PCB chapado en oro duro

También conocido como oro electrolítico duro, el PCB chapado en oro duro constituye una capa de oro chapada sobre una capa de barrera de níquel.

El chapado en oro duro es excepcionalmente duradero, por lo que los fabricantes de PCB normalmente lo aplican a secciones de alto desgaste como teclados y dedos dorados.

¿Por qué debería elegir PCB chapado en oro duro?

PCB chapado en oro duro

Los beneficios comunes de seleccionar PCB chapado en oro duro compuesto de:

• Conductividad eléctrica

En términos de conductividad eléctrica, el oro (21.4 nΩ*m) ocupa el tercer lugar después del cobre y la plata. No obstante, mantiene su conductividad eléctrica mucho mejor en comparación con el cobre y la plata, incluso en condiciones difíciles durante un período de tiempo prolongado.

Debido a este hecho, la mayoría de las operaciones de acabado de superficies de PCB utilizan el enchapado en oro de PCB para garantizar una ruta conductora constante y confiable.

• Conductividad Térmica

Con respecto a la conductividad térmica, el oro (315 W/m*K) también ocupa el tercer lugar después de la plata y el cobre. Mantiene su alta conductividad térmica incluso en aplicaciones severas porque el oro no desarrolla óxidos/compuestos aislantes en su superficie.

Debido a este hecho, los usos de los PCB chapados en oro duro implican su empleo en aplicaciones de perforación de fondo de pozo y en el espacio exterior.

• Ductilidad

El oro es un metal excepcionalmente dúctil, una característica que lo hace perfecto para contactos de PCB flexibles. La ductilidad de la PCB chapada en oro duro hace que soporte ciclos de contacto recurrentes.

Sin embargo, es esencial recordar que la correcta selección y aplicación de la placa base es crucial. Esto garantiza que el acabado de la superficie de la placa de circuito impreso de oro duro satisfaga las especificaciones de diseño para los contactos o conectores de placa de circuito impreso enchapados en oro.

• no reactividad

El chapado en oro de PCB no reacciona ni desarrolla compuestos cuando está en contacto con otros elementos. Es esta característica única de la PCB chapada en oro lo que la hace resistente a la corrosión.

• Resistencia a la Corrosión

El oro tiene una gran resistencia a la corrosión incluso en condiciones severas debido a su naturaleza no reactiva. Esto hace que la PCB chapada en oro duro sea perfecta para aplicaciones que involucran entornos corrosivos.

• No peligroso

Puede colocar de forma segura una PCB chapada en oro duro en el cuerpo humano sin preocuparse por la biocompatibilidad.

• Atractivo visual

El PCB chapado en oro electrolítico duro mejora la apariencia de su placa de circuito. El acabado de la superficie de la placa de circuito impreso no se oxida ni se deslustra fácilmente siempre que el espesor del oro sea adecuado.

¿Cuál es la diferencia entre cuerpo completo vs. ¿PCB chapado en oro duro selectivo?

El chapado en oro duro de PCB de cuerpo completo suele ser un acabado de superficie de PCB rara vez seleccionado. Aquí, platea todo el cuerpo de la placa de circuito con oro duro.

Para realizar el chapado en oro duro de cuerpo completo, se utiliza un procedimiento electrolítico o una operación de inmersión basada en el diseño de PCB. Sin embargo, debe tener en cuenta que la PCB chapada en oro duro tiene una soldabilidad deficiente. Esto significa que necesitará un fundente extremadamente activo para soldar eficientemente a la almohadilla de la placa de circuito.

El recubrimiento selectivo de PCB con oro duro implica utilizar oro duro para recubrir secciones particulares en una placa de circuito impreso. El proceso de aplicación de oro selectivo es casi similar al oro duro de cuerpo completo.

PCB chapado en oro duro selectivo

Sin embargo, el proceso de chapado en oro selectivo necesita cierto enmascaramiento. Esto incurrirá en gastos de mano de obra adicionales, compensados ​​por la reducción del costo del material de PCB chapado en oro duro.

¿Cuál es mejor entre ENIG vs. ¿Acabados de PCB chapados en oro duro?

