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Introduction
Choisir la finition de surface idéale pour la fabrication de circuits imprimés est crucial pour garantir des performances optimales et une longue durée de vie. Cet article compare le plaquage or dur et le plaquage ENIG. Comprendre les caractéristiques de ces deux techniques et leurs applications respectives vous aidera à choisir la plus adaptée à votre circuit imprimé.
Qu'est-ce que le placage à l'or dur ?
La finition de surface en or dur (or électrolytique dur) est un revêtement robuste et résistant à l'usure. Des durcisseurs d'or sont ajoutés sur le nickel. Elle est également utilisée pour le plaquage des bords et les points de contact des circuits imprimés, où elle assure des connexions solides et résistantes à l'usure. D'autres dispositifs, tels que les claviers à membrane, bénéficient d'une durée de vie accrue grâce à des contacts ou « doigts d'or » utilisés de manière répétée. Après masquage, une couche d'or 24 carats est déposée par électrolyse sur le nickel exposé. Cette finition protège efficacement les surfaces des circuits imprimés, notamment les connexions fiables et durables.
Qu'est-ce que le placage ENIG ?
L'une des finitions de circuits imprimés les plus courantes est le nickelage chimique par immersion dans l'or (ENIG). Elle se compose de deux couches : du nickel et de l'or. La première étape consiste à recouvrir les pastilles de cuivre d'une couche de nickel. Cette couche de nickel assure également une protection et permet le soudage. Une couche d'or est ensuite appliquée par-dessus, formant ainsi un film mince. L'or empêche l'oxydation du nickel et contribue à obtenir une surface lisse et plane, idéale pour le soudage des composants. Conforme à la directive RoHS, l'ENIG est un matériau durable et hautement conducteur, couramment utilisé.
Différences entre Hard Gold et ENIG
L'une des décisions les plus importantes que vous prenez en ce qui concerne la durabilité de votre carte est d'utiliser de l'or dur ou de l'ENIG dans la fabrication des PCB. Chacun des deux métaux a ses avantages selon les applications. Dans ce cas, nous allons ici détailler les différences entre ces finitions pour vous aider à choisir celles qui conviennent le mieux à vos besoins.
Principe du processus
Le procédé chimique utilisé par ENIG est le nickelage et le dorage, appliqués sur la surface du cuivre. Ce procédé empêche la diffusion du cuivre et confère à la fine couche d'or une grande durabilité grâce à son rôle de base. La couche d'or assure la soudabilité et résiste à l'oxydation. Contrairement au plaquage or dur, qui utilise l'électrodéposition pour créer une couche d'or plus épaisse et plus dure directement sur le cuivre, ce matériau est principalement composé de nickel. Il en résulte une soudure très dure, sans porosités et offrant une excellente résistance à l'usure, idéale pour les pièces soumises à une usure intensive.
Séquence de processus
L'ordre d'application diffère entre le procédé ENIG et le plaquage or dur. Après l' application du vernis épargne , on procède au plaquage ENIG, qui consiste en un dépôt chimique d'or sur le cuivre exposé. Le vernis épargne doit être appliqué après le plaquage or dur, lequel doit avoir lieu avant car le procédé requiert un milieu conducteur. En effet, si le plaquage or dur nécessite un courant électrique, que le vernis épargne bloquerait, il ne peut être déposé que sur des zones de cuivre non protégées.
Performances de soudure
L'ENIG est réputé pour sa couche d'or lisse et « douce » qui offre des soudures de grande qualité. Sa surface uniforme facilite le soudage de la plupart des composants de circuits imprimés et assure des liaisons solides. Bien qu'il soit possible de produire de l'or très dur et extrêmement durable, le soudage devient alors plus complexe. La dureté de la surface peut engendrer des problèmes de soudure, ce qui le rend moins adapté aux applications exigeant une grande fiabilité.
Résistance à l'usure
La fine couche d'or plus tendre de l'ENIG lui confère une résistance à l'usure relativement faible. Le contact mécanique est limité et c'est pour cela qu'il est mieux adapté. Quant à l'or dur, il est constitué d'un placage d'or extrêmement résistant à l'usure, plus épais et plus dur. C'est la qualité parfaite pour les connecteurs et autres zones de contact élevées qui nécessitent une durabilité extrême.
Résistance à l'oxydation
La fine couche d'or de l'ENIG offre un bon niveau de résistance à l'oxydation et crée donc des contacts propres et fonctionnels qui durent plus longtemps que le PCB et fonctionnent correctement au fil du temps. Cependant, ce n'est pas le plus résistant pour une exposition à long terme à des conditions difficiles. Même si le placage à l'or dur produit une couche d'or plus épaisse, la couche d'or offre une résistance supérieure à l'oxydation, ce qui lui vaut la réputation d'être un meilleur choix pour les environnements qui nécessitent une durabilité extrême.
Couleur
Le placage ENIG est légèrement plus jaune en raison du dépôt chimique de sa fine couche d'or. La structure cristalline électrolytique unique donne au placage Hard Gold un aspect jaune plus foncé. Avec cette finition, les PCB ont un aspect chaud et doré. Parfois, la distinction de couleur entre une carte finie et un PCB avec une finition de carte nue peut vous aider à identifier la finition d'un PCB.
