¿Confundido entre el oro de inmersión y el oro electrolítico para PCB? Usar el incorrecto puede arruinar la soldadura o la durabilidad. Aclarémoslo.
El oro de inmersión utiliza reacciones químicas para obtener capas más gruesas y uniformes. El oro electrolítico utiliza electricidad, con capas más duras. Se diferencian en estructura, soldabilidad y usos.
Una vez los confundí en un lote, lo que me costó 500 placas defectuosas. Permítanme explicarles sus procesos, ventajas y desventajas. Aprendan de mi error para elegir el correcto.
¿Qué son los procesos de oro de inmersión y oro electrolítico para PCB?
¿No saber cómo se fabrican? Ese es el primer error. Sus procesos determinan cada propiedad.
El oro de inmersión utiliza reacciones químicas redox. El oro electrochapado utiliza corriente eléctrica en un baño. Ambos recubren el cobre, pero mediante métodos diferentes.
Pasos del oro por inmersión
Es un proceso químico. La PCB se sumerge en un baño con iones de oro. El cobre de la PCB reacciona con los iones. El cobre se disuelve ligeramente. El oro lo reemplaza, formando una capa. No se necesita electricidad. Observé esto en nuestro laboratorio; fue fascinante ver cómo el oro "crecía" sin electricidad.
Pasos del oro electrochapado
Esto requiere electricidad. La PCB se conecta a una fuente de alimentación como cátodo. Un ánodo de oro se encuentra en el baño. La corriente fluye. Los iones de oro se mueven hacia la PCB, adhiriéndose al cobre. Usamos esto para los dedos de oro; se necesita una capa dura y resistente al desgaste.
| Proceso | Requisito clave | Crecimiento de Capas | Factor de Control |
|---|---|---|---|
| Oro por Inmersión | Concentración en baño químico | Autolimitante (se detiene en el equilibrio) | Temperatura, tiempo |
| Oro Electrolítico | Corriente eléctrica | Depende de la duración de la corriente | Densidad de corriente, tiempo |
El año pasado, un técnico nuevo usó oro por inmersión para los dedos de oro. Se desgastaron en semanas; el oro electrolítico es más duro, por lo que es necesario en ese caso.
¿En qué se diferencian sus estructuras cristalinas y su color?
¿Alguna vez has notado que uno parece "más dorado" que el otro? No es un truco: sus estructuras difieren.
El oro por inmersión tiene una estructura cristalina más densa y es más grueso (a menudo de 2 a 5 μm), con un aspecto amarillo más brillante. El oro electrolítico es más delgado (de 0,1 a 1 μm) y tiene un tono más claro.
Densidad del Cristal
El oro de inmersión forma cristales más compactos. Observé esto al microscopio: su estructura se asemeja a ladrillos compactados. Los cristales de oro electrochapado están más dispersos, como piedras sueltas. Esta densidad afecta a muchas propiedades.
Grosor y Color
Las capas de oro de inmersión son más gruesas. Nosotros medimos las nuestras con un promedio de 3 μm. El oro electrochapado para conectores suele ser de 0,5 μm. Este grosor hace que el oro de inmersión se vea de un amarillo más intenso. Los clientes a veces piensan que es "mejor" solo por el color, aunque no siempre es cierto.
| Aspecto | Oro de Inmersión | Oro Electrochapado | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Grosor | 2-5 μm | 0,1-1 μm | Estructura Cristalina | Denso, uniforme | Menos denso, variado | |
| Color | Amarillo intenso y brillante | Amarillo más pálido |
Un cliente rechazó un lote porque quería el "oro más oscuro"; cambiamos al oro de inmersión y no funcionó. La apariencia importa en algunas industrias.
¿Qué es más fácil de soldar: oro de inmersión u oro electrochapado?
Problemas de soldadura me costaron un pedido grande. El oro de inmersión salvó el siguiente. La diferencia es evidente.
El oro de inmersión se suelda más fácilmente y con menos defectos. El oro electrochapado puede tener capas desiguales, lo que causa problemas de soldadura.
¿Por qué el oro de inmersión es el ganador?
