ENIG und Hartgold bringen beide Gold über Nickel auf eine Leiterplatte, erfüllen aber unterschiedliche Aufgaben. ENIG ist vor allem eine lötbare Oberfläche für freiliegendes Kupfer. Hartgold ist eine galvanisch abgeschiedene, verschleißfeste Kontaktoberfläche für ausgewählte Steck-, Schalt- oder Prüfflächen mit wiederholter mechanischer Beanspruchung.
Allein nach der Farbe auszuwählen kann teuer werden. Abscheidung, Zusammensetzung und Dicke bestimmen, ob die Oberfläche für Löten oder Abrieb ausgelegt ist. Dieser Leitfaden zeigt die Unterschiede und die erforderlichen Angaben in den Fertigungsunterlagen.
ENIG und Hartgold im Überblick#
| Kriterium | ENIG | Hartgold |
|---|---|---|
| Vollständige Bezeichnung | Chemisch Nickel / Immersionsgold | Galvanisches Hartgold auf Nickel |
| Hauptaufgabe | Plane, lötbare Oberfläche | Verschleißfeste Kontaktfläche |
| Abscheidung | Chemisch, ohne galvanische Sammelschiene | Elektrolytisch; Flächen müssen während der Abscheidung elektrisch verbunden sein |
| Goldschicht | Sehr dünne Immersionsschicht | Dickere Legierungsschicht, häufig mit Kobalt gehärtet |
| Wiederholtes Stecken | Für stark beanspruchte Kontakte nicht bevorzugt | Für wiederholte Steckzyklen ausgelegt |
| Löten | Üblich auf SMT- und durchkontaktierten Lötpads | Keine standardmäßige Lötoberfläche; Zusammensetzung und Dicke beachten |
| Typischer Einsatzort | Freiliegende Pads auf weiten Teilen der Platine | Kontaktfinger oder ausgewählte Kontaktflächen |
| Relative Kosten | Mittel | Höher und stärker prozessabhängig |
Was ist ENIG?#
Bei ENIG wird Nickel chemisch auf Kupfer abgeschieden. Anschließend ersetzt Immersionsgold eine sehr kleine Nickelmenge. Nickel bildet die wesentliche Barriere und lötbare Schicht; das Gold schützt es während Lagerung und Verarbeitung vor Oxidation. Das chemische Verfahren beschichtet auch isolierte Pads ohne temporäre galvanische Verbindung.
Die Oberfläche ist gegenüber der Heißluftverzinnung eben und eignet sich für Feinrasterbauteile, BGAs und Pads mit hohen Koplanaritätsanforderungen. Bei kontrollierter Fertigung, Verpackung und Lagerung ist sie gut lagerfähig. IPC führt IPC-4552B als ENIG-Leistungsspezifikation. Beschaffungsunterlagen sollten die anzuwendende Ausgabe und Produktanforderungen nennen, statt nur „Goldoberfläche“ anzugeben.
ENIG ist keine dicke Goldbeschichtung. Die Goldschicht ist bewusst dünn: Sie schützt Nickel vor dem Löten und löst sich beim Reflow im Lot. Für einen Steckkontakt mit Hunderten oder Tausenden Steckzyklen ist sie daher keine geeignete Verschleißschicht.
Was ist Hartgold?#
Hartgold ist ein galvanisches Nickel-Gold-System. Ein geringer Legierungsanteil, häufig Kobalt, erhöht Härte und Verschleißfestigkeit. Die Goldschicht kann deutlich dicker als Immersionsgold sein. Ihre genaue Dicke wird anhand von Steckzyklen, Kontaktkraft, Umgebung und Steckverbindervorgaben mit dem Lieferanten festgelegt.
Galvanik erfordert Stromzufuhr zu den beschichteten Flächen. Randkontakte lassen sich an eine Galvanikschiene anbinden und beim Fräsen oder Fasen davon trennen. Selektives Hartgold an anderen Stellen kann besondere Zuleitungen, Maskierungen und Nutzengestaltung benötigen. Lassen Sie die Geometrie vor der Layoutfreigabe bestätigen.
Der offizielle Prozessleitfaden für Randsteckverbinder von Eurocircuits verdeutlicht den Unterschied: ENIG dient als Oberfläche für die gesamte Platine, während hart galvanisiertes Gold auf Nickel für Kontaktfinger eingesetzt wird, weil die dickere, härtere Schicht wiederholten Abrieb verträgt.
