ENIG पीसीबी निर्माण: प्रक्रिया, गुणवत्ता नियंत्रण, और उद्योग मानक

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इलेक्ट्रोलेस निकेल इमर्शन गोल्ड (ENIG) चिकित्सा उपकरणों से लेकर एयरोस्पेस सिस्टम तक उच्च विश्वसनीयता वाले इलेक्ट्रॉनिक्स में पीसीबी सतह खत्म के लिए स्वर्ण मानक बन गया है।इसके जंग प्रतिरोध का अनूठा संयोजनआधुनिक पीसीबी के लिए यह अनिवार्य है।एनआईजी का प्रदर्शन पूरी तरह से विनिर्माण प्रक्रियाओं और गुणवत्ता मानकों के सख्त पालन पर निर्भर करता है. यहां तक कि मामूली विचलन भी भयावह विफलताओं का कारण बन सकता है जैसे कि ब्लैक पैड दोष या कमजोर सोल्डर जोड़ों। यह गाइड ENIG विनिर्माण प्रक्रिया, महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण उपायों,और वैश्विक मानकों जो सुसंगत सुनिश्चित, विश्वसनीय परिणाम।

एनआईजी क्या है, और यह क्यों मायने रखता है
एनआईजी पीसीबी तांबे के पैड पर लागू दो-परत सतह खत्म हैः
1एक निकल परत (37μm मोटी) जो तांबे के प्रसार के खिलाफ एक बाधा के रूप में कार्य करती है और मजबूत मिलाप जोड़ों के लिए एक आधार प्रदान करती है।
2. एक सोने की परत (0.05 ¢ 0.2μm मोटी) जो निकल को ऑक्सीकरण से बचाती है, जिससे दीर्घकालिक वेल्डेबिलिटी सुनिश्चित होती है।

इलेक्ट्रोप्लाटेड फिनिश के विपरीत, ENIG जमाव के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं (बिजली नहीं) का उपयोग करता है, जो माइक्रोविया और ठीक-पीच बीजीए जैसे जटिल ज्यामिति पर भी समान कवरेज को सक्षम करता है।यह इसे आदर्श बनाता है:​
1उच्च आवृत्ति पीसीबी (5जी, रडार) जहां सिग्नल अखंडता महत्वपूर्ण है।
2जैव संगतता और संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता वाले चिकित्सा उपकरण।
3अत्यधिक तापमान और कंपन के संपर्क में एयरोस्पेस इलेक्ट्रॉनिक्स।

एनआईजी विनिर्माण प्रक्रियाः कदम दर कदम
एनआईजी आवेदन छह महत्वपूर्ण चरणों वाली एक सटीक रासायनिक प्रक्रिया है। दोषों से बचने के लिए प्रत्येक चरण को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

1पूर्व उपचार: तांबे की सतह को साफ करना।
एनआईजी लागू करने से पहले पीसीबी के तांबे के पैड को पूरी तरह साफ होना चाहिए। तेल, ऑक्साइड या प्रवाह अवशेष जैसे प्रदूषक निकल और सोने के उचित आसंजन को रोकते हैं, जिससे विघटन होता है।
a.डिग्रिसेटिंगः पीसीबी को तेल और कार्बनिक अवशेषों को हटाने के लिए क्षारीय क्लीनर में डुबोया जाता है।
b.एसिड एटिंगः एक हल्के एसिड (जैसे, सल्फ्यूरिक एसिड) ऑक्साइड को हटा देता है और बेहतर निकेल आसंजन के लिए एक सूक्ष्म-कठोर सतह बनाता है।
c.माइक्रोएटिंगः सोडियम पर्सल्फेट या हाइड्रोजन पेरोक्साइड समाधान तांबे की सतह को एक समान असमानता (Ra 0.2 ¢ 0.4μm) तक एट करता है, जिससे निकल परत बंधन को सुरक्षित रूप से सुनिश्चित करता है।
महत्वपूर्ण पैरामीटरः
सफाई का समयः 2 से 5 मिनट (बहुत अधिक समय तक चलने से अत्यधिक उत्कीर्णन होता है; बहुत कम समय तक रहने से दूषित पदार्थ निकलते हैं) ।
घर्षण गहराईः 1 ¢ 2μm (घर्षण के महत्वपूर्ण निशान के बिना ऑक्साइड को हटाता है) ।

