沉金和沉镍钯金，该如何选择？
在PCB制造中，电路板上的铜箔容易受到氧化影响，这会严重降低焊接质量。通过表面处理，可以防止铜箔氧化，从而保证优良的可焊性和相应的电气性能。ENIG（沉金）和ENEPIG（沉镍钯金）作为一种表面处理方式，不仅能够满足PCB市场的技术要求，而且还可以做无铅焊锡，具有较大的发展潜力。
为了克服ENIG的主要弱点——黑镍，ENEPIG作为ENIG的升级版本应运而生。通过在电镀镍和沉金之间添加钯层，隔绝沉金药水对镍层的攻击，其厚度通常在0.05μm至0.1μm的范围内。钯层起到了阻止沉金技术对镍层腐蚀的作用。因此，ENEPIG能够克服ENIG存在的黑镍缺陷。
此外，ENEPIG具有高度可靠的金属丝焊接（bonding）能力、出色的多次回流焊接能力，并含有开关接触面，使其能够同时满足高密度和多表面封装PCB的严格要求。基于这些优势，ENEPIG也被称为通用表面处理。
ENIG的优点：
• 工艺机制简单
• 表面平整
• 良好的耐氧化性
• 优秀的电气性能
• 高温抗性
• 良好的热扩散性
• 保质期长
• 无趋肤效应
• 适用于未经处理的接触表面
• 无铅
ENEPIG的优点：
• 具有出色的多次回流周期
• 能够确保良好的焊接性能
• 具有高度可靠的bonding能力
• 具有作为关键接触面的表面
• 与Sn-Ag-Cu焊料具有高兼容性
• 适用于多种封装，尤其适用于具有多种封装类型的PCB
• 无黑镍现象
ENEPIG技术是基于ENIG技术发展而来的，通过添加钯层使其性能得到了极大改善。原因如下：
a. 钯层具有致密的膜结构完全覆盖在镍层上，钯层中的磷含量低于镍层中的普通含量，因此避免了黑镍的生成条件，黑镍可能性消失。
b. 钯的熔点为1,554°C，比金的熔点（1,063°C）高。因此，钯在高温下的熔化速度相对较慢，有足够的时间生成抵抗层以保护镍层。
c. 钯比金硬度更高，提高了焊接的可靠性、金属丝焊接（bonding）能力和抗摩擦性。
d. 锡钯合金具有最强的防腐蚀能力，能够阻止由原电池腐蚀引起的逐渐腐蚀，从而延长使用寿命。
e. 使用钯可以减少金层的厚度，与ENIG相比成本降低了60%。
除了上述优点外，ENIG和ENEPIG也存在一些缺点。
ENIG的缺点：
• 受电镀条件和整个过程控制的影响
• 受电镀镍和金属的厚度影响
• 电镀受电镀槽中金属面积大小的影响
• 相对较低的润湿性
• 容易导致黑镍现象
• 严重降低焊点可靠性
ENEPIG的缺点：
• 由于钯层太厚，焊接性能降低
• 湿润速度较慢
• 成本较高
根据ENIG和ENEPIG的优缺点，在优先考虑可靠性时，自然会选择ENEPIG作为更好的解决方案。然而，ENEPIG也确实需要花费更多的成本。
黑镍现象是随着ENIG的出现而诞生的。在ENIG的金属沉金过程中，由于操作不当，容易导致镍腐蚀，进而产生黑镍。过度的镍腐蚀会大大降低焊接的润湿性和粘结性能，焊料在与腐蚀的镍表面结合时将不得不承受更大的应力。最终，焊锡与镍生成的黑镍表面之间的接触层将断裂，这也被称为黑盘效应。
黑盘的产生机理非常复杂，它发生在镍与金的交接面，直接表现为镍过度氧化。沉金金厚超过5U，会使焊点脆化，影响可靠性。此外，在镍和金（焊接之前）的接触处以及焊锡和镍（焊接后）的接触处会形成富磷镍层。这实际上是一种自然现象，与黑镍无关。
黑镍的主要原因有两个方面。首先，技术实施过程中的控制不佳，晶体颗粒生长不均匀，并在晶体颗粒之间产生大量裂缝，形成质量较低的镍薄膜。其次，实施金属沉金需要较长时间，镍表面容易产生腐蚀，裂缝随之产生。
要成功解决黑镍问题，可以采取三项措施：
1：控制电镀镍溶液的pH值。
2：分析电镀镍溶液的稳定剂含量。
3：在沉金过程中阻止镍表面的腐蚀。
至于柔性PCB的表面处理，如果当前的ENIG直接应用于柔性电路板，由于基板弯曲，镍薄膜会产生裂缝，进而导致底层铜产生裂缝。为了与柔性板的表面处理需求相适应，新开发的电镀镍技术能够产生具有柱状结构的镍膜。只有在基板弯曲时才会在表面形成微小裂缝，裂缝不会传播到底层铜中。
ENIG和ENEPIG的应用领域根据其独特的优势不同。ENIG适用于无铅焊接、SMT（表面贴装技术）、BGA（球栅阵列）封装等。ENIG能够服务的行业和产品包括数据/电信、高端消费品、航空航天、军事、高性能设备和医疗行业。此外，由于其高可靠性，ENIG特别适用于柔性市场。
ENEPIG能够满足更严格的要求，包括多种类型的封装，如THT（通孔技术）、SMT、BGA、bonding、压合等。更好的是，ENEPIG还适用于具有不同封装技术的PCB。因此，ENEPIG能够服务的应用领域包括航空航天、军事、高性能设备和医疗行业，这些行业对密度和可靠性要求更高。
作为PCB制造过程中的一个重要步骤，表面处理的高质量肯定决定了电路板的高质量。因此，PCB制造商必须确保表面处理能够满足电路板和最终产品的要求。
ENIG和ENEPIG的共同点
沉金和镍钯金都是一种常见的表面处理工艺，主要应用于消费电子、通信设备、汽车零部件等领域，可以提高产品的导电性、存储周期、耐腐蚀性和美观度。
ENIG和ENEPIG的工艺差异
沉金使用的主要材料是金和镍。在沉金的工艺流程中，首先镀镍，然后再沉金，形成一个复合金属镀层，可以保护器件不受氧化和腐蚀。先镀镍的原因是必须隔开金和铜这两种金属，避免形成电池效应，腐蚀电路。镍钯金使用的主要材料是镍和钯。在镍钯金的工艺流程中，首先镀上一层镍，然后镀上一层钯，最后在沉上一层金。这种表面处理工艺虽然复杂一点，但是可以节约金的使用，总成本更加经济。
ENIG和ENEPIG的性能差异
沉金与镍钯金相比，具有较好的可焊性和尺寸控制能力。而镍钯金厚度更高，焊接强度高，非常适合无铅焊接，更加耐腐蚀和耐磨损，有效避免了镍的变黑问题，表面更加均匀细致。另外，镍钯金表面的颜色更加均匀，不像沉金那样容易出现色差或者斑点。镍钯金的缺点在于，镍层之上形成的钯层比较脆，镍钯金可能容易断裂。
文章内容来源网络，如侵删。