Warum die Oberflächen nicht austauschbar sind#
Verschleißfestigkeit
Ein gleitender Kontakt trägt eine dünne weiche Schicht ab. ENIG kann bei sehr wenigen Steckzyklen zulässig sein, wenn der Verantwortliche für den Steckverbinder zustimmt. Für häufiges Stecken ist Hartgold üblich. Die Lebensdauer hängt vom Gesamtsystem ab: Gold- und Nickeldicke, Kontaktwerkstoff, Normalkraft, Wischweg, Verschmutzung und Umgebung spielen zusammen.
Lötbarkeit
ENIG wird als lötbare Oberfläche ausgelegt und kontrolliert. Hartgold enthält Härtungszusätze; eine dicke Schicht kann beim Löten zu viel Gold in die Verbindung einbringen. Verwenden Sie nicht dieselbe Hartgoldvorgabe für Randkontakte und Lötpads, sofern Montageprozess und Zuverlässigkeitsverantwortliche dies nicht qualifiziert haben.
Ebenheit und Abdeckung
ENIG beschichtet freiliegendes Kupfer über die Platine hinweg und bildet eine plane Oberfläche für dichte SMT-Bestückung. Hartgold wird meist selektiv eingesetzt. ENIG auf Lötpads und Hartgold an Kontaktfingern sind kombinierbar, benötigen aber eine ausdrücklich spezifizierte Doppeloberfläche und die Bestätigung des Fertigers.
Kosten und Nutzenbedingungen
Hartgold benötigt mehr Gold sowie zusätzliche Maskierung, Galvanik und Prüfung. Das Layout kann Randkontakte am Nutzenrand, entfernbare Galvanikschienen, Hilfsflächen zur Stromverteilung oder weitere Prozesselemente erfordern. ENIG braucht keine elektrische Galvanikschiene, verlangt aber kontrollierte Bäder und Dickenmessung.
Kontaktfinger und Randsteckverbinder#
Definieren Sie bei einem Kartenrandstecker Geometrie und Oberfläche als zusammengehörige Funktion. Dazu gehören fertige Gold- und Nickeldicke, Fasenwinkel und -tiefe, Fingerlänge, Fasengrenzen, Lötstoppmaskenrückstand, Kupferlage zur Kante und gegebenenfalls gestaffelte Kontakte. Zulässige Oberfläche und Abmessungen ergeben sich aus der Spezifikation des Gegensteckers.
Halten Sie Bohrungen, Vias und Bauteile von Fasen- und Fräsbereichen fern. Eine Anbindung an die Galvanikschiene muss sich entfernen lassen, ohne den fertigen Kontakt zu beschädigen. Der Leitfaden zu Goldkontakten erläutert Fasen, Layout und steckerspezifische Prüfungen genauer.
Oberflächenwahl nach Anwendung#
| Anwendung | Üblicherweise bevorzugt | Grund |
|---|---|---|
| BGA- und Feinraster-SMT-Pads | ENIG | Plane, lötbare Oberfläche |
| Gemischte SMT-/Durchsteckbestückung | ENIG oder andere qualifizierte Lötoberfläche | Breite Padabdeckung und Prozesskompatibilität |
| Häufig gesteckter Kartenrand | Hartgold | Abriebfestigkeit |
| Membran- oder Schnappscheibenkontakt | Anwendungsspezifisch | Kontaktkraft, Wischbewegung und Zykluslebensdauer qualifizieren |
| Temporäres Fertigungsprüfpad | Anwendungsspezifisch | Prüfnadeltyp und Kontaktzahl bestimmen den Verschleißbedarf |
| Lötpads und Kartenrand auf einer Platine | ENIG plus selektives Hartgold | Jeder Bereich erhält eine funktionsgerechte Oberfläche |
ENIG richtig spezifizieren#
- Nennen Sie ENIG und die anzuwendende IPC-4552-Ausgabe oder eine vereinbarte Lieferantenspezifikation.
- Geben Sie erforderliche Produktklasse, Dicke, Lötbarkeit, Korrosions- und Prüfanforderungen an.
- Kennzeichnen Sie freiliegendes Kupfer, das beschichtet oder ausgespart werden muss.
- Stimmen Sie lötstoppmaskendefinierte und kupferdefinierte Pads auf das Bestückungslandmuster ab.
- Definieren Sie bei Bedarf Verpackung, Lagerfähigkeit und Sauberkeit.
„Vergoldung“ reicht nicht aus. Daraus gehen weder Immersions- oder galvanisches Gold, noch Unterlage oder geforderte Leistung hervor.