2विद्युत रहित निकेल जमाव
शुद्ध पीसीबी को एक इलेक्ट्रोलेस निकेल स्नान में डुबोया जाता है, जहां एक रासायनिक प्रतिक्रिया तांबे की सतह पर निकेल-फॉस्फोरस मिश्र धातु जमा करती है।
प्रतिक्रिया रसायन विज्ञानः स्नान में निकेल आयनों (Ni2+) को एक घटाने वाले एजेंट (आमतौर पर सोडियम हाइपोफॉस्फाइट) द्वारा धातु निकेल (Ni0) में कम किया जाता है।निकेल परत में फास्फोरस (5~12% वजन) शामिल है, संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि।
प्रक्रिया नियंत्रण:
a.तापमानः 85~95°C (वैरियंस >±2°C असमान जमाव का कारण बनता है) ।
b.pH: 4.5~5.5 (बहुत कम होने से जमाव धीमा हो जाता है; बहुत अधिक होने से निकेल हाइड्रॉक्साइड की वर्षा होती है) ।
c. बाथ हलचलः पीसीबी में निकेल के समान वितरण को सुनिश्चित करता है।
परिणाम: एक घनी, क्रिस्टलीय निकेल परत (37μm मोटी) जो तांबे के प्रसार को अवरुद्ध करती है और एक वेल्डेबल सतह प्रदान करती है।

3. निकेल के बाद कुल्ला
निकल जमा होने के बाद पीसीबी को बाथ के अवशिष्ट रसायनों को हटाने के लिए अच्छी तरह से कुल्ला जाता है, जो बाद के सोने के स्नान को दूषित कर सकता है।
a.बहु-चरण धोनाः आम तौर पर 3 से 4 पानी के स्नान के साथ, खनिज जमाव से बचने के लिए अंतिम धोने में डी-आयनित (डीआई) पानी (18 एमओ-सेमी शुद्धता) का उपयोग किया जाता है।
b. सुखाना: गर्म हवा में सुखाने (40°60°C) से सतह को खराब करने वाले पानी के धब्बों को रोका जा सकता है।

4गोल्ड डिपॉजिशन
पीसीबी को सोने के स्नान में डुबोया जाता है, जहां सोने के आयन (Au3+) रासायनिक प्रतिक्रिया (गल्वनिक विस्थापन) में निकल परमाणुओं को स्थानांतरित करते हैं, जिससे एक पतली सोने की परत बनती है।
प्रतिक्रिया गतिशीलताः सोने के आयन निकेल से अधिक महान होते हैं, इसलिए निकेल परमाणु (Ni0) Ni2 + में ऑक्सीकरण करते हैं, इलेक्ट्रॉनों को जारी करते हैं जो Au3 + को धातु के सोने (Au0) में कम करते हैं। यह 0.05 ‰ 0 का गठन करता है।निकेल से जुड़ी 2μm सोने की परत.
प्रक्रिया नियंत्रण:
a.तापमानः 70~80°C (उच्च तापमान जमाव को तेज करते हैं लेकिन असमान मोटाई का खतरा होता है) ।
b.pH: 5.0~6.0 (प्रतिक्रिया दर को अनुकूलित करता है)
c.सोने की सांद्रताः 1 ¢ 5 g/L (बहुत कम होने से सोना पतला, छिटपुट हो जाता है; बहुत अधिक अपशिष्ट सामग्री) ।
मुख्य कार्यः सोने की परत भंडारण और हैंडलिंग के दौरान निकल को ऑक्सीकरण से बचाती है, जिससे 12+ महीने तक सोल्ड करने की क्षमता सुनिश्चित होती है।

5स्वर्ण उपचार के बाद
सोने के जमाव के बाद पीसीबी को परीक्षण और असेंबली के लिए तैयार करने के लिए अंतिम सफाई और सुखाने से गुजरना पड़ता है।
a.अंतिम कुल्लाः सोने के स्नान के अवशेषों को हटाने के लिए डीआई पानी कुल्ला।
b.Drying: खत्म पर थर्मल तनाव से बचने के लिए कम तापमान (30~50°C) पर सूखना।
c.वैकल्पिक निष्क्रियता: कुछ निर्माताओं ने उंगलियों के तेल या पर्यावरणीय प्रदूषकों के प्रति सोने की प्रतिरोधकता बढ़ाने के लिए एक पतली कार्बनिक कोटिंग लागू की है।