Prix
Dans le procédé ENIG, la couche d'or plus fine permet une finition de surface moins coûteuse, ce qui explique sa popularité sur de nombreux circuits imprimés standard. En revanche, le placage or dur exige une couche d'or plus épaisse, d'où un coût plus élevé. C'est pourquoi il est souvent réservé aux applications spéciales soumises à une usure très importante, où la longévité justifie le surcoût.
Dureté
Lorsqu'on compare le plaquage or dur et or mou , la dureté est le facteur déterminant. L'un des avantages du plaquage ENIG est que sa couche d'or relativement souple et très flexible convient parfaitement aux opérations de soudure courantes et à l'utilisation sur des circuits imprimés standard. L'or dur, quant à lui, est beaucoup plus dur que le métal, ce qui lui confère une résistance accrue, notamment dans les zones à forte usure comme les connecteurs. Cette dureté le rend particulièrement adapté aux contacts et manipulations répétés.
Résistance à la corrosion
L'ENIG a une grande résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté à une utilisation à long terme dans des conditions modérées. Il empêche les composants PCB d'être détruits par l'usure progressive, les protégeant au fil du temps. Cependant, alors que l'or dur est trop dur pour être plié, l'ENIG est moins résistant à la corrosion mais beaucoup plus durable et utilisable.
Grosor
Le placage à l'or dur est beaucoup plus épais que la couche d'or de l'ENIG, qui est de l'ordre de 1 à 3 micropouces. L'or dur peut avoir une épaisseur de plusieurs dizaines de micropouces et ainsi fournir la résistance nécessaire sur les zones à forte usure. Le grand avantage de l'or dur dans les applications avec contact mécanique réside donc précisément dans cette différence d'épaisseur.
Applications
Extrêmement dur et relativement durable, l'or dur est souvent utilisé sur les connecteurs, les contacts dorés et autres zones fréquemment soumises à des contacts mécaniques. Cependant, l'ENIG est plus performant pour les soudures précises, lisses et planes, notamment sur les composants à faible nombre de broches et les BGA (Ball Grid Arrays) . Chaque finition a son application spécifique ; connaître leurs usages vous aidera à choisir la plus adaptée à votre circuit imprimé.
Placage à l'or dur : avantages et inconvénients
Nous aborderons ensuite plus en détail les avantages et les inconvénients du placage à l'or dur, qui est étonnant en termes de durabilité, de douceur de surface élevée et de longue durée de vie. Cependant, il répond également à des défis tels que la soudure complexe, le collage inadéquat pour les applications sensibles ainsi que les coûts plus élevés par rapport aux autres procédés de placage.
Avantages
- Petite granulométrie : La structure granulaire de l'or dur est très fine, généralement de 20 à 30 nanomètres. Il en résulte une surface très lisse et visuellement brillante.
- Durabilité et dureté : Il peut résister à des forces de contact et à l'usure élevées grâce à une dureté nominale de 130-200 HK25.
- Longue durée de vie: Le placage à l'or dur peut subir de nombreux cycles d'utilisation car il est idéal pour les zones de forte friction ou de glissement.
Désavantages
- Difficile à souder : La soudure de l'or dur est difficile en raison des métaux qui le composent, le nickel, le cobalt et le fer, par rapport à l'ENIG.
- Non applicable aux applications sensibles : Ce type de placage n'est pas très bien adapté à des méthodes telles que ultrasonique or thermostatique liaison.
- Coût plus élevé : Le placage à l'or dur nécessite plus de matière et beaucoup de matière, ce qui fait qu'il est celui qui coûte le plus cher en termes de finitions.
Placage ENIG : avantages et inconvénients
Voyons les avantages et les inconvénients du placage ENIG, qui est facile à souder, bon pour les applications d'assemblage et une meilleure résistance à la corrosion. Mais il révèle également sa durabilité inférieure, sa moindre résistance à l'usure et sa sensibilité aux rayures en raison de sa douceur.
Avantages
- Plus doux et plus facile à souder : L'or dur est plus dur et moins propice à la soudure et au collage que le placage ENIG.
- Idéal pour rejoindre des applications : Le placage ENIG est la finition la plus douce et la plus pure et est par conséquent idéal pour les méthodes d'assemblage sensibles telles que le collage par ultrasons ou par thermostat.
- Résistance à la corrosion: Au fil du temps, le placage ENIG offre une meilleure résistance à la corrosion et offre donc plus de fiabilité dans les environnements difficiles.
Désavantages
- Durabilité inférieure : L'or dur est plus durable que le placage ENIG, qui a une dureté de 20 à 100 HK25.
- Résistance à l’usure limitée : Le placage ENIG ne peut supporter que des forces de contact allant jusqu'à 35 grammes et si vous subissez une usure importante, cela ne durera tout simplement pas.
- Plus sensible aux égratignures : Le placage ENIG est plus doux que l'or dur, il est donc plus susceptible d'être rayé et endommagé.
