2011/08/16 • 42条评论

电路板中何谓硬金、软金、电镀金、化金、闪金？

188金宝搏苹果下载必须先声明，本文仅就个人的经验与认知发言，由于本人并未真正在电路板制造行业内待过，关于电路板上的硬金、软金、及闪金等瞭解，只是基于多年来与相关电路板业者打交道并询问电路板厂商所得出来的结论，以下仅是个人的意见与经验，如有错误欢迎留言指正。

有很多在后段系统组装厂工作的朋友，对于电路板上的「硬金」及「软金」、「闪金」一直搞不是很清楚，可能也分不清楚它们之间的差异，有些人还一直认为电镀金就一定是硬金？而化学金就一定是软金？其实这样的分法只能说答对了一半。

下面188金宝搏苹果下载试着用大家比较能理解的方式来说明一下硬金、软金、闪金的差异及其特性。

其实在工业界对「硬金」及「软金」的区分指的是「合金」与「纯金」，因为「纯金」实际上比较软，而掺杂了其他金属的「合金」则会比较硬且耐摩擦，所以越纯的「金」相对的也就越软。

电镀镍金

其实「电镀金」本身就可以分为硬金及软金了。因为电镀硬金实际上就是电镀合金（也就是镀了Au及其他的金属），所以硬度会比较硬，适合用在需要受力及摩擦的地方，在电子业界一般用来作为电路板的板边接触点（俗称「金手指」的地方，如文章最前面的那张图片中的金手指）、插卡的接触。而软金一般则用于COB(Chip On Board)上面打铝线用，或是手机按键的接触面，近来则被大量运用在BGA载板的正反两面。

想瞭解硬金及软金的由来，最好要先稍微瞭解一下电镀金的生产流程。姑且不谈前面的酸洗过程，电镀的目的基本上就是要将「金」电镀于电路板的铜皮上，但是「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」。

而硬金及软金的区别，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」。

软金及硬金的电镀程序：

软金：酸洗 → 电镀镍 → 电镀纯金
硬金：酸洗 → 电镀镍 → 预镀金（闪金） → 电镀金镍或金钴合金

化金

现在的「化金」，大多是用来称唿这种 ENIG（Electroless Nickel Immersion Gold，化镍浸金）的表面处理方法。其优点是不需要使用电镀的繁复制程就可以把「镍」及「金」附着于铜皮之上，而且其表面反而比电镀金来得平整，这对日趋缩小的电子零件与要求平整度高的元件(如fine pitch及0201以下的chip零件)尤其重要。

由于ENIG使用化学置换的方法来制作出表面金层的效果，所以其金层的最大厚度原则上无法达到如电镀金一样的厚度，而且越往底层的含金量会越少。

因为是置换的原理，所以ENIG的镀金层属于「纯金」，因此它也经常被归类为「软金」的一种，而且也有人拿它来作为COB打铝线的表面处理，但必须严格要求其金层厚度至少要高于 3～5 micro-inches (μ")，一般要超过 5μ" 的化金厚度就很难达到了，太薄的金层将会影响到铝线的附着力；而一般的电镀金则可以轻松达到15 micro-inches (μ")以上的厚度，但是价钱也会随着金层的厚度增厚而增加。

延伸阅读：
ENIG表面处理是什么电路板？有何优缺点？
[影片]电路板生产线制程简介(PCB Production Process)

闪金(Flash Gold)

「闪金」一词源自于英文Flash，意思就是快速镀金，其实它就是电镀硬金的「预镀金」程序，参考前面的「电镀镍金」制程说明，它使用较大的电流与含金较浓的液槽，先在镍层的表现形成一层密度较细緻，但较薄的镀金层，以利后续电镀金镍或金钴合金时可以更方便进行。有些人看到这样也可以作出有镀金的PCB，而且价钱便宜以及时程缩短，于是就有人拿这样的「闪金」PCB出来卖。

