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我必須先聲明,本篇文章僅就個人的經驗與認知發言,由於本人並未真正在電路板製造行業內待過,關於電路板上的硬金、軟金、及閃金等瞭解,就只是基於多年來與相關電路板工作並詢問電路板廠商所得出來的結論,以下僅是個人的意見與經驗,如有錯誤也歡迎留言指正。
有很多在後段組裝廠的朋友,對於電路板上的「硬金」及「軟金」一直搞不很清楚,有些人還一直認為電鍍金就一定是硬金,而化學金就一定是軟金,其實這樣的分法只能說答對了一半。
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,適合用在需要受力摩擦的地方,在電子業界一般用來作為電路板的板邊接觸點(俗稱「金手指」,如最前面的圖片所示);而軟金一般則用於COB(Chip On Board)上面打鋁線,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。
想瞭解硬金及軟金的由來,最好先稍微瞭解一下電鍍的流程。姑且不談前面的酸洗過程,電鍍的目的基本上就是要將「金」電鍍於電路板的銅皮上,可是「金」無法直接與銅皮起反應,所以必須先電鍍一層「鎳」,然後再把金電鍍到鎳的上面,所以我們一般所謂的電鍍金,其實際名稱應該叫做「電鍍鎳金」。
而硬金及軟金的區別,則是最後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」。因為金和鋁可以形成良好的合金,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鈷合金,因為合金比純金來得硬,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 → 預鍍金 → 電鍍金鎳或金鈷合金
現在的化金,大多是用來稱呼這種 ENIG(Electroless Nickle Immersion Gold,化鎳浸金)的表面處理方法。其優點是不需要使用電鍍的製程就可以把鎳及金附著於銅皮之上,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的元件尤其重要。
由於ENIG使用化學置換的方法製作出表面金層的效果,所以其金層的最大厚度無法達到如電鍍金一樣的厚度,而且越往底層含金量會越少。
因為ENIG的鍍金層屬於純金,所以它也經常被歸類為「軟金」,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於 3~5 microinches (μ"),一般超過 5μ" 的化金層就很難達到了,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 microinches (μ")以上的厚度。但是價錢也會隨著金層的厚度而增加。
「閃金」一詞源自於Flash,意思就是快速鍍金,其實它就是電鍍硬金的「預鍍金」程序,參考電鍍鎳金的製程說明,它使用較大的電流與含金較濃的液槽,先在鎳層的表現形成一層密度較細緻,但較薄的鍍金層,以利後續電鍍金鎳或金鈷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,而且價錢便宜及時間縮短,於是就有人拿這樣的「閃金」PCB出來賣。
因為「閃金」少了後面的電鍍金程序,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,所以無法有效地覆蓋住金層底下的鎳層,也就比較容易導致存放時候氧化,進而影響可焊性。
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於其他的表面處理方法(如ENIG、OSP)相對來得高,所以現在較少被採用,除非特殊用途,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無人能比。
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