Hay dos opciones principales de diseño cuando necesita acabados chapados en oro para PCB: chapado ENIG y chapado en oro duro.

El recubrimiento de PCB de oro duro implica una superficie de grano pulido y depósitos firmes del oro, generalmente aleado con níquel.

Por el contrario, el oro de inmersión de níquel no electrolítico, el revestimiento ENIG se parece mucho al oro puro, ya que no involucra otros elementos. Esto lo hace más suave en comparación con el chapado en oro duro de PCB.

• Chapado en oro duro

El PCB chapado en oro duro generalmente incluye los tamaños de grano más diminutos posibles, que abarcan 20-30 nanómetros, con una dureza en el rango de 130 a 200 HK25.

Estas características hacen que el acabado de oro duro sea mucho más lustroso en comparación con el revestimiento de PCB ENIG.

También implica que el chapado en oro duro es muy eficaz para prevenir el desgaste por deslizamiento. El acabado de la superficie de la placa de circuito impreso puede soportar aplicaciones que ejercen una fuerza de contacto de 50 g o más.

Además, la PCB chapada en oro duro puede gestionar muchos más ciclos en comparación con la PCB chapada en ENIG.

Sin embargo, el número exacto de ciclos depende del grosor del revestimiento de PCB.

La principal desventaja de la PCB chapada en oro duro es su capacidad de unión.

Debido a la presencia de otros elementos, la soldadura con oro duro es más difícil en comparación con el enchapado ENIG.

La unión termostática, la unión de cables ultrasónicos u otras uniones delicadas son excepcionalmente difíciles con el recubrimiento de oro duro de PCB.

• Enchapado ENIG

El acabado de la superficie de PCB ENIG es más suave en comparación con el chapado en oro duro, con tamaños de grano aproximadamente 60 veces más grandes. La dureza del recubrimiento ENIG varía de 20 a 100 HK₂₅, y puede soportar solo 35 g o menos de fuerza de contacto.

Por lo general, el enchapado ENIG dura menos ciclos en comparación con el enchapado en oro duro de PCB. La pureza del enchapado ENIG lo hace más resistente a la corrosión en comparación con el enchapado en oro duro, aunque podría ser susceptible de rayarse debido a su suavidad.

Además, la unión termostática, la unión de cables ultrasónicos u otras técnicas de unión sensibles son más fáciles con la placa de circuito impreso ENIG.

Placa de circuito impreso ENIG

¿Cuáles son las soluciones de chapado en oro duro disponibles?

Debido a su costo, a menudo es crucial depositar oro solo en esas secciones y con el espesor necesario para la aplicación de PCB. Por lo tanto, hay una serie de métodos selectivos para el chapado en oro duro de PCB que continúan avanzando, incluidos:

1. Solución de chapado en oro a base de cianuro

La mayoría del enchapado en oro se realiza utilizando soluciones que consisten en oro en forma de compuesto de cianuro soluble. La reacción entre el oro y el cianuro alcalino forma cianuros de oro alcalino trivalentes o cianuros de oro alcalino monovalentes.

2. Dorados alcalinos Color-Flash

La formulación de color-flash gold hace que produzca películas delgadas de color definido. Esta solución de chapado en oro duro de PCB generalmente consta de cantidades bastante pequeñas de oro (0.5-1.5 g/L).

Por lo general, la solución de oro con flash de color no contiene abrillantadores. Además, la solución de recubrimiento de oro no es resistente a la abrasión porque los depósitos están muy aleados y son extremadamente estrechos (0.025–0.075 μm).

3. Dorados neutros

Los oros neutros constituyen una gama muy amplia de electrolitos para aplicar depósitos de oro blando excepcionalmente puros para aplicaciones de placa de circuito impreso con recubrimiento de oro duro. Carece de cianuro libre y los electrolitos están formulados sobre fosfonatos, fosfatos o sales de varios ácidos orgánicos.

El PCB chapado en oro duro de oro neutro normalmente tiene una excelente capacidad de unión y soldabilidad. Estas características están relacionadas con una alta pureza y suavidad.

4. Oros duros ácidos

Las soluciones de oro duro ácido contienen 99.7 por ciento o más de oro y puede mantener tanto las propiedades físicas como la composición. Es la solución preferida de chapado en oro duro para conectores de PCB separables.

