问:PCB打样时镀金工艺怎么选?硬金和软金有什么区别?什么情况下必须用硬金?什么情况下用软金?
答: 镀金是PCB表面处理中成本较高但性能最好的工艺之一。很多工程师在设计时只写“镀金”,不清楚硬金和软金的区别。硬金和软金的硬度、耐磨性、导电性差异显著,用错了轻则金手指磨损快,重则焊接不良或接触电阻增大。硬金用于需要耐磨的插拔触点,软金用于需要焊接的焊盘。
一、硬金和软金的定义
硬金(Hard Gold):在镍层上电镀的金层,金层中含有钴或镍等合金元素,硬度较高(HV 130-200)。
软金(Soft Gold):在镍层上电镀的纯金层,硬度较低(HV 60-90),纯度较高(99.9%以上)。
二、硬金和软金的性能差异
硬度:硬金HV 130-200,软金HV 60-90。硬金硬度是软金的2-3倍。
耐磨性:硬金耐磨性好,适合频繁插拔的触点。软金耐磨性差,不适合频繁插拔。
导电性:软金纯度高,导电性优于硬金。硬金因含合金元素,导电性略低。
焊接性:软金焊接性好,适合焊接。硬金焊接性差,不适合焊接。
厚度:硬金通常0.5-2.0μm,软金通常0.05-0.1μm。
三、硬金的适用场景
金手指:内存条、显卡、扩展卡的金手指需要频繁插拔,必须使用硬金。
插拔触点:连接器的插拔触点需要耐磨,使用硬金。
按键触点:按键的金属触点需要耐磨损,使用硬金。
测试点:需要频繁接触探针的测试点,使用硬金。
四、软金的适用场景
焊接焊盘:BGA、QFN等需要焊接的焊盘,使用软金。
金线键合:COB封装的金线键合焊盘,使用软金。
高频信号焊盘:软金纯度高,导电性好,适合高频信号焊盘。
五、硬金和软金的选型建议
金手指、插拔触点、按键触点:硬金,厚度0.5-2.0μm。
焊接焊盘、金线键合焊盘:软金(沉金),厚度0.05-0.1μm。
高频信号焊盘:软金(沉金),厚度0.05-0.1μm。
六、镀金工艺的常见问题
金层过厚(软金>0.15μm):焊点中形成脆性金锡化合物,焊点强度下降。
金层过薄(硬金<0.5μm):耐磨性不足,金手指插拔几次就磨损。
镍层过薄(<3μm):阻挡效果不足,铜扩散到金层。
七、镀金工艺的检查清单
金手指是否使用硬金?
焊接焊盘是否使用软金(沉金)?
硬金厚度是否≥0.5μm?
软金厚度是否控制在0.05-0.1μm?
镍层厚度是否≥3μm?