随着现在金价持续上涨,直接到各PCB厂的成本大幅上升,越来越多PCB厂、FPC厂以及连接器企业开始采用薄金工艺来降低成本。
但是降低金层厚度,不是你想降就能降低的,重要的是,降低金层厚度不能降低性能,而且其实现在性能要求越来越高。所以大家关心的是,金层变薄后,产品的耐腐蚀性能是否会下降?盐雾测试到底还能不能通过?
接触可靠性是否会受到影响?尤其对于金手指产品而言,之前动辄10麦20麦金的情况,很多工程师都有一个共同的困扰:如果想降低金厚,那么其可靠性是否能够有保障。
近期,在我们客户打样中,我们针对2μm电金金手指进行了一组可靠性验证测试,给客户解决降低金层,同时能保证可靠性的要求。客户希望找到一种兼顾成本与可靠性的解决方案。
为什么选择2μm电金金手指?
对于很多电子产品来说,金手指是最常见的也是最熟悉的,金手指不仅承担导电作用,还承担着长期接触、插拔以及环境耐受等功能。所以在实际应用过程中,产品往往需要经历:
高温环境;
高湿环境;
运输存储;
长期服役;
甚至盐雾腐蚀等恶劣条件。所以为了应对这个环境,金手指都是电金工艺,金层厚度也是做得比较后,往往都是通过提高金厚度来提供稳定可靠性。而随着金层厚度降低,镀金层孔隙率往往会成为影响可靠性的重要因素。
因此,2μm电金体系一直被认为是一个兼顾成本与性能的重要平衡点,同时也是行业比较关注的工艺方向。
盐雾测试失败,问题一定出在金厚吗?
很多时候,以往的思维都是会把盐雾失效直接归结为金层太薄。但是实际上并非完全如此。
我们从失效机理来看,对于金手指,真正发生腐蚀的其实并不是金层本身,而是金层下方的镍层。
也就是说实际上镀金层是存在微孔、针孔或者局部缺陷,尤其金层降低时候这种缺陷会更多,这样结果就是导致腐蚀介质会通过这些微小通道逐渐渗透至镍层表面。
此时金层与镍层之间形成微电池效应。
腐蚀开始发生。
最终表现为:
金面发暗;
局部变色;
盐雾失效;
接触性能下降。
因此,影响盐雾性能的关键因素除了金厚之外,还包括镀层孔隙率以及后处理保护能力。
我们我们的解决方案?
针对电金金层的微孔带来腐蚀风险,其实核心机理就是堵孔,怎么堵孔呢,我们采用了竞升化学GP102E金面封孔保护剂进行验证。GP102E主要用于镀金层后处理保护。
通过对镀层表面微孔进行封闭保护,减少腐蚀介质向镀层内部渗透的机会,从而降低腐蚀发生的概率。
根据产品技术资料,GP102E适用于:
PCB化镍浸金;
PCB电金金手指;
FPC镀金产品;
连接器镀金件;
端子镀金件等应用场景。
其设计思路并不是增加金厚,而是在现有工艺基础上进一步提升镀层的环境可靠性。
实测结果如何?
经过GP102E处理后的2μm电金金手指样品进行了可靠性验证。
测试结果如下:
中性盐雾测试:
超过500小时。
对于薄金体系来说,这组数据的意义并不只是通过了一项测试。
更重要的是说明:
在合理控制镀层质量的前提下,可靠性的提升并不一定完全依赖于增加金厚。
通过优化后处理保护工艺,同样能够获得良好的耐腐蚀性能和环境适应能力。
500小时盐雾意味着什么?
其实我们之前接触的很多电子产品,盐雾过96小时基本很不错了,也就是达到要求了。盐雾测试本质上是在模拟长期腐蚀环境下的可靠性表现。盐雾测试时间越长,对镀层防护能力要求越高。
所以在过去很多企业遇到盐雾问题时,简单粗暴,最直接的方法就是增加金厚。
但随着贵金属成本不断上涨,这种方式面临越来越大的成本压力,就1麦金,1平米就几百块成本。
所以在这种情况下,选择降低金层厚度。同时能否在保持现有金厚甚至降低金厚的情况下,仍然满足可靠性要求?
从本次测试结果来看,通过控制镀层微孔带来的腐蚀风险,是一种值得关注的思路。
薄金体系正在成为行业趋势
这些年来,无论是PCB行业还是连接器行业,其实都在面对同一个现实:
产品可靠性要求越来越高;
但成本压力同样越来越大。
因此未来的发展方向已经不再是单纯追求更厚的金层。
而是在控制金耗的同时,实现更高等级的可靠性表现。
对于薄金体系而言:
镀层质量控制;
孔隙率控制;
后处理保护;
环境可靠性验证;
正在成为越来越重要的工艺环节。
