從手機(jī)到衛(wèi)星：沉金工藝在高端電子中的應(yīng)用

如果你拆過高端電子產(chǎn)品（比如旗艦手機(jī)、服務(wù)器主板或者軍工級設(shè)備），大概率會發(fā)現(xiàn)它們的PCB表面有一層金燦燦的鍍層——這就是沉金板。

為什么高端電路板都愛用沉金？它比普通噴錫（HASL）或者OSP（有機(jī)保護(hù)膜）貴不少，但工程師們還是愿意為它買單。今天我們就來聊聊沉金板的優(yōu)勢、技術(shù)難點(diǎn)，以及它到底值不值得這個(gè)價(jià)錢。

1. 沉金板是什么？

沉金板的全稱是化學(xué)鎳金工藝，它的結(jié)構(gòu)分為兩層：

化學(xué)鎳層：厚度通常3-5μm，提供良好的焊接性和導(dǎo)電性。

浸金層：厚度0.05-0.1μm，主要作用是防氧化，保護(hù)鎳層不被腐蝕。

和傳統(tǒng)噴錫不同，沉金是化學(xué)沉積工藝，不需要高溫熔錫，因此對PCB的平整度和精細(xì)度更友好。

2. 為什么高端PCB都選沉金

（1）超平整表面，適合高密度元件

噴錫工藝會形成錫瘤，導(dǎo)致BGA、QFN等精細(xì)封裝焊接不良。

沉金板表面幾乎完全平整，適合0.4mm間距以下的BGA和微型貼片元件。 

（2）抗氧化性強(qiáng)，存儲壽命長

OSP在空氣中幾個(gè)月就會氧化，而沉金板的金層可以保存1-2年仍保持良好的可焊性。

這對軍工、醫(yī)療等長周期產(chǎn)品至關(guān)重要。 

（3）更適合高頻信號

金的導(dǎo)電性比錫更好，高頻信號損耗更低（尤其是毫米波、5G射頻電路）。

沉金板的表面粗糙度更小，能減少趨膚效應(yīng)帶來的損耗。 

（4）兼容金線鍵合

（5）很多芯片封裝（如COB）需要直接在PCB上打金線，沉金是少數(shù)能支持鍵合工藝的表面處理方式。

3. 沉金板的挑戰(zhàn)：黑盤問題

沉金工藝雖好，但有個(gè)讓人頭疼的問題——黑盤。 

什么是黑盤？

在焊接時(shí)，鎳層和金層之間可能發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致焊盤發(fā)黑、焊接強(qiáng)度下降，甚至脫落。

根本原因：金層太薄，鍍液中的磷含量控制不當(dāng)，或者鎳層氧化未被完全清除。 

如何避免黑盤？

嚴(yán)格控制鍍液參數(shù)（磷含量控制在7-9%）。

增加金層厚度（但成本會上升）。

采用替代工藝，如ENEPIG（化學(xué)鎳鈀金），但成本更高。 

預(yù)算充足+高可靠性需求？選沉金。

只想省錢+對平整度要求不高？選噴錫或OSP。

需要金手指或超高頻？考慮硬金（Hard Gold）。

5. 行業(yè)趨勢：沉金會被取代嗎？

目前，沉金仍然是高端PCB的主流選擇，但一些新工藝正在挑戰(zhàn)它的地位：

化學(xué)鎳鈀金：比沉金更耐腐蝕，但成本更高，主要用于航天、軍工。

沉銀：成本低、可焊性好，但易硫化發(fā)黑，存儲時(shí)間短。

抗氧化銅（OSP+）：新一代OSP工藝，抗氧化能力提升，但尚未完全替代沉金。

短期內(nèi)，沉金仍是高可靠性PCB的首選，但隨著5G、AI芯片對高頻高速信號的需求增長，未來可能會有更多優(yōu)化方案出現(xiàn)。