有不少用戶對于PCB板上的「化金」、「電鍍金」及「閃金」一直傻傻分不清，還有有些人總是無法區(qū)分什么是「硬金」、什么是「軟金」? 很多人經(jīng)常問，連接器鍍金應(yīng)該選擇多厚?下面德索電子工防師將重點為您介紹一下pcb和連接器常用鍍金工藝的差異及其特性，好讓大家不會再有這方面問題的困惑。
1. 鍍金工藝
在PCB和連接器行業(yè)，與我們相關(guān)的電鍍工藝。主要分為兩大類：電解電鍍(以下簡稱電鍍)和化學鍍。
電鍍： 電鍍是指借外界電流的作用，在溶液中進行電解反應(yīng)，使需要涂覆的物質(zhì)表面沉積上一層均勻、致密的金屬或合金的過程。電鍍反應(yīng)原理是原電池反應(yīng)。電鍍時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，溶解失去電子，金屬原子變成陽離子;陰極發(fā)生還原反應(yīng), 金屬陰離子得到電子，形成鍍層。
化學鍍：在水溶液中不依賴外加電源，僅靠鍍液中的還原劑進行化學還原反應(yīng)，使金屬離子不斷還原為金屬原子沉積在基體表面，形成金屬鍍層的工藝方法。典型的是PCB表面處理工藝：ENIG(化學鎳金)。
化學鍍與電鍍的比較
化學鍍與電鍍最大的不同，不需要外電流?；瘜W鍍鍍層厚度均勻，針孔率低。
2.PCB常見鍍金工藝
電鍍鎳金
電鍍鎳金(Electrolytic Nickel/ Gold)是PCB表面處理工藝的鼻祖，自從PCB出現(xiàn)它就出現(xiàn)。它是在PCB表面導體先鍍上一層鎳后再鍍上一層金。其原理是分別將鎳液配置好、金 (俗稱金鹽)溶于化學藥水后,將預(yù)處理的電路板浸于電鍍缸(鍍鎳缸/鍍金缸)中并通上電流而在電路板的銅箔面上生成鎳/金鍍層,電鍍鎳金因其鍍層硬度高,耐磨損,不易氧化的特點在電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。
ENIG
ENIG的全稱是Electroless Nickel/Immersion Gold，中文叫做化學鎳金。
其優(yōu)點是不需要使用復雜的電源裝置(整流器)就可以把「鎳」及「金」附著于銅皮之上，而且其表面也比電鍍鎳/金平整，這對日趨縮小的電子零件與要求平整度高的元件尤為重要。
ENIG工藝一般先經(jīng)過酸洗、微蝕、活化、化學鍍鎳、清洗、浸金等過程，關(guān)鍵的步驟是在銅焊盤上發(fā)生自催化反應(yīng)鍍鎳，一般通過溫度、pH以及添加劑濃度等參數(shù)來控制鍍鎳層的厚度;再利用鍍好的新鮮鎳的活性，將鍍好鎳的焊盤浸入酸性的金水中，通過化學置換反應(yīng)將金從溶液中置換到焊層表面，而部分表面的鎳則溶入金水中，這樣只要置換上來的金將鎳層完全覆蓋，則該置換反應(yīng)自動停止，最后清洗焊盤表面的污物和藥水殘留后，ENIG工藝流程結(jié)束。
閃金(Gold Flash)
「閃金」一詞源自于英文Flash，意思就是快速鍍金，俗稱鍍水金。其實它就是電鍍硬金的「預(yù)鍍金」程序，它使用較大的電流與含金較稀的液槽，先在鎳層的表面形成一層密度較細致，但較薄的鍍金層，以利后續(xù)電鍍金鎳或金鈷合金時可以更方便地進行。
因為「閃金」少了后面的電鍍金程序，所以其成本較真正的電鍍金便宜許多，但也因為其「金」層非常的薄，一般無法有效地覆蓋住金層底下的全部鎳層，所以也就比較容易導致電路板存放時間過久后氧化的問題，進而影響到可焊性。
關(guān)于「硬金」和「軟金」
「硬金」及「軟金」的差異在于「合金」與「純金」之別，因為「純金」實際上比較軟，摻雜了其他金屬的「合金」較硬且耐摩擦，所以越純的金相對的也就越軟。