6उपचार (वैकल्पिक)
अधिकतम कठोरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, ENIG फिनिश को थर्मल उपचार से गुजरना पड़ सकता हैः
a.तापमानः 120-150°C 30-60 मिनट के लिए।
b.उद्देश्य: निकेल-फॉस्फोरस क्रिस्टलीयता में सुधार करता है, उच्च चक्र कनेक्टर्स के लिए पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाता है।

एनआईजी के लिए महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण परीक्षण
एनआईजी का प्रदर्शन सख्त गुणवत्ता नियंत्रण पर निर्भर करता है। निर्माता प्रत्येक बैच को मान्य करने के लिए इन परीक्षणों का उपयोग करते हैंः
1मोटाई माप
विधि:एक्स-रे फ्लोरोसेंस (एक्सआरएफ) स्पेक्ट्रोस्कोपी, जो गैर-विनाशकारी रूप से पीसीबी पर 10+ बिंदुओं पर निकल और सोने की मोटाई को मापती है।
स्वीकृति मानदंडः
निकेलः 3 ¢7μm (आईपीसी-4552 वर्ग 3 के अनुसार) ।
सोनाः 0.05 ‰ 0.2μm (आईपीसी-4554 के अनुसार) ।
क्यों मायने रखता है?: पतला निकेल (<3μm) तांबे के प्रसार को अवरुद्ध करने में विफल रहता है; मोटा सोना (>0.2μm) लाभ के बिना लागत बढ़ाता है और भंगुर मिलाप जोड़ों का कारण बन सकता है।

2. वेल्डेबिलिटी टेस्टिंग
विधि: IPC-TM-650 2.4.10 धातु कोटिंग्स की मिलाप क्षमता. पीसीबी को 168 घंटों के लिए आर्द्रता (85°C/85% आरएच) के संपर्क में लाया जाता है और फिर परीक्षण कूपन के लिए मिलाप किया जाता है.
स्वीकृति मानदंड: ≥95% मिलाप जोड़ों में पूर्ण गीलापन होना चाहिए (कोई ओस गीला नहीं या गीला नहीं) ।
विफलता मोड: खराब वेल्डेबिलिटी सोने की परत दोष (जैसे, छिद्र) या निकल ऑक्सीकरण का संकेत देती है।

3संक्षारण प्रतिरोध
विधि: ASTM B117 नमक स्प्रे परीक्षण (5% NaCl समाधान, 35°C, 96 घंटे) या IPC-TM-650 2.6.14 1000 घंटों के लिए आर्द्रता परीक्षण (85°C/85% आरएच) ।
स्वीकृति मानदंड: पैड या निशान पर कोई दिखाई देने वाला जंग, ऑक्सीकरण या रंग परिवर्तन नहीं।
महत्व: आउटडोर इलेक्ट्रॉनिक्स (5G बेस स्टेशन) या समुद्री अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण।

4आसंजन परीक्षण
विधि: IPC-TM-650 2.4.8 धातु के कोटिंग्स की छीलने की शक्ति. ∙ चिपकने वाला टेप की एक पट्टी खत्म पर लागू किया जाता है और 90° पर वापस छीला जाता है.
स्वीकृति मानदंड: कोई delamination या कोटिंग हटाने नहीं।
विफलता का संकेत: खराब आसंजन अपर्याप्त पूर्व उपचार (दूषित पदार्थ) या अनुचित निकल जमाव का संकेत देता है।

5ब्लैक पैड डिटेक्शन
ब्लैक पैड एनआईजी का सबसे भयानक दोष है: निकेल-फॉस्फोरस के अनुचित जमाव के कारण सोने और निकेल के बीच एक भंगुर, छिद्रित परत।
विधि:
दृश्य निरीक्षणः आवर्धन (40x) के तहत, काला पैड एक अंधेरी, दरारदार परत के रूप में दिखाई देता है।
स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम): छिद्रता और असमान निकल-सोने के अंतरफलक का पता लगाता है।
c.सोल्डर संयुक्त कतरनी परीक्षणः काले पैड के कारण अच्छे ENIG की तुलना में कतरनी की ताकत 50% से अधिक कम हो जाती है।
रोकथाम:निकेल स्नान के पीएच और तापमान पर सख्त नियंत्रण और अत्यधिक फास्फोरस (>12%) से बचने के लिए स्नान का नियमित विश्लेषण।

