Ein Kunde schickt eine 2,54-mm-Power-Platine mit „ENIG“ in der Zeichnung ins Angebot. Die Platine wird wellengelötet, in drei Wochen versendet und steht zehn Jahre im Schrank. ENIG kostet etwa 15–25 % Aufpreis und bringt nichts, was das Produkt braucht.
Derselbe Kunde schickt eine 0,4-mm-Control-Platine mit HASL, um zu sparen – und der Bestücker verbringt eine Schicht mit Brücken entfernen.
Die Oberfläche wird meist aus Gewohnheit gewählt, nicht nach den drei Dingen, die sie wirklich bestimmen: Bestückungsprozess, feinstes Merkmal und Standzeit vor der Verwendung.
Was die Oberfläche leisten muss
Ein Finish schützt das Kupfer bis zum Löten, bietet eine lötbare Oberfläche und – nur manchmal – eine Kontakt- oder Bondfläche. Das sind unterschiedliche Aufgaben:
- Lötbarkeit hängt vom Bestückungsprozess und der Zahl der Reflowzyklen ab.
- Lagerfähigkeit hängt davon ab, wie das Finish im Lager altert.
- Kontaktwiderstand und Verschleiß zählen bei Steckkanten und Testpunkten.
- Bonden zählt bei Drahtbonding und Die-Attach.
Ein Finish, das für eine Aufgabe exzellent ist, kann für eine andere falsch sein. Hartgold ist die beste Verschleißfläche und eine schlechte Lötfläche. ENIG ist eine gute Löt- und Aluminiumdraht-Fläche und eine schlechte Verschleißfläche.
Die Kostenspreizung
| Finish | Typische Dicke | Relativer Preis | Am besten für | Hauptrisiko |
|---|---|---|---|---|
| HASL (bleifrei) | 1–2 µm | 1.0 | Durchkontaktierung, grobe SMT | Brücken bei feinem Raster, Thermoschock |
| OSP | 0,2–0,5 µm | 1,1–1,2 | Kurzlebige SMT, feines Raster | Läuft ab, empfindlich gegen Handling |
| ENIG | Ni 3–6 µm, Au 0,05–0,1 µm | 1,3–1,6 | Feines Raster, lange Lagerung, Pressfit | Black Pad, spröde Verbindung |
| Immersionssilber | 0,1–0,3 µm | 1,2–1,4 | Feines Raster, Hochfrequenz | Anlaufen, Handling |
| Immersionszinn | 0,8–1,2 µm | 1,2–1,4 | Pressfit, feines Raster | Whisker, Lagerfähigkeit |
| ENEPIG | Ni/Pd/Au | 1,8–2,5 | Drahtbonding, gemischt | Kosten, Prozesskontrolle |
| Hartgold | Ni 3–5 µm, Au 0,3–0,5 µm | 2–3 | Steckkanten, Verschleiß | Lötbarkeit, Kosten |
Die Faktoren sind Richtwerte und hängen von Nutzen und Menge ab. Entscheidend ist die Spreizung: Bei kleinen Platinen kann das Finish einen größeren Preisanteil haben als das Laminat.
Wann ENIG seinen Preis wert ist
ENIG ist in vier Situationen die richtige Wahl:
- Feines Raster unter 0,5 mm. HASL hinterlässt unebene Hügel, die brücken. ENIG ist planar.
- Lange Lagerfähigkeit. ENIG oxidiert nicht wie OSP und läuft nicht an wie Silber; eine Platine kann ein Jahr liegen.
- Pressfit-Stecker. Flache Oberfläche und Härte zählen für den Pin.
- Aluminium-Drahtbonding. ENIG ist eine übliche Fläche für Al-Draht; ENEPIG wird für Golddraht genutzt.
Wird die Platine wellengelötet, hat 1,27 mm Raster und wird in einem Monat versendet, trifft nichts davon zu.
Wann ENIG Verschwendung ist
- Grobes Raster, Durchkontaktierung oder Wellenlöten.
- Kurzes Bestückungsfenster, Platinen in Wochen verbraucht.