電鍍硬金實際上就是電鍍合金(含有鈷，鎳等其他元素，元素含量≤0.2%)，所以硬度會比較硬，適合用在需要受力及摩擦的地方，在電子業(yè)界一般用來作連接器接觸表面，電路板的板邊接觸點(俗稱「金手指」的地方)。
因為是置換的原理，所以ENIG的鍍金層屬于「純金」，因此它也經(jīng)常被歸類為「軟金」的一種。
3.連接器鍍金工藝
大都數(shù)的電子連接器，端子都要作表面處理，一般即指電鍍。有兩個主要原因：一是保護端子簧片基材不受腐蝕。多數(shù)連接器簧片是銅合金制作的，通常會在使用環(huán)境中腐蝕，如氧化，硫化等。二是優(yōu)化端子表面的性能，建立和保持端子間的接觸界面，特別是膜層控制。換句話說，使之更容易實現(xiàn)金屬對金屬的接觸。
鍍金時需考慮的幾個事項：
1. 鎳底層
電鍍鎳，對金與銅之間的遷移或擴散都具有阻絕效應(yīng)，后者尤佳。鎳底層是貴金屬電鍍要考慮的首要因素。通過正面性的氧化物表面，鎳提供了一層有效的隔離層，阻隔了基材和小孔，從而減少了小孔腐蝕的潛在的可能;并提供了位于貴金屬電鍍層之下的一層硬的支撐層，從而提高了鍍層壽命。
2. 多孔性
在電鍍工藝中，金在眾多暴露在表面的污點上成核，形成多孔性的電鍍表面。金鍍層的多孔性與鍍層厚度有一定的關(guān)系。在0.38μm以下，多孔性迅速增加。0.76μm以上，多孔性很低。多孔性和基材的缺陷，如包含物，疊層，沖壓痕跡，沖壓不正確的清洗等也有一定關(guān)系。
3. 磨損
電鍍表面的磨損或壽命取決于表面處理的兩種特性：摩擦系數(shù)和硬度。摩擦系數(shù)減少，表面處理的壽命會提高。電鍍金通常為硬金，提高金的耐磨損性。
4.總結(jié)：如何選擇鍍金工藝
以目前眾多電路板表面處理的方法來看，電鍍鎳金的費用相較于其他的表面處理方法(如ENIG、OSP)相對來得高，所以現(xiàn)在較少被采用，除非特殊用途，比如說有滑動式接觸元件的需求(如金手指)等;不過以目前的電路板表面處理技術(shù)而言，電鍍鎳金的鍍層具有良好的抗摩擦能力以及優(yōu)異的抗氧化能力還是其他表面處理工藝無可匹敵的。
ENIG目前在電路板表面處理應(yīng)用最為廣泛。但ENIG也有其自身弱點，尤其對于含密集QFP/SOP/小PAD或BGA來說，若制程管控不好，鎳表面會被腐蝕而出現(xiàn)焊盤黑化(又稱黑盤Black Pad、黑鎳、鎳腐蝕)的現(xiàn)象。關(guān)于如何避免，請參考閱讀《給企業(yè)帶來巨額損失的PCB“黑盤”，其實可以規(guī)避》
連接器端子大都采用電鍍金工藝，鍍金厚度依賴于產(chǎn)品壽命和環(huán)境應(yīng)用要求，由于金成本較高，選擇合適的厚度，往往是大家關(guān)心的。
鍍層厚度直接影響連接器的壽命，行業(yè)內(nèi)有開展相關(guān)的插拔試驗，論證鍍層厚度和壽命關(guān)系。某試驗數(shù)據(jù)采用的是直徑為0.635 cm的端子，摩擦距離1.27 cm，正向力100g每個循環(huán)。
連接器插拔壽命要結(jié)合產(chǎn)品工作溫度，端子材料，鍍層性能來綜合評估，上面的數(shù)據(jù)只能作為我們選用的基本原則。并且各種連接器結(jié)構(gòu)差異巨大，不同種類連接器，在相同的表面鍍金處理下，也可能表現(xiàn)不同的壽命。下面介紹幾種常見鍍金厚度的應(yīng)用，供大家選型參考。
表3：鍍金厚度應(yīng)用
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