Esta solución de galvanoplastia es adecuada para el procedimiento de chapado en oro de PCB a densidades de corriente extremadamente elevadas. También asegura una distribución uniforme del depósito y es compatible con varios tipos de mecanismos de enchapado selectivo.

La mayoría de los electrolitos presentes están formulados a partir de ácidos orgánicos débiles y sus sales resultantes.

Según la selección de electrolitos, puede agregar abrillantadores metálicos en forma quelada, compleja o simple. Además, puede incorporar agentes despolarizantes, extensores de rango y tensioactivos si es necesario.

5. Chapado en oro sin cianuro

El oro se puede depositar a partir del cloroaurato. Varias otras formas, como el yoduro,
También se han propuesto tiosulfato, tiocianato y tiomalato, pero no se han comercializado.

6. Huelgas de oro monovalente

Aquí, usted mejora la nucleación de la relación de crecimiento de cristalita a grano al trabajar a densidades de corriente mayores de lo habitual. La solución de huelga consiste en solo una pequeña cantidad de metal.

7. Oros Trivalentes

En esta solución de recubrimiento de oro duro, el ácido cloroáurico reacciona con el cianuro alcalino para producir cianuro de oro alcalino (III). Por lo general, las soluciones que contienen cianuro producen depósitos de oro de grano más fino.

¿Cuál es el uso de los dedos de oro en PCB?

El propósito de los dedos dorados es vincular contactos entre 2 placas de circuito impreso contiguas. Además de su conductividad, el oro ayuda a proteger los bordes de unión del desgaste debido al uso regular.

Dedo de oro PCB

Los dedos dorados le permiten conectar, desconectar y volver a conectar PCB hasta mil veces diferentes dentro de una ranura correspondiente. Esto se debe a la fuerza del oro duro en su grosor designado.

Las funciones de los dedos de oro de PCB son versátiles. Algunas de las aplicaciones comunes de los dedos de oro consisten en lo siguiente:

• Puntos de interconexión

Si una placa de circuito secundario se conecta a la PCB principal, se conecta a través de una de las muchas ranuras hembra, como la ranura AGP. Los dedos dorados transmiten señales entre dispositivos periféricos a través de estas ranuras

• Adaptadores especiales

Los dedos dorados le permiten incorporar varias mejoras de rendimiento en la PCB chapada en oro duro.

• Conexiones externas

Los periféricos externos agregados se conectan a la placa de circuito principal a través del dedo dorado de PCB.

Los dedos dorados le dan a la PCB chapada en oro duro la capacidad de funcionar y ofrecer una funcionalidad moderna en varios usos de la placa de circuito.

¿Por qué debe recubrir los dedos de PCB con oro?

Generalmente, los puntos de contacto de PCB están sujetos a inserción y extracción constantes debido a su propósito de interconexión. Por lo tanto, los dedos se desgastarán rápidamente e impedirán el rendimiento de la placa de circuito chapada en oro duro.

El proceso de enchapado de las partes de contacto con oro aumenta su longevidad. El oro es la mejor opción debido a su excelente conductividad eléctrica después de la plata y el cobre y su excepcional resistencia a la corrosión.

Además, es posible alear oro con níquel o cobalto para aumentar su resistencia al desgaste.

La naturaleza inerte del oro lo convierte en la elección correcta para fabricar piezas de contacto más sujetas al desgaste y con mayor probabilidad de oxidación. Aunque a veces puede usar plata, no es perfecta para aplicaciones comerciales de PCB, ya que reacciona fácilmente con cloruros y sulfuros.

¿Cómo se compara el chapado en oro por inmersión con el PCB chapado en oro duro?