- Kostenempfindliche Consumer-Platinen, bei denen 20 % des Fertigungspreises zählen.
- Platinen, die conformal beschichtet und nie angefasst werden.
HASL ist kein schlechtes Finish; es ist günstig, robust und hat eine Rastergrenze. OSP ist exzellent für einen Reflow und kurze Lebensdauer. Der Fehler ist, für Planarität zu zahlen, die man nicht braucht, oder am Finish zu sparen, das die Bestückung nicht übersteht.
Die Fehlerbilder, die man kennen sollte
Black Pad. ENIG mit schlechter Nickelkontrolle erzeugt eine schwarze, spröde Schicht an der Nickel-Gold-Grenzfläche. Die Verbindung sieht gut aus und fällt im Temperaturwechsel oder Falltest aus. Es ist ein Prozesskontrollproblem, kein Grund, ENIG ganz zu meiden – aber ein Grund, den Fertiger zu qualifizieren.
Spröde Nickel-Zinn-Verbindungen. Dickes Nickel und dünnes Gold können Verbindungen erzeugen, die unter Spannung reißen. Golddicke und Nickelbad zählen.
HASL-Brücken. Bei 0,5 mm Raster berühren sich die Löthügel. Der Bestücker kann sie entfernen, gegen Kosten, oder die Platine wird mit ENIG neu kalkuliert.
OSP-Ablauf. OSP schützt Kupfer nur begrenzt und ist empfindlich gegen Fingerabdrücke und mehrere Reflows. Eine über ein Jahr gelagerte Platine braucht eventuell Backen oder Reinigen.
Silberanlaufen. Immersionssilber läuft in schwefelhaltiger Umgebung an. Es lötet gut, aber die Eingangsprüfung kann es optisch ablehnen.
Zinnwhisker. Immersionszinn kann Whisker bilden; Pressfit- und Feinsraster-Nutzer akzeptieren es mit Kontrollen.
Auswahl nach Szenario
- Wellengelötete Power-Platine, 2,54 mm Raster, 10 Jahre Lebensdauer: HASL. ENIG kostet und bringt Planarität, die Sie nicht nutzen.
- 0,4 mm Raster, zwei Reflows, ein Jahr Lagerung: ENIG.
- 0,5 mm Raster, nächste Woche bestückt, kostenempfindlich: OSP, wenn das Bestückungsfenster kontrolliert ist.
- Steckkante, wiederholtes Einstecken: Hartgold über Nickel, nicht ENIG.
- Golddraht-Bonding: ENEPIG; ENIG ist für Aluminiumdraht.
- Pressfit-Backplane: Immersionszinn oder ENIG, mit kontrollierten Löchern.
Was in die Zeichnung gehört
- Finish-Typ und Dicke, inklusive Nickel-Unterlage für Gold.
- Bereiche ohne Finish (Testpads, Pressfit-Löcher).
- Lötstoppmasken-Freiraum um Goldfinger.
- Ob das Finish beidseitig gilt.
- Anforderung an Lagerfähigkeit und Verpackung.
Eine Zeichnung, die nur „ENIG“ sagt, überlässt Dicke und Nickel dem Fertiger. Dort beginnen die Streitfälle.
Drei Fragen von Käufern
Ist ENIG immer besser als HASL?
Nein. Es ist besser für Planarität, Lagerfähigkeit und feines Raster. Es ist teurer und bringt Black-Pad-Risiko, wenn der Prozess nicht kontrolliert ist.
Kann ich Finishes auf einer Platine mischen?
Ja. Hartgold an der Steckkante und ENIG anderswo ist üblich. Es kostet zusätzliche Schritte, ist aber oft günstiger als Hartgold überall.
Beeinflusst das Finish die Impedanz?
Geringfügig, über die Skin-Tiefe bei hoher Frequenz. Der größere Effekt liegt bei Lötbarkeit und Kontaktwiderstand, nicht bei der Impedanz.
Bei Unsicherheit senden Sie Schichtaufbau, Bestückungsprozess und Lageranforderung. Das Finish sollte aus diesen drei folgen, nicht aus dem letzten Projekt.
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