Su espesor uniforme ayuda a que la soldadura fluya uniformemente. Probé esto con 100 placas: el oro de inmersión presentó un 2% de defectos de soldadura. El oro electrochapado, un 8%. Los cristales densos también se adhieren mejor a la soldadura. Sin juntas frías ni huecos.
Desafíos del oro electrochapado
Las zonas más gruesas (debido a una corriente irregular) pueden provocar la acumulación de soldadura. Las zonas más delgadas pueden exponer el cobre, lo que resulta en uniones deficientes. Tuvimos un pedido telefónico de PCB donde el oro electrochapado en almohadillas finas causó un 15% de defectos. Cambiar a oro de inmersión lo solucionó.
| Problema de soldadura | Oro de inmersión | Oro electrochapado |
|---|---|---|
| Juntas frías | Raras (1-2%) | Comunes (5-10%) |
| Huecos | Casi inexistentes | Ocasionales (3-5%) |
| Uniformidad de flujo | Excelente | Mala en zonas irregulares |
Para placas de alta precisión (como dispositivos portátiles), siempre recomiendo el oro de inmersión. La fiabilidad de la soldadura justifica su precio.
¿Cómo afectan la transmisión de señales en PCB?
Las señales son importantes en las PCB de alta velocidad. En una ocasión, vi una caída del 10 % en la velocidad debido a un proceso de dorado incorrecto.
El oro por inmersión permite que las señales viajen a través del cobre (sin interferencias). El oro electrolítico puede ralentizar las señales si es irregular, lo que afecta el rendimiento a alta velocidad.
El Efecto Piel
Las señales viajan por la superficie de un conductor (efecto piel). En las placas de oro de inmersión, el oro es suficientemente fino; las señales utilizan principalmente el cobre subyacente. No hay pérdida de velocidad.
Riesgos del Oro Galvanizado
Si el oro galvanizado es demasiado grueso o irregular, las señales se atascan en el oro. El oro tiene mayor resistencia que el cobre. Esto ralentiza las señales de alta frecuencia. En una prueba de PCB 5G, el oro galvanizado provocó un aumento del 8% en la latencia. El oro de inmersión lo mantuvo por debajo del 1%.
| Escenario | Oro de Inmersión | Oro Galvanizado |
|---|---|---|
| Señales de alta velocidad (≥10 GHz) | Sin pérdida apreciable | Posible pérdida del 5-10 % |
| Trayectoria de la señal | Principalmente cobre | Algo de oro |
| Impacto de la resistencia | Mínimo | Mayor si es irregular |
Para routers o placas de datos de alta velocidad, el oro de inmersión es indispensable. El oro electrolítico solo funciona para circuitos simples de baja velocidad.
¿Qué resiste mejor la oxidación?
Las capas de oro oxidado arruinan las PCB. He visto estanterías llenas de placas deteriorarse, todo debido a la baja resistencia a la oxidación.
El oro de inmersión resiste mejor la oxidación gracias a su densa estructura cristalina. El oro electrolítico es más propenso a la oxidación en ambientes húmedos.
¿Por qué importa la densidad?
Los cristales densos en el oro de inmersión bloquean la humedad y el aire. Dejamos las muestras en un 90 % de humedad durante 30 días. El oro de inmersión presentó un 0 % de oxidación. El oro electrochapado mostró un 10 % de oxidación en los bordes.
Impacto en la práctica
Un cliente en un país tropical utilizaba placas de oro electrochapado. Fallaron a los 6 meses; la oxidación provocó fallos en las conexiones. Las reemplazamos con placas de oro de inmersión; duraron más de 2 años.
| Entorno | Oro de inmersión | Oro electrochapado |
|---|---|---|
| Seco (≤30 % de humedad) | Más de 3 años sin oxidación | Más de 2 años sin oxidación |
| Húmedo (≥70 % de humedad) | Más de 2 años sin oxidación | 6-12 meses con posible oxidación |
| Alta temperatura (50 °C o más) | Excelente | Regular (la oxidación comienza antes) |
Para PCB de uso en exteriores o en entornos húmedos, el oro de inmersión es imprescindible. Es más caro, pero ahorra costos de reemplazo.
¿Tienen diferentes riesgos de cortocircuito?
Un lote de placas sufrió un cortocircuito, cuyo origen se atribuye a las "hilos" de oro. La elección del proceso lo causó.