因为「闪金」少了后面的电镀金程序，所以其成本较真正的电镀金来得便宜许多，但也因为其「金」层非常的薄，一般无法有效地覆盖住金层底下的全部镍层，所以也就比较容易导致电路板存放时间过久后氧化的问题，进而影响到可焊性。

以目前众多电路板表面处理的方法来看，电镀镍金的费用相较于其他的表面处理方法（如ENIG、OSP）相对来得高，以现在金价这么高的情况下，已经较少被採用了，除非有特殊用途，比如说连接器的接触面处理，以及有滑动式接触元件的需求（如金手指…）等；不过以目前的电路板表面处理技术而言，电镀镍金的镀层具有良好的抗摩擦能力以及优异的抗氧化能力还是无人能比。

延伸阅读：
COB对PCB设计的要求
 PCB电路板为何要有测试点？
PCB名词解释：通孔、盲孔、埋孔
 零件掉落与电路板镀金厚度的关系
 电路板上的镀金纯度与硬度规范ASTM-B488与MIL-G-45204

LTS低温焊锡可靠度验证

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42个回应

J

2022/12/28

感谢您的文章.受益良多
另请教,闪金(Flash Gold),在目前业界,都是以几μm为主?谢谢

- 188金宝搏苹果下载
  
  2022/12/28
  
  J,
  建议你直接问板厂。另外还要看你的需求，你板子的闪金如有需要摩擦就需要比较厚，这得视情况而定。自己做实验吧!
  
姐夫

2020/06/09

熊大，感谢知识分享。
目前工作上遇到一些难题：客户要求金手指等contact pad要镀硬金30u”或以上，但配合的电镀厂一个一个收掉，想说服客户改化镍金制程，不知道要什么规格的化镍金，能与电镀硬金相比？

- 188金宝搏苹果下载
  
  2020/06/09
  
  Jeff,
  1.严格上来说化学镍金是无法取代电镀金的，因为学学镍金，基本上就是软金。
  2.除非你的客户插拔次数非常少，必须要做实验，否则化学镍金是无法镀金的厚度。
  
Jerryc

2019/03/28

熊大：

这结论就是PCB厂无法办到的结果：
1. PCB回覆：补强板在CAM档内有指定FR4，并要求全面铺铜+化金。
2. 现行的补强板仅能施以FR4 + C.C.L制程，上下舖铜+化金。
3. 由于板边无任何支撑点，因此无法铺铜。
4. 若要选择全面铺铜+化金。应挑选全铜补强才能达到要求。
—我的疑问就在这—
1. FR4在补强板上，原先就无任何支撑点。做了C.C.L就可以上铜，那为何板边不行呢?
2. 再者，客户端也是做出实体后并建立这Gerber档，为何国外可以做?国内却说不行? 实在无法理解制程差异性。(非抱怨)

- 188金宝搏苹果下载
  
  2019/03/28
  
  Jerry,
  找其他的板厂试看看，也或许沟通有误?
  板边应该也都有CCL的，所以就是可以铺全铜，除非板子的尺寸太大CCL刚好没有足够的大小，但一般都不会有板边无法铺铜的问题。
  
Jerryc

2019/03/27

熊大：

感谢您的回答。
因为客户的特殊要求，需要全面性的包覆铜皮并进行化金制程。

关于您所提到的网格这部分，可有参考文件吗?

PCB的基础部分我实在太薄弱了。还请您帮忙。

感谢~

- 188金宝搏苹果下载
  
  2019/03/27
  
  Jerry,
  看你的描述，网格应该不适合用在你的产品上，网格铺铜一般做再版边然后用绿漆盖住。
  需要化金的地方就需要有铺铜。
  把你的需要询问PCB板厂会比较快得到答案，如果已经有话好的Gerber会更好。
  
Jerryc

2019/03/26

请教一下：
PCB补强板中的FR4内层无任何线路，能否实现全板镀铜?
1. Chemical Ni/Au Top and Bottom side + edge.
2. Edge, Stiffener copper foil.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2019/03/26
  
