ENEPIG vs. ENIG: Elegir el acabado de superficie de PCB adecuado para su aplicación

En la fabricación de PCB, el acabado superficial es un componente crítico, aunque a menudo pasado por alto, que impacta en la soldabilidad, la resistencia a la corrosión y la fiabilidad a largo plazo. Dos de los acabados de alto rendimiento más populares son ENIG (Níquel Químico Oro por Inmersión) y ENEPIG (Níquel Químico Paladio Químico Oro por Inmersión). Si bien ambos utilizan capas de níquel y oro, sus distintas estructuras los hacen más adecuados para aplicaciones específicas, desde electrónica de consumo hasta sistemas aeroespaciales.

Esta guía desglosa las diferencias entre ENEPIG y ENIG, comparando su composición, procesos de fabricación, características de rendimiento y casos de uso ideales. Ya sea que esté priorizando el costo, la soldabilidad o la resistencia a entornos hostiles, comprender estos acabados le ayudará a tomar decisiones informadas que se alineen con los requisitos de su PCB.

¿Qué son ENIG y ENEPIG?
Tanto ENIG como ENEPIG son acabados superficiales basados en inmersión diseñados para proteger las pistas de cobre de la oxidación, al tiempo que proporcionan una superficie soldable. Sus estructuras en capas los distinguen:

ENIG (Níquel Químico Oro por Inmersión)
ENIG consta de dos capas aplicadas a las almohadillas de cobre expuestas:

a. Níquel Químico (Ni): Una capa de 5–15 μm de espesor que actúa como barrera entre el cobre y el oro, evitando la difusión. Proporciona dureza y resistencia a la corrosión.
b. Oro por Inmersión (Au): Una capa delgada de 0,05–0,2 μm que protege el níquel de la oxidación y garantiza una excelente soldabilidad.

ENEPIG (Níquel Químico Paladio Químico Oro por Inmersión)
ENEPIG añade una capa de paladio a la estructura, creando un acabado de tres capas:

a. Níquel Químico (Ni): 5–15 μm de espesor, igual que ENIG, que sirve como barrera base.
b. Paladio Químico (Pd): Una capa de 0,1–0,5 μm entre el níquel y el oro que mejora la resistencia a la corrosión y evita la difusión níquel-oro.
c. Oro por Inmersión (Au): 0,05–0,2 μm de espesor, similar a ENIG, pero con una mejor adhesión gracias a la capa de paladio.

Cómo se fabrican ENIG y ENEPIG
Los procesos de producción de estos acabados comparten similitudes, pero divergen en pasos clave, lo que afecta su rendimiento:

Proceso de fabricación de ENIG
1. Limpieza: Las superficies de cobre se limpian para eliminar aceites, óxidos y contaminantes.
2. Micrograbado: Un grabado ácido suave crea una superficie de cobre rugosa para mejorar la adhesión del níquel.
3. Deposición de Níquel Químico: El níquel se deposita mediante una reacción química (sin electricidad), formando una capa uniforme sobre el cobre.
4. Deposición de Oro por Inmersión: El oro reemplaza al níquel en la superficie mediante una reacción galvánica, creando una capa delgada y protectora.

Proceso de fabricación de ENEPIG
1. Limpieza y Micrograbado: Igual que ENIG para preparar la superficie de cobre.
2. Deposición de Níquel Químico: Idéntico a ENIG, formando la capa base.
3. Deposición de Paladio Químico: El paladio se deposita químicamente sobre el níquel, creando una barrera que evita que el níquel reaccione con el oro.
4. Deposición de Oro por Inmersión: El oro reemplaza al paladio en la superficie, con la capa de paladio que garantiza una adhesión más fuerte que ENIG.