Comment choisir la bonne approche de placage
Le choix du revêtement utilisé pour votre PCB est important. La manière dont la carte est montée est ensuite déterminée par ce choix. Selon les différentes applications, différentes propriétés telles que la résistance à l'usure, la soudabilité et la résistance à la corrosion sont requises. Une finition appropriée permettra à votre PCB de durer et de faire ce qu'il est censé faire.
Absorption de la force de contact et résistance à l'usure
Si vous subissez des forces de contact élevées, le placage à l'or dur est un meilleur choix. Il est conçu pour résister à l'usure due aux mouvements répétés. L'or dur est utilisé lorsque les pièces sont plus susceptibles d'être soumises à des contraintes mécaniques. Il est utilisé dans les pièces plus petites. Ces pièces devraient donc pouvoir supporter des charges plus élevées pendant des périodes plus longues. De ce fait, il constitue une meilleure alternative aux finitions plus douces telles que l'ENIG.
Adhérence / Soudabilité
En raison de sa couche d'or douce et pure, le placage ENIG est beaucoup plus facile à souder que l'or dur. Pour les connexions sensibles, comme le câblage par fils, il est parfait. La qualité ENIG en fait la meilleure couche à utiliser sur les composants délicats. La soudure avec de l'or dur, en particulier du côté des métaux non précieux, peut s'avérer difficile.
lustrée
Le placage peut avoir une finition brillante et lustrée qui convient bien aux applications où l'apparence est importante. Cela donne aux composants un aspect poli et élégant. ENIG offre des fonctionnalités, mais d'une manière tout aussi peu attrayante. Si l'apparence est importante, l'or dur est généralement le choix le plus judicieux.
adhérence
Les applications de collage sensibles telles que le collage par ultrasons ou thermosons s'adaptent bien au placage ENIG. Une liaison sûre et fiable est le résultat de sa couche d'or souple. Étant donné que la dureté de l'or dur peut entraîner des difficultés lors d'un traitement aussi délicat, nous ne le recommanderons pas comme choix. ENIG est le meilleur choix pour les collages complexes.
Résistance à la corrosion
L'or dur se corrode, tandis que le placage ENIG offre une résistance à la corrosion supérieure. Sa haute pureté empêche l'oxydation et prolonge la durée de vie de vos composants. Les métaux ajoutés à l'or dur peuvent accélérer sa corrosion . Le placage ENIG est la meilleure option si vous recherchez une résistance à la corrosion à long terme.
FAQ sur Hard Gold vs ENIG
ENIG est-il de l'or dur ?
Non, l'ENIG n'est pas de l'or dur. On l'appelle souvent or mou. La couche d'or est fine et lisse. L'ENIG est donc facile à souder. Il offre un niveau de fiabilité élevé pour les joints de soudure. Pour la plupart des composants électroniques, l'ENIG est meilleur que l'or dur. La couche d'or mou facilite la soudabilité. Il est adapté à de nombreuses applications de soudure.
Quelle est l'épaisseur d'un PCB en or dur ?
L' épaisseur de la couche d'or dur sur un circuit imprimé varie . On la classe généralement entre 3 et 50 microns (µin). L'épaisseur standard est de 32 µin. Pour les prototypes , on privilégie une couche d'or plus fine, ce qui permet de réduire les coûts tout en répondant aux exigences minimales. Une couche d'or légèrement plus épaisse est nécessaire pour les connecteurs de bord, car ces zones sont soumises à des branchements et débranchements fréquents et sont donc plus résistantes. Dans certaines applications spécifiques, le plaquage or peut atteindre 150 µin. Ce procédé, lorsqu'il est réalisé avec soin, est réservé à des besoins particuliers. L'épaisseur finale dépendra de l'utilisation prévue du circuit imprimé.
Quelle est l'épaisseur de l'or dans la finition ENIG ?
Dans une finition ENIG, la couche d'or mesure généralement entre 0.05 et 0.23 µm. En général, la couche de nickel située en dessous mesure entre 2.5 et 5.0 µm d'épaisseur. Une réaction chimique forme cette couche d'or, déplaçant l'or vers les atomes de nickel avant de se combiner pour créer la couche d'or. L'or s'écoule à travers le PCB, formant une couche d'or fine et uniforme. L'épaisseur de l'or est un facteur déterminant pour la soudabilité. Elle peut entraîner une couche trop poreuse si elle est trop fine. De plus, si elle est trop épaisse, elle affecte la résistance de la couche de nickel. L'épaisseur finale de l'or dépend également de la température du processus.
Conclusion
Dans cet article du blog PCBTok , nous avons comparé le plaquage or dur et le plaquage ENIG pour la fabrication de circuits imprimés. Nous avons abordé leurs différences de procédé, leurs performances de brasage, leur résistance à l'usure et à la corrosion. L'ENIG est optimal pour la brasage, tandis que l'or dur est recommandé pour les zones à forte usure. L'article comprenait également des conseils pour choisir le plaquage le plus adapté à votre application.
