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PCB表面處理

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PCB表面處理中的鍍金和沉金的區(qū)別

發(fā)布日期:2021-09-04

沉金PCB與鍍金PCB是PCB電路板表面處理工藝中經(jīng)常使用的工藝,很多人都不知道他們二者的區(qū)別,甚至有一些客戶認為兩者不存在差別。


那么這兩種“金板”究竟對電路板會造成什么影響呢?


什么是PCB鍍金?


我們所說的整板鍍金,一般指的是“電鍍金”“電鍍鎳金板”“電解金”“電金”“電鎳金板”,有軟金和硬金的區(qū)分(一般硬金是用于金手指的)。


原理是將鎳和金(俗稱金鹽)溶化于化學藥水中,將線路板浸在電鍍缸內(nèi)并接通電流而在電路板的銅箔面上生成鎳金鍍層,電鎳金因鍍層硬度高,耐磨損,不易氧化的優(yōu)點在電子產(chǎn)品中得到廣泛的應用。

沉金PCB

那什么又是沉金呢?沉金是通過化學氧化還原反應的方法生成一層鍍層,一般厚度較厚,是化學鎳金金層沉積方法的一種,可以達到較厚的金層。


PCB沉金板與鍍金板的區(qū)別


1、 一般沉金對于金的厚度比鍍金厚很多,沉金會呈金黃色較鍍金來說更黃,看表面客戶更滿意沉金。這二者所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣。

2、由于沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣,沉金較鍍金來說更容易焊接,不會造成焊接不良,引起客戶投訴。同時也正因為沉金比鍍金軟,所以金手指板一般選鍍金,硬金耐磨。

3、沉金板只有焊盤上有鎳金,趨膚效應中信號的傳輸是在銅層不會對信號有影響。

4、沉金較鍍金來說晶體結(jié)構(gòu)更致密,不易產(chǎn)成氧化。

5、隨著布線越來越密,線寬、間距已經(jīng)到了3-4MIL。鍍金則容易產(chǎn)生金絲短路。沉金板只有焊盤上有鎳金,所以不會產(chǎn)成金絲短路。

6、沉金板只有焊盤上有鎳金,所以線路上的阻焊與銅層的結(jié)合更牢固。工程在作補償時不會對間距產(chǎn)生影響。

7、一般用于相對要求較高的板子,平整度要好,一般就采用沉金,沉金一般不會出現(xiàn)組裝后的黑墊現(xiàn)象。沉金板的平整性與待用壽命與鍍金板一樣好。


以上便是沉金板與鍍金板的差別所在,現(xiàn)在市面上金價昂貴,為了節(jié)省成本很多生產(chǎn)商已經(jīng)不愿意生產(chǎn)鍍金板,而只做焊盤上有鎳金的沉金板,在價格上確實便宜不少。


沉金PCB與鍍金PCB的特性的區(qū)別


           性能
   
表面鍍層

外觀

可焊性

信號傳輸

品質(zhì)

工程

鍍金PCB

金色發(fā)白

一般,偶有焊接不良的情況

趨膚效應不利于高頻信號的傳輸

1、金面易氧化
2、易造成金絲微短
3、阻焊結(jié)合力不強

線寬補償,影響間距

沉金PCB

呈金黃色

趨膚效應對信號沒有影響

1、不易氧化
2、不產(chǎn)生金絲
3、阻焊有良好的結(jié)合力

線寬補償,不影響間距


沉金PCB與化金PCB:


1、沉金PCB與化金板是同一種工藝產(chǎn)品,電金板與閃金板也是同一種工藝產(chǎn)品,其實只是PCB業(yè)界內(nèi)不同人群的不同叫法而已,沉金板與電金板多見于大陸同行稱呼,而化金板與閃金板多見于臺灣同行稱呼。

2、沉金PCB/化金板一般比較正式的叫法為化學鎳金板或化鎳浸金板,鎳/金層的生長是采用化學沉積的方式鍍上的;金電金板/閃金板一般比較正式的叫法電鍍鎳金板或閃鍍金板,鎳/金層的生長是采用直流電鍍的方式鍍上的。

3、化學鎳金板(沉金)與電鍍鎳金板(鍍金)的機理區(qū)別參閱下表:


化學鎳金ENIG
    (Electroless Nickel Immersion Gold)

電鍍鎳金
    (Ni/Au Plating)

先在電路板裸銅表面反應沉積形成一層含磷7-9%的鎳鍍層,厚度約3-5um,再于鎳表面置換一層厚度約0.05-0.15um的純金層。

在電路板裸銅表面上電鍍銅/鎳/金鍍層,鎳層約4-8um,金層約1-3u“。


為什么一般不用“噴錫”?


隨著IC 的集成度越來越高,IC腳也越多越密。而垂直噴錫工藝很難將成細的焊盤吹平整,這就給SMT的貼裝帶來了難度;另外噴錫板的待用壽命(shelf life)很短。而鍍金板正好解決了這些問題:

噴錫PCB

1、對于表面貼裝工藝,尤其對于0603及0402超小型表貼,因為焊盤平整度直接關系到錫膏印制工序的質(zhì)量,對后面的再流焊接質(zhì)量起到?jīng)Q定性影響,所以,整板鍍金在高密度和超小型表貼工藝中時常見到。

2、在試制階段,受元件采購等因素的影響往往不是板子來了馬上就焊,而是經(jīng)常要等上幾個星期甚至個把月才用,鍍金板的待用壽命(shelf life)比鉛錫合金長很多倍所以大家都樂意采用。再說鍍金PCB在度樣階段的成本與鉛錫合金板相比相差無幾。


但隨著布線越來越密,線寬、間距已經(jīng)到了3-4MIL。因此帶來了金絲短路的問題:

PCB布線越迷易造成金絲短路問題

隨著信號的頻率越來越高,因趨膚效應造成信號在多鍍層中傳輸?shù)那闆r對信號質(zhì)量的影響越明顯:

趨膚效應是指:高頻的交流電,電流將趨向集中在導線的表面流動。


根據(jù)計算,趨膚深度與頻率有關:

頻率(Hz)

深度(mil)

頻率(Hz)

深度(mil)

頻率(Hz)

深度(mil)

60

8.6

100

6.6

1K

2.1

10K

0.66

100K

0.21

1M

0.066

10M

0.021

100M

0.0066

1G

0.0021

鍍金板的其它缺點在沉金板與鍍金板的區(qū)別表中已列出。

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