  Jerry,
  不是很了解PCB补强板?一般都是FPC补强板。
  如果是PCB的板边，一般会建议网格，而不是全板铺铜。
  
judy

2018/06/22

请问现在业界有元件上面的Au与PCB板上的化镀金或化镀锡做接合的例子吗?
想多了解此bonding细节，谢谢

- 188金宝搏苹果下载
  
  2018/06/24
  
  Judy,
  Sorry!没有这方面的资讯。
  
Jjter

2017/03/27

请问市面上的USB或是AV端子等接点等金色表面也是硬金(合金)居对吧?个人使用上觉得镀金接点可用5年以上甚至十年不因氧化或劣质有重大影响,而到了润花卖场询问时,3C服务员跟我强调新台币几百元的绝对没有镀金这回事,要是有也是镀铜…但铜的接点容易氧化变黑感觉两年左右就会接触不良或是断线,尤其是音响会有杂讯或接触不良

- 188金宝搏苹果下载
  
  2017/03/27
  
  jjter,
  现在的电子零件已经很少有人用镀金了，大部分都是化金，因为便宜，也可以节省很多制程。
  不过就算是化金，也要看金层的厚度，越厚当然越贵，耐氧化也会越好。
  不过卖场人员可能说对了一部分，现在很多的端子其实不镀金也不用化金，而是改用其他金属曾来取代，比如说镀镊或直接用不锈钢，费用比金来的便宜，至于直接用铜，似乎也有，但是铜随着时间会产生铜绿，在正常使用下氧化速度非常快，如果是哪种一开始接上就不会在拔下来的产品或许可以，如果需要插拔的端子，就不建议了。
  
Jimmy

2016/02/12

顺道回答一下Rick 的问题,但我的不一定正确.
铜镍金之间的扩散应该不是电子转移,而是原子转移,是两种金属交界会因着空隙而会相互原子转移扩散, 这种转移, 温度越高, 扩散速率越快.
以金及铜为例, 而铜扩散速率比较快,所以在铜-金中间扩散混合层近铜层那边会出现很多空隙. 而金及镍比金及铜的扩散速率低很多.
但另外有一种扩散途径更显着的是镀层晶格之间的疏松度,即镀层的致密性或孔隙率, 如镀层致密差, 则不论是金, 镍或铜, 其扩散速率都会很快, 所以镀层的致密性非常重要, 而致密性又跟镀层厚度有关, 一般而言, 镀层越厚致密性相对越好, 所以除了镍和金之间比铜和金之间扩散速率低之外, 相对金, 成本较便宜的镍层可以镀厚些,150-200微英寸足以阻挡铜层一段长时间不会扩散至金层表面造成氧化. 相反如以金层直接镀在铜层上, 除了金和铜扩散速率较高外, 金层要镀上30微英寸以上其镀层致密性才比较好些, 但成本就高很多了, 所以一般金层厚度能应付焊接,打线及对环境防腐蚀防氧化就好,阻挡铜层扩散至金层表面的责任就交给更称职更便宜的镍层好了.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2016/02/12
  
  Jimmy;
  谢谢您对于金属扩散作用的不充说明。
  
Jimmy

2016/02/12

补充一点:
镍与金之间扩散速率远远低于铜与金之间扩散速率.
UMS HK Jimmy

Rick

2015/10/17

查了好多篇文章但是一直没有找到解答
各位大大好
我想问的是什么是电子转移与扩散为什么铜金会扩散?
是互相扩散还是金到铜OR铜到金?

还有那为什么镀上镍镍与铜和金之间不会有扩散作用?

感谢各为了希望得到解答已经查了很多资料
但是都只写到铜金会扩散应用镍当阻隔但是为什么?

