वपूर्ण बातें
1.एनईपीआईजी एक बहु-परत सतह खत्म (निकल + पैलेडियम + सोना) है जो एकल-परत या सरल खत्म में soldability, तार बंधन, और संक्षारण प्रतिरोध में बेहतर प्रदर्शन करता है।
2यह ENIG में आम ′′black pad′′ समस्याओं को समाप्त करता है, महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में क्षेत्र में विफलता दरों को 40% तक कम करता है।
3.एनईपीआईजी सीसा मुक्त मिलाप और तार बंधन दोनों का समर्थन करता है, जिससे यह दूरसंचार, एयरोस्पेस और चिकित्सा उपकरणों में मिश्रित-विधानसभा पीसीबी के लिए आदर्श है।
4जबकि एचएएसएल या ओएसपी (2 ¢ 3 गुना कीमत) की तुलना में अधिक महंगा है, एनईपीआईजी पीसीबी जीवनकाल को 24+ महीनों तक बढ़ाकर और पुनः कार्य को कम करके कुल स्वामित्व लागत को कम करता है।

ENEPIG क्या है?
एनईपीआईजी पीसीबी पैड पर तांबे की रक्षा, मिलाप को सक्षम करने और तारों के बंधन का समर्थन करने के लिए लागू एक मालिकाना सतह खत्म है। इसका नाम इसकी तीन-परत संरचना को दर्शाता हैः

1विद्युत रहित निकेल: एक 3×6μm परत जो एक बाधा के रूप में कार्य करती है, तांबे को बाद की परतों में फैलने से रोकती है और संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करती है।
2.इलेक्ट्रोलेस पैलेडियम: एक 0.1~0.2μm परत जो सोल्डरबिलिटी को बढ़ाती है, निकल ऑक्सीकरण को रोकती है, और तार बंधन आसंजन में सुधार करती है।
3विसर्जन स्वर्ण: एक पतली 0.03×0.1μm परत जो पैलाडियम को धुंधला होने से बचाती है, एक चिकनी संभोग सतह सुनिश्चित करती है, और विश्वसनीय तार बंधन को सक्षम करती है।

यह संयोजन एक परिष्करण बनाता है जो यांत्रिक और विद्युत प्रदर्शन दोनों में उत्कृष्ट है, पुराने परिष्करणों में कमजोरियों को संबोधित करता है जैसे कि ENIG (काला पैड के लिए प्रवण) और HASL (असमान सतहें) ।

ENEPIG का उपयोग कैसे किया जाता है: विनिर्माण प्रक्रिया
एनईपीआईजी लागू करने के लिए एक समान परतों और इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए सटीकता और सख्त प्रक्रिया नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
1सतह की तैयारी
पीसीबी को ऑक्साइड, तेल और उन प्रदूषकों को हटाने के लिए साफ किया जाता है जो आसंजन में बाधा डाल सकते हैं। इसमें शामिल हैंः

a.माइक्रो-एटिंगः तांबे की सतहों को कठोर करने के लिए एक हल्के एसिड एटिंग, निकल चिपकने में सुधार।
b. सक्रियणः इलेक्ट्रोलेस निकेल जमाव को शुरू करने के लिए एक पैलाडियम आधारित उत्प्रेरक लागू किया जाता है।

2विद्युत रहित निकेल जमाव
पीसीबी को निकेल स्नान (आमतौर पर निकेल सल्फेट) में 85 से 90 डिग्री सेल्सियस पर डुबोया जाता है। बाहरी बिजली के बिना, निकेल आयनों को रासायनिक रूप से कम किया जाता है और तांबे पर जमा किया जाता है,एक समान 3 ¢ 6μm परत बनानेयह परतः

a. तांबे को मिलाप जोड़ों में प्रवास करने से रोकता है (जो कि भंगुरता का कारण बनता है) ।
b. बाद की परतों के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है।

3पैलाडियम सक्रियण
निकेल परत को ऑक्साइडों को हटाने के लिए एक कमजोर एसिड में कुछ समय के लिए डुबोया जाता है, जिससे अगले चरण के लिए उचित आसंजन सुनिश्चित होता है।

4विद्युत रहित पैलाडियम अवशेष
पीसीबी 60 से 70 डिग्री सेल्सियस पर एक पैलैडियम स्नान (पैलेडियम क्लोराइड) में प्रवेश करता है। निकेल की तरह, पैलैडियम बिजली के बिना जमा होता है, एक 0.1 से 0.2μm परत बनाते हुए जोः

a. निकेल को ऑक्सीकरण से रोकता है (जो वेल्डिंग क्षमता को बर्बाद कर देगा) ।
b. निकेल और सोने के बीच एक बाधा के रूप में कार्य करता है, भंगुर इंटरमेटलिक यौगिकों से बचता है।

5विसर्जन स्वर्ण जमा
अंत में पीसीबी को सोने के स्नान (सोने के साइनाइड) में 40°C से 50°C पर डुबोया जाता है। सोने के आयनों ने पैलाडियम परमाणुओं को विस्थापित कर एक पतली 0.03μm परत बनाई है जोः

a.अंतर्गत परतों को धुंधला होने से बचाता है।
b. एक चिकनी, लोड करने और तार बंधन के लिए प्रवाहकीय सतह बनाता है.