Diferencias clave en el rendimiento
La adición de paladio en ENEPIG crea distintas características de rendimiento en comparación con ENIG:
1. Soldabilidad
   ENIG: Excelente soldabilidad inicial, pero el níquel puede formar compuestos intermetálicos (IMC) frágiles con la soldadura con el tiempo, especialmente con soldaduras sin plomo (por ejemplo, SAC305). Esto puede reducir la resistencia de la unión en aplicaciones de alta temperatura.
   ENEPIG: La capa de paladio actúa como amortiguador, ralentizando la formación de IMC y manteniendo la soldabilidad incluso después de múltiples ciclos de reflujo (hasta 5–10 frente a 3–5 para ENIG). Esto lo hace ideal para PCB que requieren reelaboración o múltiples pasos de montaje.

2. Resistencia a la corrosión
   ENIG: El níquel proporciona una buena resistencia a la corrosión, pero los orificios en la delgada capa de oro pueden exponer el níquel a la humedad, lo que lleva a defectos de “almohadilla negra”: níquel corroído que afecta la soldabilidad.
   ENEPIG: El paladio rellena los orificios en la capa de oro y es más resistente a la corrosión que el níquel, lo que reduce el riesgo de almohadilla negra en un 70–80%. Funciona mejor en entornos húmedos o salinos (por ejemplo, electrónica marina).

3. Capacidad de unión por hilo
   ENIG: Aceptable para la unión por hilo de oro (común en el embalaje de semiconductores), pero la delgada capa de oro puede desgastarse con múltiples uniones.
   ENEPIG: La capa de paladio mejora la adhesión del oro, lo que lo hace adecuado tanto para la unión por hilo de oro como de aluminio. Admite un mayor número de uniones (1000+ frente a 500–800 para ENIG) sin degradación.

4. Costo
   ENIG: Menor costo debido a menos materiales y pasos, típicamente un 10–20% más barato que ENEPIG para volúmenes de PCB equivalentes.

   ENEPIG: La capa de paladio agrega costos de material y procesamiento, lo que lo hace más caro, pero a menudo se justifica por una mayor fiabilidad.

Tabla comparativa: ENIG vs. ENEPIG

Aplicaciones ideales para ENIG
El equilibrio de rendimiento y costo de ENIG lo hace adecuado para muchas aplicaciones convencionales:
1. Electrónica de consumo
Teléfonos inteligentes, portátiles y tabletas: ENIG proporciona una resistencia a la corrosión adecuada para uso en interiores y admite componentes de paso fino (0,4 mm BGA) a un costo menor.
Dispositivos portátiles: Su delgada capa de oro funciona bien para dispositivos pequeños y de baja potencia donde la reelaboración es rara.

2. Controles industriales
PLC y sensores: ENIG maneja temperaturas moderadas (hasta 125 °C) y la exposición ocasional al polvo o la humedad, lo que lo convierte en una opción rentable para entornos de fábrica.

3. Prototipado de bajo volumen
El menor costo y la amplia disponibilidad de ENIG lo hacen ideal para prototipos y producción de lotes pequeños, donde la fiabilidad a largo plazo es menos crítica que el presupuesto.

Aplicaciones ideales para ENEPIG
El rendimiento superior de ENEPIG justifica su mayor costo en entornos exigentes:
1. Aeroespacial y defensa
Sistemas de aviónica y radar: ENEPIG resiste la corrosión por humedad y rocío salino (crítico para aplicaciones aéreas y marinas) y mantiene la soldabilidad a través de ciclos de temperatura extremos (-55 °C a 125 °C).

2. Dispositivos médicos
Equipos implantables y de diagnóstico: La capa de paladio evita los defectos de almohadilla negra, lo que garantiza la biocompatibilidad y la fiabilidad a largo plazo en entornos estériles o de fluidos corporales.

3. Electrónica automotriz de alta fiabilidad
Módulos de potencia ADAS y EV: ENEPIG resiste las temperaturas bajo el capó (hasta 150 °C) y los ciclos térmicos repetidos, lo que reduce el riesgo de fallo de las uniones soldadas en sistemas críticos para la seguridad.