- 188金宝搏苹果下载
  
  2015/10/18
  
  Rick;
  「镍、铜」与「镍、金」之间还是会有扩散的作用，只是镍的扩散比较缓慢～其他的就不是很清楚了～
  
小业务

2015/08/26

感谢熊大新文章的补充! 这是问电镀厂也不一定问得到的知识呢!!

小业务

2015/05/22

熊大您好，

谢谢您!!
我觉得您帮我思绪整理的很清楚，了解了!!

- 188金宝搏苹果下载
  
  2015/08/26
  
  小业务;
  关于您之前的疑问【黄铜在镀锡前，为何中间要先打镍底？】，这里有新的资讯可以参考：
  电子零件的接脚为了达到一定机械强度，经常使用「黄铜」代替「纯铜」当成底材。但因黄铜含有大量的「锌」，其对焊锡性会有很大的妨碍，所以不可以直接在黄铜上面直接镀锡，必须先行镀上一层「镍」来当成屏障 (Barrier)层，才能顺利完成焊接的任务。
  请注意：不可在黄铜面上面直接镀锡，因为黄铜为铜锌合金，否则重熔后铜会直接剥离脱落，会有假焊现象。
  电子工业中零件或电路板镀镍(Ni)的目的何在？
  
小业务

2015/05/22

熊大您好，

工作上遇到一问题，想来请教您

请问一般黄铜在镀锡前，为何中间要先打镍底？
我听说是防铜氧化？(因为镍氧化后可以作为一层保护膜防止铜氧化)
也听说是提高抗腐蚀力与使表面较均匀，因为锡较软，容易磨损掉，故需有一层镍保护？

谢谢您

- 188金宝搏苹果下载
  
  2015/05/22
  
  小业务;
  以下仅是个人的理解，不一定正确。
  就我个人的认知其实跟你理解的差不多，黄铜上面电镀镍可以提高硬度，防止氧化，让表面比较均匀…等。所以要看你的产品的目的是什么？如果没有硬度、表面外观的需求，其实直接镀锡就可以防止氧化了，当然镀镍再镀锡与直接镀锡会有一点小差异。
  如果最后的表面是镀金的话，镀镍层的目的是为了当阻隔层，用来防止金与铜的互相扩散，达到长时间存放防止腐蚀的目的。
  
Hugo

2013/10/04

请教Lead frame黄铜底镀镍, 镀钖, 镀镍有分镀高温镍/低温镍请问2者有何优缺点? 在制程上有何差异?

Jimmy

2013/10/03

不用客气, 版大对分享知识的热诚也感染了我.
在这里也分享一下有关之前 Duncan 提问过的金层硬度问题.
金层硬度基本上不可能在一般线路板产品上的金层量度, 线路板金层比较厚的一般也只有0.5-2微米, 因一般量度金层硬度仪器,要求金层厚度需要最少 4-5 微米以上,否则量度出来的硬度数值会被下面底材(如镍)所影响而不准确, 而量度硬度的仪器钻石头在4-5微米金层层厚度只能打入金层1-2微米 (打太深会被下面底材硬度影响), 而仪器控制打下的力度的精准度及量度打进金层的深度都会有误差, 所以金层越厚, 打下去的力度及深度都可以越多, 以至误差会越少, 否则量度出来的数值误差太大是没有意义的.
一般量度方法, 是使用一块铜片, 如候氏槽测试片或线路板覆铜板, 约 6×10 cm 就好, 先镀上一层光亮镍(约4-5微米,因底材较光亮,金层表面会较平整),再电镀最少 4-5微米以上金层作样板拿去测试量度, 一般量度仪器有分 microhardness 及 nanohardness, 刚才对金层厚度要求是 microhardness, nanohardness 对金层厚度要求可薄一些,约1-2微米,但在我经验里不太容易控制,也有很大误差.
就我所认知的经验里,薄金层硬度基本上是不可量度的,厚硬金层及厚软金层可照以上方法在金缸电镀样板用硬度量度仪器(一般有 Fischer, CMI等)量度其硬度. 另也有一些较复杂样板做法,在这里不详述了.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/10/03
  