6धोने और सूखने
अतिरिक्त रसायनों को धोकर हटा दिया जाता है और पीसीबी को गर्म हवा से सूखा जाता है ताकि पानी के धब्बे न हों।

अन्य परिष्करणों के मुकाबले एनईपीआईजी के फायदे
एनईपीआईजी प्रमुख क्षेत्रों में पारंपरिक परिष्करणों से बेहतर प्रदर्शन करता है, जिससे यह उच्च विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए पसंद किया जाता हैः
1. उच्च मिलाप क्षमता
सीसा मुक्त मिलाप (SAC305) और पारंपरिक टिन-लीड मिश्र धातुओं के साथ काम करता है, ENIG (1.5 ¢ 2 सेकंड) की तुलना में तेजी से गीला (≤ 1 सेकंड) ।
ब्लैक पैड (एक भंगुर निकेल-गोल्ड यौगिक जो सोल्डर जोड़ों की विफलता का कारण बनता है), ENIG में एक आम समस्या से बचता है।

2मजबूत तार बंधन
सोने की परत अल्ट्रासोनिक तार बंधन के लिए एक आदर्श सतह प्रदान करती है (चिप-ऑन-बोर्ड डिजाइनों में आम है), जिसमें खींच ताकत ENIG से 30% अधिक है।
एचएएसएल (जो एल्यूमीनियम के साथ संघर्ष करता है) के विपरीत, सोने और एल्यूमीनियम दोनों तारों का समर्थन करता है।

3उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध
निकेल-पैलेडियम-गोल्ड स्टैक नमी, नमक स्प्रे और औद्योगिक रसायनों का प्रतिरोध करता है, OSP (जो नम वातावरण में बिगड़ता है) और HASL (टेन मूंछों के लिए प्रवण) से बेहतर प्रदर्शन करता है।
एयरोस्पेस और समुद्री अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण 1000+ घंटे के नमक स्प्रे परीक्षण (एएसटीएम बी 117) पास करता है।

4. लंबी शेल्फ लाइफ
ओएसपी और एचएएसएल के लिए 6 से 12 महीने की तुलना में 24+ महीनों के लिए सोल्डरेबिलिटी बनाए रखता है। इससे समाप्त पीसीबी से अपशिष्ट कम होता है।

5मिश्रित विधानसभा के साथ संगतता
ओएसपी (जो तरंग मिलाप के साथ संघर्ष करता है) के विपरीत, सतह-माउंट (एसएमटी) और छेद के माध्यम से घटकों दोनों के साथ पीसीबी में निर्बाध रूप से काम करता है।

एनईपीआईजी बनाम अन्य सतह खत्मः एक तुलना

ऐसे अनुप्रयोग जहां एनईपीआईजी चमकता है
एनईपीआईजी का प्रदर्शन और विश्वसनीयता का अनूठा संयोजन इसे सख्त आवश्यकताओं वाले उद्योगों में अपरिहार्य बनाता हैः
1एयरोस्पेस और रक्षा
उपग्रह और एवियोनिक्सः एनईपीआईजी की संक्षारण प्रतिरोध और तापमान स्थिरता (-55°C से 125°C) पीसीबी को प्रक्षेपण और अंतरिक्ष वातावरण में जीवित रहने की गारंटी देती है।नासा अपने 24 महीने के शेल्फ जीवन और तार बंधन की ताकत के लिए उपग्रह संचार प्रणालियों में ENEPIG का उपयोग करता है.
सैन्य रेडियोः कंपन (20G+) और आर्द्रता (95% आरएच) का सामना करता है, युद्ध के मैदान की स्थितियों में सिग्नल अखंडता बनाए रखता है।

2चिकित्सा उपकरण
प्रत्यारोपित करने योग्यः पेसमेकर और न्यूरोस्टिमुलेटर शरीर के तरल पदार्थों में एनईपीआईजी की जैव संगतता (आईएसओ 10993) और संक्षारण प्रतिरोध पर निर्भर करते हैं।
नैदानिक उपकरण: एनईपीआईजी एमआरआई मशीनों और रक्त विश्लेषकों में विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित करता है, जहां डाउनटाइम रोगी देखभाल को जोखिम में डालता है।

3दूरसंचार और 5जी
5जी बेस स्टेशनः मल्टी-गीगाबिट डेटा दरों के लिए महत्वपूर्ण, कम सम्मिलन हानि के साथ 28GHz मिमीवेव सिग्नल का समर्थन करता है।
डाटा सेंटर स्विच: लगातार प्रतिबाधा (50Ω ±5%) के साथ उच्च घनत्व 100Gbps ट्रांससीवर सक्षम करता है।

4ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स
एडीएएस प्रणालीः रडार और लीडार पीसीबी में एनईपीआईजी का उपयोग हुड के नीचे के तापमान (150 डिग्री सेल्सियस) और सड़क कंपन का सामना करने के लिए किया जाता है, जिससे टकराव से बचने वाली प्रणालियों में झूठे अलार्म कम हो जाते हैं।
ईवी चार्जिंग मॉड्यूलः बैटरी तरल पदार्थों से जंग का विरोध करता है, सुरक्षित, लंबे समय तक चलने वाले कनेक्शन सुनिश्चित करता है।

एनईपीआईजी के बारे में आम मिथक
मिथक: अधिकांश परियोजनाओं के लिए एनईपीआईजी बहुत महंगा है।
तथ्य: जबकि एनईपीआईजी पहले से अधिक महंगी है, यह बड़े पैमाने पर उत्पादन में 40% तक पुनर्नवीनीकरण लागत को कम करता है, जिससे यह महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए लागत प्रभावी हो जाता है।
मिथकः ENIG तारों के बंधन के लिए भी उतना ही अच्छा है।
तथ्य: एनईपीआईजी की पैलाडियम परत निकल ऑक्सीकरण को रोकती है, जिसके परिणामस्वरूप त्वरित उम्र बढ़ने के परीक्षणों में एनईआईजी की तुलना में 30% अधिक मजबूत तार बंधन होते हैं।
मिथक: एचएएसएल सीसा मुक्त मिलाप के लिए काम करता है।
तथ्य: एचएएसएल की असमान सतह 0.4 मिमी पिच बीजीए में सोल्डर ब्रिजिंग का कारण बनती है, एक समस्या जिसे एनईपीआईजी अपने सपाट फिनिश के साथ हल करता है।

सामान्य प्रश्न
प्रश्न: क्या एनईपीआईजी का उपयोग सीसा रहित और टिन-सीसा मिलाप दोनों के साथ किया जा सकता है?
A: हाँ ¥ENEPIG सभी मिलाप मिश्र धातुओं के साथ संगत है, जो इसे मिश्रित-संयोजन पीसीबी के लिए आदर्श बनाता है।

प्रश्न: ENEPIG ब्लैक पैड को कैसे रोकता है?
उत्तर: पैलाडियम परत निकेल और सोने के बीच एक बाधा के रूप में कार्य करती है, जिससे नाजुक निकेल-गोल्ड इंटरमेटलिक्स का गठन होने से रोका जाता है जो एनआईजी में काले पैड का कारण बनता है।

प्रश्न: क्या एनईपीआईजी उच्च आवृत्ति पीसीबी के लिए उपयुक्त है?
A: बिल्कुल √ इसकी चिकनी सतह (Ra <0.1μm) 28GHz + पर सिग्नल हानि को कम करती है, HASL (Ra 1 √ 2μm) से बेहतर प्रदर्शन करती है।

प्रश्न: ENEPIG के लिए न्यूनतम आदेश मात्रा क्या है?
उत्तर: अधिकांश निर्माता 10 इकाइयों के छोटे आदेश स्वीकार करते हैं, हालांकि 1,000+ इकाइयों के लिए लागत में काफी कमी आती है।

प्रश्न: एनईपीआईजी थर्मल साइक्लिंग को कैसे संभालता है?
उत्तर: यह बिना किसी विघटन के 1,000+ चक्रों (-40°C से 125°C) तक जीवित रहता है, जिससे यह ऑटोमोटिव और औद्योगिक उपयोग के लिए आदर्श है।

निष्कर्ष
एनईपीआईजी ने पीसीबी सतह परिष्करण के लिए एक नया मानक निर्धारित किया है, जो वेल्डेबिलिटी, वायर बॉन्ड ताकत और संक्षारण प्रतिरोध का एक दुर्लभ संयोजन प्रदान करता है।उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों में इसका प्रदर्शन एयरोस्पेस से लेकर चिकित्सा उपकरणों तक विफलताओं को कम करके निवेश को उचित बनाता है, जीवन काल को बढ़ाता है, और उन डिजाइनों को सक्षम करता है जो पुराने फिनिश समर्थन नहीं कर सकते।

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स अधिक कॉम्पैक्ट और अधिक मांग वाले होते जा रहे हैं, एनईपीआईजी एक महत्वपूर्ण तकनीक बनी रहेगी, जो प्रदर्शन और विश्वसनीयता के बीच की खाई को पाटती रहेगी।एनईपीआईजी चुनना केवल विनिर्देशों की बात नहीं है, यह गुणवत्ता के लिए एक प्रतिबद्धता है जो लंबे समय में भुगतान करती है.