Existen varias diferencias entre la PCB chapada en oro duro y la PCB chapada en oro por inmersión, que incluyen:

1. La placa de circuito impreso de oro de inmersión tiene un mayor espesor de oro en comparación con la placa de circuito chapada en oro duro. Además, las placas de circuito de oro de inmersión son más amarillas en comparación con los tipos de chapado en oro duro, ya que este último incluye el color del níquel.
2. Diferentes estructuras cristalinas. La placa de circuito impreso de oro de inmersión tiene una estructura cristalina más densa que las placas chapadas en oro duro, por lo que es difícil que se forme oxidación.
3. Es más fácil soldar PCB de oro por inmersión con problemas mínimos de soldadura deficiente. Además, puede controlar sin esfuerzo la tensión en placas de oro de inmersión, lo cual es una característica ventajosa para fines de unión.
4. El tablero chapado en oro por inmersión muestra una pobre propiedad antiabrasión con respecto a los dedos de oro. Esto se debe a que el oro de inmersión es muy flexible en comparación con la PCB chapada en oro duro.
5. Solo usa níquel en la almohadilla de PCB chapada en oro por inmersión. Por lo tanto, la transmisión de la señal dentro del efecto de piel no tiene impacto en la señal de la capa de cobre.
6. Con los estrictos requisitos para una mayor precisión durante la fabricación de PCB, el espaciado y el ancho de las trazas deben ser inferiores a 0.1 mm. Es más fácil formar un cortocircuito en una PCB chapada en oro duro en comparación con una placa de circuito chapada en oro por inmersión.
7. Dado que solo usa níquel en la almohadilla PCB de oro de inmersión, la soldadura se une firmemente con la capa de cobre.
8. El PCB de oro de inmersión es más suave y tiene una vida útil más larga que el tablero de chapado en oro duro.

Inmersion Gold PCB

¿Cuáles son las reglas de diseño para PCB chapado en oro duro?

Algunas de las reglas de diseño necesarias para los conectores de borde o los dedos dorados de PCB chapados en oro duro incluyen:

• No se permiten orificios pasantes enchapados dentro de la región enchapada.
• No debe haber serigrafía o máscara de soldadura dentro de la sección enchapada.
• Con la panelización de PCB chapada en oro duro, a menudo coloque los dedos dorados mirando hacia afuera desde el centro del panel de PCB.
• Conecte todos los dedos de oro utilizando una pista conductora de 0.008 pulgadas en el límite para facilitar la fabricación.
• Puede colocar componentes de PCB chapados en oro duro en una o ambas superficies hasta una profundidad de 25 mm desde el borde exterior.

¿Cuál es el grosor recomendado del chapado en oro duro de PCB?

Puede variar el grosor de la PCB chapada en oro duro mediante el control de la duración del ciclo de chapado en oro. Aunque los valores mínimos habituales de los dedos de oro son:

• IPC Clase 1 y 2: 30u” sobre 100u” de níquel
• CIP Clase 3: 50u” sobre 100u” de níquel

En general, el baño de oro duro no se coloca en las áreas soldables debido a su soldabilidad comparativamente pobre y su alto costo.

IPC considera 17.8u” como el espesor máximo soldable. Por lo tanto, cuando se utiliza un recubrimiento de oro duro para PCB, el espesor nominal preferido debe ser de aproximadamente 5-10 u”.

¿Cómo se realiza el chapado en oro duro de PCB?

El proceso de chapado en oro duro de PCB comienza después del grabado de cobre del laminado de PCB para dejar al descubierto solo las regiones requeridas. Luego, electrochapa una capa inferior de níquel sobre la placa de circuito impreso desnuda con un grosor mínimo de 50 micropulgadas.

Además de proporcionar soporte mecánico, el níquel también brinda una barrera de difusión junto con un inhibidor de la corrosión por fluencia y poros. En consecuencia, sumergido dentro de un medio de sal, luego se electrochapa el oro duro directamente sobre la superficie de la base de níquel.

El control de calidad para el acabado de superficie de oro duro de PCB incluye pruebas de adhesión y espesor de la cinta. Como sabe, el precio del oro necesita controles de proceso estrictos ya que el costo de los errores es significativo.

¿Cuál es la diferencia entre el chapado en oro duro de PCB y el chapado en oro blando?

El chapado en oro blando y el chapado en oro duro son los tipos clave de procesos de chapado en oro de PCB. Aunque hay un baño de oro dúplex que es una mezcla de las dos técnicas.

