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PCB板里的金、银、铜!

2019年08月15日 阅读 21

印制电路板(Printed Circuit Board,PCB),是一种基础的电子元器件,广泛应用于各种电子及相关产品。PCB有时也被称作PWB(Printed Wire Board,印制线路板),在中国香港和日本以前使用比较多,现在渐少(事实上,PCB和PWB是有区别的)。在西方国家、地区一般就称作PCB,在东方则因国家、地区不同名称有所不同,如在中国大陆现在一般称作印制电路板(以前称作印刷电路板),在台湾一般称作电路板,在日本则称作电子(回路)基板,在韩国则称作基板。



PCB是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体,主要起支撑、互连作用。单纯从外表看,电路板的外层主要有三种颜色:金色、银色、浅红色。按照价格归类:金色最贵,银色次之,浅红色的最便宜。不过电路板内部的线路主要是纯铜,也就是裸铜板。


据称,PCB上还有不少贵重金属。据悉,平均每一部智能手机,含有0.05g金,0.26g银,12.6g铜,一部笔记本电脑的含金量,更是手机的10倍!


PCB上为什么会有贵重金属?


PCB作为电子元器件的支撑体,其表面需要焊接元件,就要求有一部分铜层暴露在外用于焊接。这些暴露在外的铜层被称为焊盘,焊盘一般都是长方形或者圆形,面积很小,因此刷上了阻焊漆后,唯一暴露在空气中的就是焊盘上的铜了。


PCB上暴露出来的焊盘,铜层直接裸露在外。这部分需要保护,阻止它被氧化


PCB中使用的铜极易被氧化,如果焊盘上的铜被氧化了,不仅难以焊接,而且电阻率大增,严重影响最终产品性能。所以,给焊盘镀上惰性金属金,或在其表面通过化学工艺覆盖一层银,或用一种特殊的化学薄膜覆盖铜层,阻止焊盘和空气的接触。阻止被氧化、保护焊盘,使其在接下来的焊接工艺中确保良品率。


PCB上的金银铜


1、PCB覆铜板


覆铜板是将玻璃纤维布或其它增强材料浸以树脂一面或双面覆以铜箔并经热压而制成的一种板状材料。


以玻璃纤维布基覆铜板为例,其主要原材料为铜箔、玻璃纤维布、环氧树脂,分别约占产品成本的32%、29%和26%。



覆铜板是印制电路板的基础材料而印制电路板是绝大多数电子产品达到电路互连的不可缺少的主要组成部件,随着科技水平的不断提高,近年来有些特种电子覆铜板可用来直接制造印制电子元件。印制电路板用的导体一般都是制成薄箔状的精炼铜,即狭义上的铜箔。


2、PCB沉金电路板


金与铜直接接触的话会有电子迁移扩散的物理反应(电位差的关系),所以必须先电镀一层“镍”当作阻隔层,然后再把金电镀到镍的上面,所以我们一般所谓的电镀金,其实际名称应该叫做“电镀镍金”。


硬金及软金的区别,则是最后镀上去的这层金的成份,镀金的时候可以选择电镀纯金或是合金,因为纯金的硬度比较软,所以也就称之为“软金”。因为“金”可以和“铝”形成良好的合金,所以COB在打铝线的时候就会特别要求这层纯金的厚度。另外,如果选择电镀金镍合金或是金钴合金,因为合金会比纯金来得硬,所以也就称之为“硬金”。



镀金层大量应用在电路板的元器件焊盘、金手指、连接器弹片等位置。我们用的最广泛的手机电路板的主板大多是镀金板,沉金板,电脑主板、音响和小数码的电路板一般都不是镀金板。


金色是真正的黄金。即便只镀了很薄一层,就已经占了电路板成本的近10%。使用金作为镀层,一是为了方便焊接,二是为了防腐蚀。即便是用了好几年的内存条的金手指,依然是闪烁如初,若是使用铜、铝、铁,很快就能锈成一堆废品。另外,镀金板的成本较高,焊接强度较差,因为使用无电镀镍制程,容易有黑盘的问题产生。镍层会随着时间氧化,长期的可靠性也是个问题。


3、PCB沉银电路板

沉银比沉金便宜,如果PCB有连接功能性要求和需要降低成本,沉银是一个好的选择;加上沉银良好的平坦度和接触性,那就更应该选择沉银工艺。



在通信产品、汽车、电脑外设方面沉银应用得很多,在高速信号设计方面沉银也有所应用。由于沉银具有其它表面处理所无法匹敌的良好电性能,它也可用在高频信号中。EMS推荐使用沉银工艺是因为它易于组装和具有较好的可检查性。但是由于沉银存在诸如失去光泽、焊点空洞等缺陷使得其增长缓慢(但没有下降)。


拓展

印制电路板作为集成电子元器件的连接载体,电路板质量好与坏会直接影响智能电子设备的性能。其中,印制电路板的电镀质量尤为重要。电镀可以提高电路板的防护性、可焊接性、导电性和耐磨性。在印制电路板的制造工艺流程中,电镀是其中重要的步骤,电镀的质量关系到整个工艺过程的成败以及电路板性能的好坏。



pcb的主要的电镀工艺有镀铜、镀锡、镀镍、镀金等。电镀铜是电路板电气互联的基础镀层;电镀锡作为图形加工中的抗蚀层是制作高精细线路的必要条件;电镀镍是在电路板上电镀一层镍阻挡层,以防止铜及金之间相互渗析作用;电镀金防止镍面钝化,以满足电路板可焊接、耐腐蚀等性能。