4. Aplicaciones de unión por hilo
Embalaje de semiconductores y módulos de RF: La compatibilidad de ENEPIG con la unión por hilo de aluminio y los mayores recuentos de uniones lo hacen ideal para dispositivos de alta frecuencia (5G, radar).

Conceptos erróneos comunes
 A. “ENEPIG siempre es mejor que ENIG”: No es cierto: ENIG es suficiente para muchas aplicaciones, y su menor costo es una ventaja en los mercados sensibles al precio.
 B. “El defecto de almohadilla negra de ENIG es inevitable”: El control adecuado del proceso (por ejemplo, mantener la química del baño, limitar el grosor del oro) reduce el riesgo de almohadilla negra a<1% en la fabricación centrada en la calidad.
 C. “El paladio en ENEPIG lo hace demasiado caro”: Para aplicaciones de alta fiabilidad, la vida útil más larga de ENEPIG y los menores costos de reelaboración a menudo compensan su mayor precio inicial.

Cómo elegir entre ENIG y ENEPIG
Considere estos factores para decidir:

1. Requisitos de fiabilidad: Si su PCB funciona en entornos hostiles (humedad, sal, temperaturas extremas) o requiere múltiples reflujos, ENEPIG vale la inversión.
2. Sensibilidad al costo: Para la electrónica de consumo o proyectos de bajo volumen donde la fiabilidad a largo plazo es secundaria, ENIG ofrece un mejor valor.
3. Necesidades de montaje: ENEPIG es preferible para PCB que requieren reelaboración, unión por hilo o soldaduras sin plomo (que estresan más el níquel que las alternativas con plomo).
4. Estándares de la industria: Aeroespacial (AS9100) y médico (ISO 13485) a menudo exigen ENEPIG por su mayor fiabilidad, mientras que la electrónica de consumo puede aceptar ENIG.

Preguntas frecuentes
P: ¿Se pueden usar ENIG y ENEPIG en la misma PCB?
R: Sí, aunque es poco común. Algunos diseños utilizan ENIG para almohadillas no críticas y ENEPIG para áreas de alta fiabilidad (por ejemplo, conectores de alimentación), pero esto aumenta la complejidad de la fabricación.

P: ¿Cuánto duran los acabados ENIG y ENEPIG en almacenamiento?
R: ENIG tiene una vida útil de 6–12 meses en condiciones controladas (30 °C, 60% RH), mientras que ENEPIG extiende esto a 12–18 meses debido a su capa de paladio.

P: ¿Es ENEPIG compatible con soldaduras sin plomo?
R: Sí, y funciona mejor que ENIG con soldaduras sin plomo (por ejemplo, SAC305), ya que el paladio reduce la formación de intermetálicos frágiles.

P: ¿Qué causa la almohadilla negra en ENIG?
R: El sobregrabado durante la deposición de oro o la contaminación en el baño de oro pueden crear níquel poroso, que se corroe (se vuelve negro) cuando se expone a la humedad.

P: ¿Se puede usar ENEPIG para componentes de paso fino (≤0,3 mm de paso)?
R: Sí, su estructura de capa uniforme lo hace adecuado para BGAs y QFPs de paso fino, a menudo superando a ENIG en la prevención de puentes de soldadura.

Conclusión
ENIG y ENEPIG son acabados superficiales de alta calidad, pero sus distintas estructuras los hacen más adecuados para aplicaciones específicas. ENIG destaca en escenarios sensibles al costo, en interiores o de baja reelaboración, mientras que la capa de paladio de ENEPIG proporciona una resistencia superior a la corrosión, soldabilidad y fiabilidad para entornos hostiles y sistemas de alto rendimiento.

Al alinear su elección con las condiciones de funcionamiento, los requisitos de montaje y el presupuesto de su PCB, garantizará un rendimiento y una longevidad óptimos. Para muchos ingenieros, la decisión se reduce a equilibrar el costo y el riesgo: ENIG ahorra dinero por adelantado, mientras que ENEPIG reduce el riesgo de fallos en aplicaciones críticas.