PCB 沉金工艺及镀金工艺的区别

在PCB（印刷电路板）制造领域，沉金工艺和镀金工艺是两种常见的表面处理方法，它们在原理、流程、性能特点和应用场景等方面存在诸多区别。一、原理沉金工艺原理沉金工艺是一种化学镀的方法。首先，在PCB的铜表面通过化学镀镍，形成一层镍层。这层镍的作用是为后续金的沉积提供良好的附着基础，并防止铜的扩散。然后，在镍层的基础上，利用置换反应或化学还原反应使金沉积在镍上。由于金在镍上的沉积是自催化反应，金层会均匀地覆盖在镍层表面。镀金工艺原理

2024/11/13

在PCB（印刷电路板）制造领域，沉金工艺和镀金工艺是两种常见的表面处理方法，它们在原理、流程、性能特点和应用场景等方面存在诸多区别。
一、原理
沉金工艺原理
沉金工艺是一种化学镀的方法。首先，在PCB的铜表面通过化学镀镍，形成一层镍层。这层镍的作用是为后续金的沉积提供良好的附着基础，并防止铜的扩散。然后，在镍层的基础上，利用置换反应或化学还原反应使金沉积在镍上。由于金在镍上的沉积是自催化反应，金层会均匀地覆盖在镍层表面。
镀金工艺原理
镀金工艺主要是电镀的方式。将PCB作为阴极，置于含有金离子的电镀液中，通过直流电的作用，金离子在PCB的特定区域（如金手指等需要镀金的部位）获得电子而沉积在铜表面。在这个过程中，需要外部电源提供电能来驱动金离子的沉积，并且需要使用合适的阳极材料（如不溶性阳极）来维持电镀液中离子的平衡。

二、工艺流程
沉金工艺流程
前处理：包括除油、微蚀、活化等步骤，目的是清洁PCB表面，去除油污、氧化层等杂质，使铜表面处于活化状态，便于后续化学镀镍的进行。
化学镀镍：将PCB浸入化学镀镍液中，在合适的温度、pH值等条件下，使镍离子在铜表面还原沉积形成镍层。镍层的厚度和质量取决于镀镍液的成分、反应时间和工艺参数的控制。
沉金：在化学镀镍后的PCB再浸入沉金液中，金离子与镍层发生反应，在镍层上沉积出金层。沉金过程需要严格控制反应时间和溶液浓度，以获得合适厚度的金层。
后处理：对完成沉金的PCB进行清洗、干燥等处理，去除残留的化学药剂，并对PCB进行质量检查。
镀金工艺流程
前处理：同样需要对PCB进行除油、微蚀等清洁和活化处理，为镀金做准备。
装挂：将PCB固定在合适的挂具上，确保PCB与阴极导电良好，并且在电镀过程中PCB各个部位都能均匀地接受金的沉积。
电镀金：把装挂好的PCB放入电镀金槽中，接通电源，在特定的电流密度、电镀时间、温度和搅拌等条件下进行镀金。电镀金可以精确控制金层的厚度，通过调整电镀参数可以满足不同厚度要求。
后处理：包括清洗PCB以去除电镀液残留，还可能有一些钝化处理步骤来提高金层的稳定性，最后进行干燥和质量检测。
三、性能特点
金层质量
沉金工艺：金层相对较薄且均匀，因为是化学沉积过程，金层与镍层结合紧密。它可以在整个PCB表面形成连续、平整的金层，对于一些需要精细线路和良好焊接性能的PCB有优势。但如果化学镀镍过程控制不好，可能会影响金层的质量，例如出现镍层氧化导致金层附着力下降等问题。
镀金工艺：金层厚度可以根据需要调整，从较薄到较厚都可以实现。对于需要耐磨、高导电性的部位（如频繁插拔的金手指），可以镀较厚的硬金。不过，电镀过程中可能会因电流分布不均匀导致金层厚度在某些局部区域有差异。
可焊性
沉金工艺：具有良好的可焊性，在焊接时，金层能够迅速与焊料融合，为电子元件的焊接提供可靠的界面。而且由于金层下面有镍层，即使金层在焊接过程中有部分溶解，镍层依然可以保证焊接的稳定性。
镀金工艺：可焊性也较好，但如果金层过厚，可能会在焊接过程中出现金脆现象，即金元素过度扩散到焊料中，影响焊点的机械性能和可靠性。
耐磨性
沉金工艺：耐磨性一般，因为金层较薄，对于一些经常受到摩擦、插拔的部位，可能无法承受长期的磨损。
镀金工艺：通过电镀硬金可以获得较高的耐磨性，适用于金手指等需要频繁插拔的应用场景，能够保证在多次插拔后依然保持良好的接触性能。
成本
沉金工艺：成本相对较高，主要是因为化学镀镍和沉金所使用的化学药剂价格较高，而且工艺过程相对复杂，需要严格的工艺控制和环境条件。
镀金工艺：成本也不低，尤其是对于镀厚金或大面积镀金的情况。电镀设备的投资、金盐的成本以及能源消耗等都使得镀金工艺成本较高。不过，在一些只需要局部镀金的情况下，可以通过精确控制电镀区域来降低成本。
四、应用场景
沉金工艺
广泛应用于对焊接性能要求高、线路精细的PCB，如手机主板、电脑主板等电子产品的PCB。这些PCB需要保证在多次焊接过程中（例如SMT贴片工艺）元件能够可靠地焊接在PCB上，并且沉金工艺能够满足高密度布线对表面平整度的要求。
镀金工艺
主要用于需要高导电性和耐磨性的部位，如各种电子设备的金手指（如内存条、显卡等的金手指），以及一些对接触可靠性要求极高的连接部位。在这些应用中，镀金工艺能够确保在长期使用和频繁插拔过程中保持良好的电气性能和机械性能。
综上所述，PCB沉金工艺和镀金工艺在多个方面存在区别，在实际的PCB制造中，需要根据产品的具体要求来选择合适的表面处理方法。