एनआईजी को नियंत्रित करने वाले वैश्विक मानक
एनआईजी निर्माण को स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए कई प्रमुख मानकों द्वारा विनियमित किया जाता हैः

सामान्य एनआईजी दोष और उनसे कैसे बचें
यहां तक कि सख्त नियंत्रण के साथ, ENIG में दोष विकसित हो सकते हैं। यहां बताया गया है कि उन्हें कैसे रोका जाएः

एनआईजी बनाम अन्य फिनिशः एनआईजी कब चुनें
ENIG एकमात्र विकल्प नहीं है, लेकिन यह प्रमुख क्षेत्रों में विकल्पों से बेहतर प्रदर्शन करता हैः

एनआईजी उच्च विश्वसनीयता, उच्च आवृत्ति या ठीक स्वर के अनुप्रयोगों के लिए स्पष्ट विकल्प है जहां दीर्घकालिक प्रदर्शन महत्वपूर्ण है।

सामान्य प्रश्न
प्रश्न: क्या एनआईजी सीसा मुक्त मिलाप के लिए उपयुक्त है?
एः हाँ। एनआईजी की निकेल परत सीसा मुक्त मिलाप (जैसे, एसएसी 305) के साथ मजबूत इंटरमेटलिक्स बनाती है, जिससे यह RoHS- अनुरूप उपकरणों के लिए आदर्श है।

प्रश्न: एनआईजी कब तक बिकता रहेगा?
उत्तर: ठीक से संग्रहीत ENIG पीसीबी (सील पैकेजिंग में) 12 से 24 महीने तक सोल्डरेबिलिटी बनाए रखते हैं, जो ओएसपी (3 से 6 महीने) या एचएएसएल (6 से 9 महीने) की तुलना में बहुत अधिक है।

प्रश्न: क्या फ्लेक्स पीसीबी पर एनआईजी का प्रयोग किया जा सकता है?
एः बिल्कुल। एनआईजी पॉलीमाइड सब्सट्रेट पर अच्छी तरह से चिपके रहता है और बिना फटके झुकने का सामना करता है, जिससे यह पहनने योग्य और चिकित्सा फ्लेक्स उपकरणों के लिए उपयुक्त है।

Q: HASL की तुलना में ENIG की लागत क्या है?
उत्तर: एनआईजी की कीमत एचएएसएल से 30 से 50% अधिक है, लेकिन उच्च विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों में विफलताओं को कम करके दीर्घकालिक लागत को कम करता है।

निष्कर्ष
एनआईजी एक परिष्कृत सतह खत्म है जो विनिर्माण के हर चरण में सटीकता की मांग करता है।IPC-4554) और कठोर परीक्षणों के माध्यम से मान्य किया गया, यह बेजोड़ संक्षारण प्रतिरोध, सोल्डरेबिलिटी और आधुनिक पीसीबी डिजाइनों के साथ संगतता प्रदान करता है।
निर्माताओं और इंजीनियरों के लिए, इसके लाभों का लाभ उठाने के लिए ENIG की प्रक्रिया और गुणवत्ता आवश्यकताओं को समझना आवश्यक है।उन आपूर्तिकर्ताओं के साथ साझेदारी करके जो सख्त नियंत्रण और अनुरेखण को प्राथमिकता देते हैं, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि आपके पीसीबी चिकित्सा, एयरोस्पेस, 5 जी और अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करते हैं।
एनआईजी सिर्फ एक खत्म नहीं है, यह विश्वसनीयता के लिए एक प्रतिबद्धता है।
मुख्य निष्कर्षः ENIG का प्रदर्शन इसकी रासायनिक प्रक्रियाओं में महारत हासिल करने और सख्त गुणवत्ता नियंत्रण को लागू करने पर निर्भर करता है। जब सही तरीके से किया जाता है, तो यह उच्च विश्वसनीयता वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सबसे अच्छा सतह खत्म है।