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電路板中何謂硬金、軟金、電鍍金、化金、閃金?

發(fā)布時間 :2016-06-15 14:29 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB制板部
電路板中何謂硬金、軟金、電鍍金、化金、閃金?
在電路板制造行業(yè)內(nèi),關(guān)于電路板上的硬金、軟金、及閃金的區(qū)別,基于多年來與相關(guān)電路板業(yè)者打交道并詢問電路板廠商所得出來的結(jié)論,以下僅是個人的意見與經(jīng)驗,如有錯誤歡迎指正。
有很多在后段PCBA系統(tǒng)組裝廠工作的朋友,對于電路板上的「硬金」及「軟金」、「閃金」一直搞不很清楚也分不清楚,有些人還一直認為電鍍金就一定是硬金?而化學(xué)金就一定是軟金?其實這樣的分法只能說答對了一半。
下面深圳宏力捷試著用大家較能理解的方式說明一下硬金、軟金、閃金的差異及其特性。
其實在工業(yè)界「硬金」及「軟金」的差異就指「合金」與「純金」,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。
 
電鍍鎳金
其實「電鍍金」本身就可以分為硬金及軟金。因為電鍍硬金實際上就是電鍍合金(也就是鍍了Au及其他的金屬),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)界一般用來作為電路板的板邊接觸點(俗稱「金手指」的地方,如最前面的圖片中所示)。而軟金一般則用于COB(Chip On Board)上面打鋁線用,或是手機按鍵的接觸面,近來則被大量運用在BGA載板的正反兩面。
想了解硬金及軟金的由來,最好先稍微了解一下電鍍金的流程。姑且不談前面的酸洗過程,電鍍的目的基本上就是要將「金」電鍍于電路板的銅皮上,但是「金」與「銅」直接接觸的話會有電子遷移擴散的物理反應(yīng)(電位差的關(guān)系),所以必須先電鍍一層「鎳」當作阻隔層,然后再把金電鍍到鎳的上面,所以我們一般所謂的電鍍金,其實際名稱應(yīng)該叫做「電鍍鎳金」。
而硬金及軟金的區(qū)別,則是最后鍍上去的這層金的成份,鍍金的時候可以選擇電鍍純金或是合金,因為純金的硬度比較軟,所以也就稱之為「軟金」。因為「金」可以和「鋁」形成良好的合金,所以COB在打鋁線的時候就會特別要求這層純金的厚度。
另外,如果選擇電鍍金鎳合金或是金沽合金,因為合金會比純金來得硬,所以也就稱之為「硬金」。
軟金及硬金的電鍍程序:
軟金:酸洗 → 電鍍鎳 → 電鍍純金 
硬金:酸洗 → 電鍍鎳 → 預(yù)鍍金(閃金) → 電鍍金鎳或金沽合金
 
化金
現(xiàn)在的「化金」,大多是用來稱呼這種 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold,化鎳浸金)的表面處理方法。其優(yōu)點是不需要使用電鍍的繁復(fù)制程就可以把「鎳」及「金」附著于銅皮之上,而且其表面也比電鍍金來得平整,這對日趨縮小的電子零件與要求平整度高的元件(fine pitch)尤其重要。
由于ENIG使用化學(xué)置換的方法來制作出表面金層的效果,所以其金層的最大厚度原則上無法達到如電鍍金一樣的厚度,而且越往底層的含金量會越少。
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,而且也有人拿它來作為COB打鋁線的表面處理,但必須嚴格要求其金層厚度至少要高于 3~5 micro-inches (μ"),一般要超過 5μ" 的化金厚度就很難達到了,太薄的金層將會影響到鋁線的附著力;而一般的電鍍金則可以輕鬆達到15 micro-inches (μ")以上的厚度,但是價錢也會隨著金層的厚度而增加。
延伸閱讀: 
ENIG表面處理是什么電路板?有何優(yōu)缺點? 
 
閃金(Flash Gold)
「閃金」一詞源自于英文Flash,意思就是快速鍍金,其實它就是電鍍硬金的「預(yù)鍍金」程序,參考前面的「電鍍鎳金」的制程說明,它使用較大的電流與含金較濃的液槽,先在鎳層的表現(xiàn)形成一層密度較細緻,但較薄的鍍金層,以利后續(xù)電鍍金鎳或金沽合金時可以更方便進行。有些人看到這樣也可以作出有鍍金的PCB,而且價錢便宜以及時間縮短,于是就有人拿這樣的「閃金」PCB出來賣。
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來得便宜許多,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(dǎo)致電路板存放時間過久后氧化的問題,進而影響到可焊性。
 
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,以現(xiàn)在金價這么高的情況下,已經(jīng)較少被採用了,除非有特殊用途,比如說連接器的接觸面處理,以及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無人能比。


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