拆解无镍沉金工艺:从铜箔到金层3步看懂
很多人知道无镍沉金 (EPIG) 工艺 “不含镍、更安全”,但很少有人清楚它的具体生产流程 —— 钯层是怎么镀上去的?金层厚度怎么控制?为啥能做到完全无镍?今天就带大家拆解 EPIG 工艺的核心流程,从前期准备到最终成膜,一共 3 个关键步骤,让你详细了解每一步的作用和技术要点,搞懂 EPIG 工艺的 “门道”。
第一步:前处理 —— 给铜箔 “彻底清洁”,为镀钯打基础
和所有表面处理工艺一样,EPIG 工艺的第一步也是 “清洁铜箔”,而且要求比传统工艺更严格。因为 EPIG 工艺没有镍层 “兜底”,如果铜箔表面有油污、氧化层或杂质,会直接影响钯层的附着,甚至导致后续金层出现缺陷。
具体操作分为三个小步骤:首先是 “除油”,用碱性清洗剂浸泡 PCB 板,去除铜箔表面的切削油、润滑油等油污,这些油污会阻碍化学镀钯液与铜箔接触,导致钯层无法形成;然后是 “酸洗除氧化”,用稀硫酸或专用除氧化剂处理铜箔,去除表面的氧化层(CuO、Cu₂O),氧化层会影响铜与钯的结合力,必须彻底清除;最后是 “微蚀刻”,用过硫酸铵溶液对铜箔表面进行轻微蚀刻,形成细微的凹凸纹理,增加铜箔表面积,让钯层能更牢固地 “抓” 在铜箔上。这一步的关键是控制蚀刻量,一般只去除 1-1.5μm 厚的铜箔,既要保证表面粗糙度,又不能影响 PCB 电路的导电性。
第二步:化学镀钯 —— 核心步骤,用钯层替代镍层
这是 EPIG 工艺与传统 ENIG 工艺的核心区别,也是最关键的一步。化学镀钯不需要通电,而是通过化学反应在铜箔表面形成一层均匀的钯层,反应原理是 “铜置换钯”:铜箔表面的铜原子会与镀钯液中的钯离子发生氧化还原反应,铜原子失去电子变成铜离子,钯离子得到电子变成钯原子,逐渐在铜箔表面沉积形成钯层。
镀钯过程中有三个参数必须严格控制:第一个是 “镀钯液浓度”,常用的镀钯液主要成分是氯化钯、络合剂和还原剂,浓度太低会导致钯层沉积速度慢、厚度不足,浓度太高则会造成原料浪费,还可能导致钯层粗糙,一般浓度控制在 5-10g/L;第二个是 “反应温度”,温度太低会减慢反应速度,钯层形成不均匀,温度太高则会让镀钯液提前分解,缩短使用寿命,通常温度保持在 45-55℃;第三个是 “反应时间”,时间太短钯层厚度不够(无法有效阻挡铜扩散),时间太长钯层太厚(增加成本,还可能影响焊接),一般反应时间为 8-12 分钟,确保钯层厚度在 0.1-0.2μm 的最佳范围 —— 这个厚度既能有效阻挡铜扩散,又不会增加过多成本。
第三步:浸金 —— 在钯层上形成金层,提升性能
完成镀钯后,需要在钯层表面再镀一层金,这一步称为 “浸金”,同样不需要通电,利用的是 “钯置换金” 的化学反应:钯层表面的钯原子与浸金液中的金离子发生反应,钯原子失去电子,金离子得到电子沉积在钯层表面,形成一层薄薄的金层。
浸金的目的有两个:一是 “提升抗氧化性”,金的化学稳定性比钯更强,能进一步保护 PCB 表面,延长产品使用寿命;二是 “改善焊接性”,金的可焊性优于钯,能让后续焊接更顺畅,减少虚焊风险。浸金过程的参数控制也很关键:浸金液浓度一般为 3-5g/L,浓度太高会导致金层过厚(增加成本),浓度太低则金层太薄(无法起到保护作用);反应温度控制在 35-45℃,时间为 2-4 分钟,最终金层厚度控制在 0.05-0.1μm——EPIG 工艺的金层不需要太厚,因为钯层已经能起到主要的阻挡和连接作用,金层主要是 “锦上添花”。
完成浸金后,还要进行 “后处理”:用去离子水冲洗 PCB 板,去除表面残留的镀钯液和浸金液,避免化学物质腐蚀 PCB;然后放入烘干炉中,在 80-100℃的温度下烘干 5-8 分钟,确保 PCB 板完全干燥。最后对 PCB 板进行质量检测,包括钯层和金层的厚度检测、附着力检测、无镍检测等,合格后才能包装出厂。
从清洁到镀钯再到浸金,EPIG 工艺的每一步都需要高精度控制,尤其是镀钯环节,对药液纯度、温度稳定性的要求极高。开·云app PCB 拥有专门的 EPIG 工艺生产线,配备了高精度的温度控制系统和药液浓度监测设备,能实时监控生产过程中的关键参数,确保每一块 EPIG PCB 板的钯层和金层厚度均匀、附着力强,且完全符合无镍标准,为敏感场景客户提供可靠的产品支持。
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