一、沉金工藝簡介
沉金是一種廣泛應用于印制電路板(PCB)制造中的表面處理工藝。通過化學沉積的方式,沉金利用化學氧化還原反應在電路板的銅表面生成一層金屬鍍層。這層金鍍層不僅可以提高電路板的抗氧化能力,還能提升焊接性和導電性,使電路板在使用過程中更加穩定和耐用。
二、什么時候需用沉金工藝
需要高平整度的焊接表面:
1、細間距元器件: 對于引腳間距非常小(如小于0.5mm)的BGA、QFN、CSP、微型連接器等元器件,焊盤表面的平整度至關重要。沉金形成的表面非常平整光滑,能確保焊錫膏精確印刷和元器件精確貼裝,避免因焊盤不平整(如噴錫形成的“錫須”或波浪形)導致的橋連或虛焊。
2、高密度互連板: 在HDI板上,線路和焊盤非常精細,同樣需要極佳的表面平整度來保證良率。
需要優異的可焊性和焊接可靠性:
1、沉金層下的鎳層(化學鎳)提供了主要的可焊性基礎,金層(浸金)主要作用是保護鎳層在存儲和運輸過程中不被氧化。
2、金層在焊接過程中會迅速溶解到熔融的焊錫中,露出新鮮的鎳層與焊錫形成牢固的金屬間化合物(IMC),提供長期可靠的焊點連接。
3、相比OSP(Organic Solderability Preservatives,有機保焊膜,是一種在PCB銅焊盤表面涂覆的透明有機保護膜,用于防止銅在空氣中氧化,同時保持焊盤的可焊性),沉金具有更長的可焊性保質期(通常12個月或更長),適合需要長時間存儲的PCB或生產周期較長的產品。
4、在多次回流焊或波峰焊過程中,沉金表面仍能保持良好的焊接性能。
需要接觸導電表面(非焊接區域):
1、按鍵觸點/開關觸點: 金具有優異的導電性、耐磨性和抗氧化性。對于需要直接接觸導通的地方(如金手指、測試點、按鍵觸點、開關觸點等),沉金層是理想的選擇,能保證接觸電阻低且穩定,經久耐用。
2、金手指: 雖然電鍍硬金(鍍厚金)在耐磨性上更優,但對于要求不是極端嚴苛的金手指,沉金也是一種常用且成本較低的選擇。
需要較長的生產周轉時間或存儲時間:
沉金表面抗氧化能力強,不易受環境(如濕度)影響而失效,可焊性保存時間長,適合生產流程較長或需要庫存備料的PCB。
三、何時不需用沉金工藝
成本敏感
沉金是成本較高的表面處理工藝之一。
無細間距元件
如果板上只有通孔元件或間距較大的表貼元件(如0603、0805以上電阻電容,SOP等),平整度要求不高。
無接觸導電要求
所有連接都通過焊接完成,沒有裸露的接觸點。
生產周期短,周轉快
PCB能很快進入焊接工序,不需要長時間存儲。
對焊點強度有極端要求
沉金的鎳金界面在極端應力下(如跌落測試)有時可能不如OSP或噴錫可靠(雖然大多數應用沒問題),且存在潛在的“黑盤”風險(需要嚴格控制工藝)。
在選擇PCB表面處理工藝時,需要根據產品的具體需求(元件類型、密度、可靠性要求、成本、生產周期等)進行綜合評估。當上述1-5點中的任何一點成為關鍵需求時,沉金(ENIG)通常就是必要的選擇。
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