沉镍金与电镍金的区别

沉镍金与电镍金的区别

在PCB制造中，沉镍金工艺和电镍金工艺是两种常见的表面处理工艺。它们在工艺步骤、信号传输能力、制程能力、镀层结构、硬度、可焊性湿润性以及可靠性风险等方面存在差异。本文将深入探讨这两种工艺的不同之处，以帮助您更好地选择适合您的PCB制造需求的工艺。

1. 工艺不同

沉镍金工艺：

• 先在铜面上自催化反应沉积约120-200μm厚的镍层。
• 然后通过化学置换反应将金从溶液中置换到镍面，将金层完全覆盖，其厚度一般控制在约1-3μm。
• 通过时间等参数的控制，其厚度上限可高达10μm。

电镍金工艺：

• 通过电化学反应的方式，在铜面上通过电镀方式镀上一层约120-200μm厚的镍层。
• 然后再在镍层上电镀一层约0.5-1μm厚的薄金。
• 通过时间和电流等参数的控制，金层的厚度可高达50μm以上。

2. 信号传输能力不同

电镍金工艺：

• 使用镍金层作为抗蚀层，导致所有线路和焊盘上都有镍金层。
• 在高频下，信号传输主要通过镍金层进行，但在“趋肤效应”作用下，会严重影响信号传输。

沉镍金工艺：

• 只在焊接PAD上有镍金层，线路上没有镍金层。
• 信号会在铜层上传输，其趋肤效应下信号传输能力远远优于镍层。

3. 制程能力不同

电镍金工艺：

• 镍金层在蚀刻后容易产生悬垂，特别是在铜层较厚的情况下，容易发生下塌和断裂，形成短路。
• 不适用于密集线路设计。

沉镍金工艺：

• 在线路和阻焊形成后生产，镍金层仅附着在焊盘表面。
• 不影响密集线路设计。

4. 镀层结构不同

电镍金工艺：

• 镍金层的结晶细腻而规则。

沉镍金工艺：

• 镍金层的结晶颗粒较大且呈不定形。

5. 镀层硬度不同

• 使用显微维氏硬度计测试两种处理方式的金镀层与镍镀层的硬度，结果显示，无论是金层还是镍层，电镍金都比沉镍金的硬度高。金镀层要高出约7％，镍镀层则要高出约24％左右。

6. 可焊性湿润性不同

• 沉镍金工艺具有更快的湿润性，特别是随着焊接的进行，沉镍金的湿润性速度要快于电镍金。这是因为沉镍金的结晶颗粒较大且不定形，导致溶解扩散速度快，而硬度也是影响润湿性的因素之一。

7. 可靠性风险不同

• 沉镍金工艺由于其结构中存在孔隙，容易发生氧化并造成镍层腐蚀，即所谓的黑镍。这需要增加金层厚度以弥补。电镍金工艺由于镀层的结晶细腻，一般不会发生黑镍现象，因此具有较高的可靠性。

在选择PCB表面处理工艺时，需要根据具体应用需求和性能要求来权衡这两种工艺的优缺点。每种工艺都有其独特的特点，适用于不同的应用场景。