  Jimmy;
  感谢您所提供的经验分享。
  
Jimmy

2013/08/26

其实电镀金不一定需要先电镀镍, 有一些工艺流程是在铜面上直接电镀金, 而一般电镀金需要先电镀镍主要是底材铜会比较容易迁移至金层中或金层表面而做成氧化影响焊接性或打线性能, 所以一般会先电镀镍层作为阻挡层, 其厚镀最少应有 2.5 微米以上, 现在业界一般厚度约在 3-7 微米, 当然镍层也是焊接的主要层, 因打铝线是打在镍层上, 薄金层主要是保护镍层不氧化.
而电镀软金有分薄金和厚金, 厚金厚度会在 0.2 微米以上, 主要是打金线. 而电镀硬金不一定需要先电镀薄金,电镀硬金可直接电镀在镍面上, 一般工艺流程先电镀薄金主要是在很多位置只需用作焊接,所以只需要电镀一层薄金,继而用干膜覆盖不需电较厚及成本较贵之硬金位置,作选择性电镀硬金.当然也有一些电镀硬金流程喜欢先电镀一层预镀金以防止镍层的镍有机会污染硬金缸.
但电镀厚软金,必须要先电镀预镀金,因一般厚软金浴温度较高及金含量较高,如将镍层直接在厚软金浴电镀,很容易会有镍层的镍在金浴有置换反应而做成镍层与金层之间附着力不良,及置换之镍离子会污染金缸.
一般预镀金或薄金金含量较低,金含量在 1 克/升以下, 有些会低至 0.5 克/升以下.
UMS HK Jimmy

- 188金宝搏苹果下载
  
  2013/08/26
  
  Jimmy;
  谢谢你的补充说明，解说的很详细。
  
Duncan

2012/07/10

版主大大, 非常感谢您的分享.
目前有PCB镀金分析想请教您, 由于不清楚该产品是由化金或是镀金成形, 但须做硬度测试, 以硬度笔来做破坏性实验, 测出结果为4H, 请问版主: 这硬度是符合要求的吗? 亦或是一般业界常用的电镀金与化金硬度约略为多少呢? 麻烦您拨空解答, 谢谢.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2012/07/10
  
  Duncan;
  建议你问一下PCB供应商硬金与软金的区别。
  一般的软金硬度140Knoop，用硬度笔应该只能测到PCB的硬度吧!
  
taipeirayon

2011/09/27

版大:

非常感谢您的分享.能否再提供一些过锡炉后如何清洗的经验.是否清洗药剂成份要与锡炉成份配合,目前有何类型在使用中.如果未清洗可能有何问题.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2011/09/27
  
  Taiperayon;
  很对不起，这方面的经验我比较欠缺耶！因为我们都是使用免洗制程，少有清洗的程序，如果硬要请洗的时候，一般我们都是使用无水酒精或是YC336来做印刷电路板的清洗。
  
taipeirayon

2011/09/23

版大:

谢谢您的指导.再请您指导一下
1.我们的PCI卡成品的金手指氧化情况如下
a)同一成品放在加工厂仓库经一个月无明显軮氧化现象
b)放在我们公司仓库则较为氧化严重

2.既然金手指部份为镀金为何仍会氧化与厚度又有何关系
a)是否PCB生产问题
b)或PCB保存环境有特殊要求
c)还是过锡炉后清洗残留物问题

3.我们在2000年以前有铅时代产品皆无此问题自从无铅制程后一直有氧化问题一直很困扰.

希望您再提供一些意见供我们实验.谢谢您!

