湖北11选5一定牛分布图: 認識一下PCB和連接器常用鍍金工藝

体彩湖北11选5走势 www.amwxv.com 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分什么是「硬金」、什么是「軟金」? 很多人經常問,連接器鍍金應該選擇多厚?下面德索電子工程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,與我們相關的電鍍工藝。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,使需要涂覆的物質表面沉積上一層均勻、致密的金屬或合金的過程。電鍍反應原理是原電池反應。電鍍時陽極發生氧化反應,溶解失去電子,金屬原子變成陽離子;陰極發生還原反應, 金屬陰離子得到電子,形成鍍層。

圖1:電鍍原理示意圖

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,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?;Ф貧撇愫穸染?,針孔率低。

表1:化學鍍與電鍍的比較

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出現它就出現。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品中得到廣泛的應用。

圖2:電鍍鎳金表面處理PCB

ENIG

ENIG的全稱是Electroless Nickel/Immersion Gold,中文叫做化學鎳金。

其優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工藝一般先經過酸洗、微蝕、活化、化學鍍鎳、清洗、浸金等過程,關鍵的步驟是在銅焊盤上發生自催化反應鍍鎳,一般通過溫度、pH以及添加劑濃度等參數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工藝流程結束。

圖3:ENIG表面處理PCB

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」,因此它也經常被歸類為「軟金」的一種。

3.連接器鍍金工藝

大都數的電子連接器,端子都要作表面處理,一般即指電鍍。有兩個主要原因:一是?;ざ俗踴善牟皇芨?。多數連接器簧片是銅合金制作的,通?;嵩謔褂沒肪持懈?,如氧化,硫化等。二是優化端子表面的性能,建立和保持端子間的接觸界面,特別是膜層控制?;瘓浠八?,使之更容易實現金屬對金屬的接觸。

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,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系。

圖4:典型的多孔性與鍍層厚度的關系

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:摩擦系數和硬度。摩擦系數減少,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: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而言,電鍍鎳金的鍍層具有良好的抗摩擦能力以及優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焊盤黑化(又稱黑盤Black Pad、黑鎳、鎳腐蝕)的現象。關于如何避免,請參考閱讀《給企業帶來巨額損失的PCB“黑盤”,其實可以規避》

連接器端子大都采用電鍍金工藝,鍍金厚度依賴于產品壽命和環境應用要求,由于金成本較高,選擇合適的厚度,往往是大家關心的。

鍍層厚度直接影響連接器的壽命,行業內有開展相關的插拔試驗,論證鍍層厚度和壽命關系。某試驗數據采用的是直徑為0.635 cm的端子,摩擦距離1.27 cm,正向力100g每個循環。

表2:插拔壽命和鍍層厚度

連接器插拔壽命要結合產品工作溫度,端子材料,鍍層性能來綜合評估,上面的數據只能作為我們選用的基本原則。并且各種連接器結構差異巨大,不同種類連接器,在相同的表面鍍金處理下,也可能表現不同的壽命。下面介紹幾種常見鍍金厚度的應用,供大家選型參考。

表3:鍍金厚度應用

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