Analicemos brevemente estos 3 métodos principales de chapado en oro de PCB:

• Chapado en oro duro

Con el baño de oro duro, agrega una pequeña cantidad de un compuesto o elemento de aleación. Esto es fundamental para mejorar las características de desgaste y dureza del depósito de oro.

El níquel o el cobalto son los elementos comunes agregados, pero también puede usar arsénico o hierro.

Los depósitos de oro duro exhiben una estructura de grano pulido que da una apariencia general de oro más brillante. Debido a la dureza mejorada, la PCB chapada en oro duro es adecuada para aplicaciones que involucran interacción recurrente o contacto deslizante.

 oro suave vs. Recubrimiento de PCB de oro duro

• Chapado en oro suave

A diferencia del PCB chapado en oro duro, el chapado en oro blando básicamente contiene oro puro con un 99.9 por ciento o más de pureza. El oro blando tiene una estructura de grano que es menos refinada en comparación con el oro duro, lo que hace que el depósito de oro posea una dureza máxima de 90 nudos.

El chapado en oro suave es ideal para aplicaciones de PCB de alta temperatura o unión de cables porque su alta pureza no desarrolla compuestos ni óxidos. Es perfecto para diseños de conectores estáticos de baja carga, como conexiones superpuestas.

A menudo, se recomienda el enchapado en oro blando para aplicaciones médicas de PCB debido a la biocompatibilidad y la alta pureza del acabado.

• Chapado en oro dúplex

Aquí, aplica tanto oro blando como duro para formar un acabado de superficie de PCB con características de ambos tipos de chapado en oro.

Por ejemplo, puede recubrir una capa de oro blando muy resistente a la corrosión con un depósito de oro duro.

Esto es fundamental para mejorar las características de desgaste del acabado general de chapado en oro de PCB.

El acabado de PCB chapado en oro dúplex también presenta una porosidad de depósito general reducida debido a las estructuras de grano contrastantes de las 2 capas de oro.

Esto puede ofrecer una mejor resistencia a la corrosión con un consumo general de oro reducido en comparación con el recubrimiento de oro de una sola capa.

¿Cuáles son los factores a considerar al realizar el chapado en oro duro de PCB?

Estas son las consideraciones clave durante el proceso de fabricación de PCB chapado en oro duro:

1. Subcapa de níquel

El niquelado asegura un impacto de bloqueo en la difusión o migración entre el cobre y el oro. Este es el factor principal a considerar durante el chapado en oro duro de PCB.

A través de la superficie de óxido positivo, el níquel ofrece una barrera eficaz que obstruye los poros y el sustrato.

Esto da una capa dura debajo del acabado de la superficie chapada en oro y minimiza la posibilidad de corrosión por agujeros de alfiler. Además, la capa de soporte prolonga la vida útil de la PCB chapada en oro duro.

1. Porosidad

Durante la operación de galvanoplastia, el oro se nuclea en varias manchas expuestas en la superficie de la PCB para desarrollar una superficie de placa de circuito galvanizada permeable.

Existe cierta relación entre la porosidad del baño de oro duro y el espesor del recubrimiento.

La porosidad aumenta rápidamente por debajo de 0.38 μm y es muy baja por encima de 0.76 μm.

También existe relación entre la porosidad y los defectos del sustrato como estampado inadecuado, marcas de estampado, laminados, inclusiones, entre otros.

• Desgaste

El desgaste o la vida útil de la PCB chapada en oro se basa en dos propiedades del tratamiento de la superficie de la placa: dureza y coeficiente de fricción.

La reducción del coeficiente de fricción aumenta la vida útil del acabado superficial de la placa de circuito impreso chapado en oro duro. El chapado en oro duro mejora la resistencia al desgaste de los depósitos de oro.

¿Cuáles son las desventajas de la PCB chapada en oro duro?

Los principales inconvenientes de la PCB chapada en oro duro incluyen:

• Costo extra alto
• Procesos de fabricación complejos adicionales.
• El socavado grabado puede resultar en descamación/astillado
• El acabado no encierra por completo las paredes laterales del trazo, salvo las secciones de los dedos dorados.

 ¿Cuáles son las dos pruebas de control de calidad cruciales para PCB chapadas en oro duro?

