PCB表面处理工艺镀金、沉金和化镍钯金的区别在哪?

本文详细对比了PCB表面处理中的三种工艺:镀金、沉金和化镍钯金。介绍了各自的优缺点,以及在实际应用中的表现,帮助读者更好地理解这些工艺的区别。

在PCB表面处理工艺中,有几种处理工艺我们经常会搞混淆:镀金、沉金和化镍钯金,它们之间的区别在哪些?

1.镀金

镀金使用的是真正的黄金,即便只镀了很薄一层,就已经占了整个电路板成本的近10%。镀金使用金作为镀层,一是为了方便焊接,二是为了防腐蚀;即使是用了好几年的内存条的金手指,依然是闪亮如初。

优点:导电性强,抗氧化性好,寿命长;镀层致密,比较耐磨,一般用在焊接及插拔的场合。

缺点:成本较高,焊接强度较差。

2.化金/沉金

化镍浸金(ENIG),也称化镍金、沉镍金,简称化金与沉金。沉金是通过化学方法,在铜面上包裹一层厚厚的、电性能良好的镍金合金,并可以长期保护PCB。内层镍的沉积厚度一般为120~240μin(约3~6μm),外层金的沉积厚度一般为2~4μinch(0.05~0.1μm)。沉金能够使PCB在长期使用过程中实现良好的导电性能,还具有其它表面处理工艺所不具备的对环境的忍耐性。

优点:

1.沉金处理过的PCB表面非常平整,共面性很好,适用于按键接触面。

2.沉金可焊性极佳,金会迅速融入融化的焊锡里面,形成金属化合物。

缺点:工艺流程复杂,而且想要达到很好的效果需要严格控制工艺参数。最麻烦的是,沉金处理过的PCB表面很容易产生黑盘效益,影响可靠性。

3.化镍钯金

相比化镍金,化镍钯金(ENEPIG)在镍和金之间多了一层钯,在置换金的沉积反应中,化学镀钯层会保护镍层,防止它被交置换金过度腐蚀;钯在防止出现置换反应导致的腐蚀现象的同时,为浸金作好充分准备。镍的沉积厚度一般为120~240μin(约3~6μm),钯的厚度为4~20μin(约0.1~0.5μm);金的沉积厚度一般为1~4μin(0.02~0.1μm)。

优点:应用范围广泛,同时化镍钯金相对沉金,可有效防止黑盘缺陷引起的连接可靠性问题。

缺点: 化镍钯金虽然有很多优点,但是钯的价格昂贵,是一种短缺资源。同时与沉金一样,其工艺控制要求严格。

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### 关于PCB表面处理中钯金的可靠性测试项目 钯金(Electroless Nickel Immersion Palladium Gold, ENIPIG)是一种先进的PCB表面处理工艺,广泛应用于高密度互连(HDI)和其他高端电子产品制造领域。其可靠性测试通常涉及多种物理、机械和电气特性评估,以确保在各种环境条件下的稳定性和耐用性。 以下是常见的钯金可靠性测试项目: #### 1. **热冲击测试** 热冲击测试旨在验证PCB在极端温度变条件下是否能保持结构完整性和功能性。该测试模拟产品可能经历的实际工作环境中快速温变的情况。 - 温度范围:-55°C 至 +125°C 或更高[^1]。 - 循环次数:通常为10至100次循环,具体取决于行业标准或客户要求。 #### 2. **回流焊耐受性测试** 这一测试用于确认钯金涂层能否承受多次高温回流焊接过程而不发生退或失效。 - 回流温度:典型峰值温度约为260°C,持续时间约60秒[^4]。 - 周期数:一般至少完成三次完整的回流周期。 #### 3. **湿气敏感度测试 (MST)** 湿气敏感度测试用来检测PCB暴露于潮湿环境下是否会引发分层或其他缺陷。 - 条件:85%相对湿度,+85°C 的恒定环境[^2]。 - 时间长度:依据JEDEC标准定义的不同等级执行不同时间段的试验。 #### 4. **盐雾腐蚀实验** 此项测试考察钯金抗大气污染物侵蚀的能力,特别是针对海洋运输或者工业污染区域的应用场景。 - 配置溶液浓度:5±1 wt.% NaCl水溶液[^3]。 - 实验箱内温度维持在35℃ ± 2℃范围内连续喷洒盐雾若干小时直至规定时限结束为止。 #### 5. **附着力强度测量** 使用划格法或者其他标准手段测定金属镀层基材之间的结合力情况。 - 方法遵循ASTM D3359标准操作规程实施评分体系评定结果合格否. #### 6. **抗氧能力分析** 对经过长时间存储后的样品进行外观观察以及微观形貌表征研究,判断是否存在明显氧现象及其程度如何影响最终产品质量表现形式. ```python import numpy as np def calculate_oxidation_rate(temperature, time): """ 计算特定温度下材料随时间推移产生的平均氧速率 参数: temperature (float): 单位摄氏度(Celsius),指定反应发生的绝对温度. time (int) : 单位分钟(minutes),表示整个观测期间总历时长短. 返回值: float: 经过计算得出每单位面积上的理论最大质量增加量(g/cm²). 注意事项: * 结果仅适用于理想状态假设前提之下; * 不同材质对应系数需另行查阅资料获取准确数值。 """ k = 0.007 # 假设常数k代表某类物质固有的本征属性因子 return ((np.exp(k*temperature)-1)/time)*1e-6 print(calculate_oxidation_rate(125 , 10)) ```
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