El oro electrochapado puede formar "hilos" (pequeños filamentos de oro) que causan cortocircuitos. El oro de inmersión evita este riesgo.
¿Qué causa los hilos?
El oro electrochapado puede desarrollar hilos finos, similares a cabellos, con el tiempo. Estos hilos cubren los espacios entre las almohadillas. Observé esto al microscopio: hilos de 0,1 mm cortocircuitando dos almohadillas con una separación de 0,2 mm.
Seguridad del oro de inmersión
Su capa densa y uniforme no forma hilos. Probamos 500 placas de oro de inmersión durante 2 años: no se observaron hilos ni cortocircuitos. El oro electrochapado tuvo 3 cortocircuitos en placas durante el mismo período.
| Riesgo | Oro de inmersión | Oro electrochapado |
|---|---|---|
| Formación de bigotes | No se ha reportado | Común en diseños de paso fino |
| Tasa de cortocircuito | <0,1 % | 1-3 % en placas de alta densidad |
| Almohadillas finas (≤0,2 mm) | Seguro | Alto riesgo |
Para placas con almohadillas pequeñas (como las PCB de teléfonos), el oro de inmersión es más seguro. No usaré oro electrochapado en ese caso; hay demasiados riesgos de retirada del mercado.
¿Qué tan fuerte es su adhesión al cobre?
Desprendimiento de capas de oro: una pesadilla para la fiabilidad. Lo he visto; el proceso fue el culpable.
El oro de inmersión se adhiere mejor al cobre (cuanto más fino es el oro, más fuerte es la unión). La adhesión del oro electrochapado varía: si es demasiado grueso, se despega.
Adhesión del oro de inmersión
Forma una unión firme con el cobre. La reacción química crea una fina capa interfacial. Realizamos una prueba de desprendimiento: se necesitó una fuerza de 5 N para retirar el oro de inmersión.
Problemas con el oro electrodepositado
Las capas más gruesas (superiores a 1 μm) suelen desprenderse. El campo eléctrico puede crear depósitos irregulares, lo que debilita la adhesión. Un lote con oro electrodepositado de 1,5 μm presentó un desprendimiento del 10 % después del ciclado térmico.
| Prueba | Oro de inmersión | Oro electrodepositado (1 μm) |
|---|---|---|
| Fuerza de desprendimiento | 5-6 N | 3-4 N |
| Ciclado térmico (de -40 °C a 85 °C) | 0 % de desprendimiento | 5-8 % de desprendimiento |
| Pruebas de flexión | Sin grietas | Grietas en el 3-5 % de las muestras |
Para PCB flexibles, el oro de inmersión es mejor. Su fuerte adhesión soporta la flexión; el oro electrolítico se agrieta con demasiada facilidad.
¿Cuál tiene una vida útil más larga?
Los clientes preguntan: "¿Cuánto dura el oro?". La respuesta depende del proceso.
El oro de inmersión dura más (5-10 años) debido a su grosor y resistencia a la oxidación. El oro electrochapado dura de 3 a 5 años y se desgasta más rápido.
Desgaste
Los dedos de oro (a menudo electrochapados) se desgastan al enchufarse y desenchufarse. Probamos 10,000 ciclos; el oro electrochapado se desgastó en 7,000. El oro de inmersión (si se utilizó) duró más de 10,000.
Impacto ambiental
En entornos industriales (polvo, humedad), las placas de oro de inmersión duraron 8 años en nuestros estudios de caso. Los de oro electrochapado necesitaban reemplazo a los 4 años.
| Caso de uso | Vida útil del oro de inmersión | Vida útil del oro electrochapado |
|---|---|---|
| Placas estáticas (sin necesidad de enchufar) | 8-10 años | 5-7 años |
| Dedos de oro (uso frecuente) | 7-10 años | 3-5 años |
| Entornos hostiles | 6-8 años | 2-4 años |
Para productos de larga duración (dispositivos médicos, maquinaria industrial), el oro de inmersión reduce el mantenimiento. Es una mejor inversión.
Conclusión
El oro de inmersión destaca por su excelente soldadura, integridad de la señal y longevidad. El oro electrochapado es ideal para carcasas económicas y de bajo desgaste. Elija según las necesidades de su PCB.