Las dos pruebas de análisis de calidad importantes para el chapado en oro duro de PCB incluyen:

• Prueba de espesor

La espectroscopia de fluorescencia de rayos X le permite medir con precisión el espesor del chapado en oro duro de forma no destructiva.

Le permite medir el espesor del baño de oro en componentes de PCB grandes y de paso fino.

Prueba de espesor de PCB chapado en oro duro

• Prueba de cinta

Esta prueba examina la adhesividad del recubrimiento de oro duro en la PCB. Aquí, pasa una tira de cinta a lo largo de la PCB chapada en oro duro.

Retire la cinta y examínela en busca de evidencia de baño de oro. El enchapado tiene una adherencia insuficiente en caso de que haya rastros de enchapado en oro en la cinta.

¿Por qué es necesaria una placa inferior de níquel durante el chapado en oro duro de PCB?

Debe considerar la elección correcta de una placa inferior para mejorar la resistencia al desgaste de la PCB chapada en oro duro.

La placa inferior popular consta de níquel electrolítico brillante, níquel sulfamato de alta pureza o níquel no electrolítico.

La aplicación de una capa inferior de níquel antes del chapado en oro duro de PCB desempeña muchas funciones, entre ellas:

• Barrera de difusión

La placa inferior de níquel antes del recubrimiento de oro duro de PCB proporciona una barrera para la difusión metálica entre los metales de aleación y los metales base de cobre.

La barrera de difusión asegura que no se desarrollen capas intermetálicas mal adheridas entre el oro y el metal base.

Como resultado, esto protege la integridad de la PCB chapada en oro duro con el tiempo. Esto es particularmente vital para las aplicaciones de placas de circuito impreso con recubrimiento de oro duro que involucran altas temperaturas.

• Inhibidor corrosivo

La subcapa de níquel también es esencial para promover la resistencia a la corrosión.

Cualquier poro dentro de la capa de oro avanzará hacia la base de níquel en lugar del sustrato de PCB con revestimiento de oro duro.

Esto normalmente conduce a la formación pasiva de óxido en la base del poro. Esto sucede siempre que el entorno no tenga un alto contenido de corrosivos ácidos.

La capa inferior de níquel impide el crecimiento de películas de deslustre u óxido de cobre en la superficie dura chapada en oro.

En consecuencia, protege la superficie de contacto de la placa de circuito impreso libre de óxido.

• Capa de nivelación

La capa inferior de níquel brillante puede ayudar a mejorar el acabado de la superficie de contacto. Esto, a su vez, minimiza el coeficiente de fricción, disminuyendo así el desgaste por deslizamiento del depósito de oro duro.

• Subcapa de carga

La placa inferior de níquel es vital para sostener la carga de contacto del componente de PCB chapado en oro duro.

Esto minimiza la posibilidad de agrietamiento de los contactos chapados en oro y mejora la resistencia general al desgaste de la PCB chapada en oro duro.

¿Cuáles son los estándares IPC para PCB chapados en oro duro?

Los estándares IPC para el chapado en oro duro de PCB incluyen lo siguiente:

• Composición química: Para garantizar la máxima rigidez en los bordes de los contactos de la placa de circuito impreso, el recubrimiento de oro duro debe constituir entre un 5 y un 10 por ciento de cobalto.
• Espesor: El grosor del revestimiento de los dedos de oro debe estar a menudo dentro del rango de 2 a 50 micropulgadas. Por tamaño, los espesores estándar son 0.125 pulgadas, 0.093 pulgadas, 0.062 pulgadas y 0.031 pulgadas.

Los espesores más pequeños se aplican típicamente para prototipos de PCB chapados en oro duro.

Por otro lado, los espesores mayores se utilizan a través de los bordes de conexión que a menudo se alojan, se desalojan y se vuelven a alojar.

• Prueba visual: PCB chapado en oro duro Los dedos de oro deben pasar una prueba óptica realizada con una lupa.

Asegúrese de que los bordes tengan una superficie pulida y limpia que no tenga apariencia de niquelado ni exceso de baño de oro.

En Venture Electronics, ofrecemos una gama de placas de circuito impreso chapadas en oro duro según sus requisitos y especificaciones únicos.

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