- 188金宝搏苹果下载
  
  2011/09/23
  
  基本上纯金是不会跟空气中的水气起氧化作用的，问题是PCB上面的金有多纯？就瞭解它基本上还是多多少少会含有杂质。
  再来是镀金表面的清洁度，有没有受到酸硷的污染？这也牵涉到PCB板厂清洗的时候干不干净有关，以及后续有否外在污染。
  另外一个是你所说的镀金厚度，事实上金层底下的一些化学物质会起一些迁移作用往上移动，但一段时间后就会达到平衡。就实际的实用经验，这些往上迁移的化学物质并不会影响到金手指的接触功能。
  基于上述的原因，比较就可能造成问题的就是电路板清洗，还有表面污染问题了。
  
newpsys

2011/08/24

我是不清楚BGA载板改用镍钯金的比例有多高，至少我们家没改。镍钯金的卖点是可以用比较少的金以节省成本(用量约传统镀镍金的1/10),不过对封装厂来讲二焊点(载板上的金手指)改用镍钯金是很痛苦的，因为打线特性完全不同。镍钯金有自己的问题要克服，就我的了解，其用途多侷限在覆晶(flip chip)产品，因为覆晶产品毋需打线。

newpsys

2011/08/24

我的认知软金/硬金不是这样区分的，应该是以它的纯度做区分。
软金纯度要超过99.99%,换言之，就是高纯度的才是软金,而且利用电镀方式金是可以直接镀在铜层上。
至于BGA载板(IC substrate)为何要镀镍金而不是只镀金，主要是封装厂打金线时的需求。

- 188金宝搏苹果下载
  
  2011/08/24
  
  newpsys;
  谢谢你的comment，你的认知没有错，硬金及软金的区别是看金的纯度，纯金的话称为软金，合金的话称为硬金，但它们的制程都叫做电镀镍金，因为金层的底下需要一层电镀镍，所以才称为电镀镍金。
  至于BGA载板现在有很多都使用电镀镍钯金，因为钯可以防止黑镍的生成，也可以形成比较平的IMC焊接…等优点。
  
Daniel

2011/08/16

Hello 熊大,

很高兴又看到您专业的评析了。很多PCB人到现在还是对于化金镀金有一知半解的情况。甚至误以电镀金就是硬金, 化学金就是软金这样简单的分法来教导工程师。更有甚者, 把化金(ENIG)也通称叫作电镀金。
镀化金表面处理的国际规范IPC方面的了解小弟有花过时间研究, 不过如果有说错的地方也请不吝指正, 让小弟也有个学习的机会。
依据我那个年代的经验(2000~2006我离开板厂)镀化金最难作的就是复合式的表面处理, 就是同一个板面上同时有镀金, 化金跟OSP三种表面处理。这都是要因应不同的需求产生的设计, 但往往让版厂商透脑筋。
镀金好还是化金好是要看产品本身组装及使用的需求选择, 而不是单靠价格及品质特性。这都要经过相当多的考虑的。
IPC有出版几份镀, 化金的规范, 描述的解释得相当详细, 有兴趣的人可以参考看看, 相信会有很大的收穫。

- 188金宝搏苹果下载
  
  2011/08/17
  
  Daniel;
  原来IPC有出镀化金的规范啊！你有IPC的编号吗？
  就我的理解，在同一片板子上镀化金及OSP还算容易，但如果同时要作电镀金就有点困难，因为电镀金必须要拉线～
  
taipeirayon

2011/08/16

版大:
谢谢您的分享.请问无铅制程的清洗是用何方法,如果无专用清洗机要如何清洗,我们的金手指一直有氧化问题.我们是小公司而留在台湾的小加工厂又无无铅清洗(以前有铅时代有现在不相容)一直被此问题困扰.希望您可以提供些可行建议,谢谢您.

- 188金宝搏苹果下载
  
  2011/08/17
  
  taipeirayon;
  其实我不是很懂你所谓的清洗制程是制作电路板过程的清洗或是电路板成品的清洗，就我的认知如果是成品电路板的金手指氧化应该与清洗没有太大的关系，而是与镀金的厚度有关。如果是制作电路板过程的清洗不干净当然会有问题，不过我没有深入研究过耶！