Hartgold richtig spezifizieren#
- Kennzeichnen Sie alle beschichteten Kontaktflächen in einer freigegebenen Zeichnung.
- Spezifizieren Sie fertige Nickel- und Hartgolddicken mit Einheiten und Toleranzen.
- Verweisen Sie auf Oberflächen- und Steckzyklusanforderungen des Steckerherstellers.
- Definieren Sie Fase, Kante, Masken- und Kupfergeometrie.
- Bestätigen Sie, dass der Nutzen die erforderliche galvanische Kontaktierung ermöglicht.
- Geben Sie Prüf- und Dickenmessstellen an.
- Vermeiden Sie dickes Hartgold an Lötstellen, sofern es nicht ausdrücklich qualifiziert wurde.
Häufige Auswahlfehler#
ENIG als „24-Karat-Hartgold“ bezeichnen
Reinheit und Härte sind unterschiedliche Eigenschaften. Die Immersionsschicht von ENIG und die legierte galvanische Hartgoldschicht unterscheiden sich in Aufbau und Funktion.
ENIG für beliebig viele Steckzyklen verwenden
Eine goldene Farbe liefert nicht die Dicke oder Härte für wiederholten Abrieb.
Hartgold für die gesamte Platine vorgeben
Das kann unnötige Kosten und Lötbarkeitsprobleme verursachen. Verwenden Sie selektives Hartgold dort, wo die Verschleißanforderung es benötigt.
Dickenangaben ohne eindeutige Einheit
Ein Microinch entspricht 0,0254 Mikrometern; ein Mikrometer entspricht etwa 39,37 Microinch. Halten Sie Einheit und Messverfahren in den Beschaffungsunterlagen fest.
Die Galvanikverbindung ignorieren
Eine Hartgoldfläche, die während der Nutzengalvanik nicht elektrisch angebunden werden kann, ist möglicherweise nicht praktikabel oder benötigt ein anderes Verfahren.
Entscheidungscheck für ENIG und Hartgold#
Beginnen Sie mit der Funktion. Für eine plane, auf der Platine lötbare Oberfläche ist ENIG meist relevant. Bei wiederholt gleitenden Kontakten prüfen Sie Hartgold. Sind beide Funktionen vorhanden, verwenden Sie eine kontrollierte Zeichnung für zwei Oberflächen und klären Sie früh die Nutzentauglichkeit.
Quantifizieren Sie anschließend Steckzyklen, Kontaktkraft, Umgebung, Lötprozess, Mindestlagerzeit, Geometrie, Schichtdicke und Prüfung. Ergänzend helfen der PCB-Beschichtungsleitfaden und die Übersicht zum Fertigungsprozess. Zur Prüfung von Aufbau und Oberfläche senden Sie PCBPit Ihre Fertigungszeichnung und Steckverbinderanforderungen.
Häufig gestellte Fragen#
Ist ENIG dasselbe wie eine Vergoldung?
ENIG ist ein Nickel-Gold-Oberflächenverfahren. „Vergoldung“ kann auch galvanisches Weich- oder Hartgold bedeuten und ist daher keine vollständige Fertigungsspezifikation.
Ist ENIG für Randkontakte zulässig?
Bei wenigen Steckzyklen kann es mit Zustimmung des Steckerverantwortlichen funktionieren. Die dünne weiche Immersionsschicht ist jedoch nicht für wiederholten Abrieb ausgelegt. Häufig gesteckte Kartenränder erhalten normalerweise Hartgold.
Kann Hartgold gelötet werden?
Manche Schichten lassen sich unter kontrollierten Bedingungen löten. Dickes oder legiertes Gold kann jedoch die Zuverlässigkeit der Lötstelle beeinflussen. Verwenden Sie qualifizierte Lötoberflächen auf Bestückungspads, sofern der Produktprozess Hartgold nicht ausdrücklich erlaubt.
Kann eine Platine ENIG und Hartgold kombinieren?
Ja. ENIG kann die Lötpads und selektives Hartgold die Randkontakte abdecken. Zusätzlicher Prozess, Galvanikzugang und Zeichnungsvorgaben müssen vom Fertiger freigegeben werden.
Welche Oberfläche kostet mehr?
Selektives Hartgold ist meist teurer, da mehr Gold sowie zusätzliche Galvanik, Maskierung und Prüfung nötig sind. Die tatsächlichen Kosten hängen von Fläche, Dicke, Nutzenanordnung und Lieferantenfähigkeit ab.