各位工程師朋友,今天咱嘮嘮 PCB 制造里的 ENIG 工藝,也就是大家常說的沉金工藝。這工藝在高速信號(hào)、高頻電路、金手指等場景用得特別多,那金到底是怎么 “沉” 到板子上的?聽我細(xì)細(xì)道來。
沉金可不是簡單地把金 “鍍” 上去,它是通過化學(xué)置換反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)流程大概是這樣:PCB 板先經(jīng)過除油、微蝕等預(yù)處理,把表面清理干凈,露出新鮮、活性強(qiáng)的銅面。接著進(jìn)入關(guān)鍵環(huán)節(jié) —— 沉鎳,利用化學(xué)鍍鎳液,在銅表面沉積一層 5 - 7 微米的鎳磷合金層,這層鎳是為后續(xù)沉金打基礎(chǔ)的。最后,將鍍好鎳的板子放進(jìn)含金離子的溶液,鎳原子會(huì)置換溶液中的金離子,在鎳層表面生成 0.05 - 0.1 微米的金層,這就是 “沉金” 的由來。
從設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來看,用 ENIG 工藝要注意這些。其一,金層薄,焊接時(shí)要控制好溫度和時(shí)間,溫度過高、時(shí)間過長,金層容易擴(kuò)散到焊料里,導(dǎo)致虛焊。其二,鎳磷合金層中磷含量會(huì)影響性能,一般控制在 7% - 9%,磷含量過高,可焊性會(huì)下降;過低,耐腐蝕性又不足。
說到技術(shù)難題,黑盤問題很讓人頭疼。這是因?yàn)殒噷颖砻嫜趸蛭廴?,?dǎo)致焊接后出現(xiàn)開路、虛焊。解決辦法是嚴(yán)格控制沉鎳液的成分和溫度,生產(chǎn)過程中減少鎳層暴露在空氣中的時(shí)間,必要時(shí)增加防氧化保護(hù)工序。還有,ENIG 工藝對(duì)前處理要求極高,哪怕一點(diǎn)油污殘留,都會(huì)影響沉金質(zhì)量,所以預(yù)處理環(huán)節(jié)容不得半點(diǎn)馬虎。
再聊聊行業(yè)趨勢。隨著電子產(chǎn)品向小型化、高集成化發(fā)展,對(duì) ENIG 工藝的精度和一致性要求越來越高。未來,工藝可能會(huì)朝著更環(huán)保、更高效的方向發(fā)展,比如開發(fā)無氰沉金工藝,降低對(duì)環(huán)境的污染;優(yōu)化鍍液配方,提高沉金速度和均勻性。
總之,ENIG 工藝看似簡單,實(shí)則暗藏玄機(jī)。搞懂它的原理,注意設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的細(xì)節(jié),才能充分發(fā)揮沉金板的性能優(yōu)勢,少踩坑、少返工。