1.卓越的可焊性和焊接可靠性(核心原因)

防止氧化:金(Au)是一種非常穩(wěn)定的金屬，在空氣中不易氧化。而其他常用的焊盤表面處理方式，如鍍錫(HASL)，在存放過(guò)程中容易氧化生成氧化錫膜，導(dǎo)致可焊性下降。

保證焊接強(qiáng)度:潔凈的金表面能提供極佳的潤(rùn)濕性，使焊錫能夠輕松、均勻地鋪展，形成堅(jiān)固、可靠的焊點(diǎn)。這對(duì)于自動(dòng)化的SMT貼片生產(chǎn)至關(guān)重要，能大幅降低虛焊、假焊等缺陷率。

2.保證高頻電性能

優(yōu)異的導(dǎo)電性:金是電的良導(dǎo)體，其表面電阻極低。對(duì)于晶振這種高頻元件(尤其是幾十MHz甚至上百M(fèi)Hz的)，焊盤表面的微小電阻差異都可能引入不必要的損耗或信號(hào)完整性issues。

穩(wěn)定的接觸:鍍金層表面平整光滑(稱為“平整化處理”)，能與晶振的鍍金電極或錫球形成均勻、穩(wěn)定的電接觸，減少信號(hào)傳輸中的損耗和反射，這對(duì)于保證時(shí)鐘信號(hào)的純凈度和穩(wěn)定性非常重要。

3.適合金線鍵合( WireBonding )

一些高端或特殊封裝的晶振(如某些OCXO恒溫晶振)內(nèi)部芯片與外部引腳之間需要通過(guò)極細(xì)的金線進(jìn)行連接。這個(gè)過(guò)程需要在晶振外殼的焊盤上進(jìn)行。

只有金層與金層之間才能實(shí)現(xiàn)最可靠、最穩(wěn)定的鍵合。鍍金焊盤為這種工藝提供了必要條件。

4.延長(zhǎng)保存期限( ShelfLife )

由于金不易氧化，鍍金PCB的可焊性可以保持很長(zhǎng)時(shí)間(通常1年以上)，方便物料管理

和庫(kù)存周轉(zhuǎn)。而鍍錫板在潮濕環(huán)境中幾個(gè)月后就可能出現(xiàn)可焊性問(wèn)題。

5.適合多次回流焊( Reflow )

在復(fù)雜的PCBA組裝過(guò)程中，板子可能需要經(jīng)過(guò)多次高溫回流焊。鍍金層在高溫下依然能保持穩(wěn)定，不會(huì)像鍍錫那樣容易熔化或產(chǎn)生“錫須”Whiskers)，從而保證每次過(guò)爐后焊盤依然具有良好的可焊性。

鍍金工藝的選擇:ENIG

貼片晶振焊盤最常用的鍍金工藝是 ENG( ElectrolessNickel lmmersion Gold，化學(xué)沉鎳浸金)。

底層鎳(Ni)層:這是關(guān)鍵。鎳層作為阻隔層，防止上層的金與底層的銅(Cu)在高溫下相互擴(kuò)散形成脆性的金屬間化合物(IMC)，這些化合物會(huì)嚴(yán)重影響焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度。

表層金(Au)層:金層很薄(通常0.05-0.1μm)，僅用于保護(hù)鎳層不被氧化，并提供優(yōu)良的可焊表面。在焊接的瞬間，金會(huì)迅速溶解到焊錫中，真正形成焊點(diǎn)的是下方的鎳層與焊錫(Sn)結(jié)合的Ni-Sn合金。

與其他表面處理方式的對(duì)比

表面處理方式的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)：(對(duì)于貼片晶振而言)

ENIG(化學(xué)沉金)平整度高、可焊性好、不易氧化、適合金線鍵合，成本較高。

HASL(噴錫)成本低，表面不平整，可能導(dǎo)致小尺寸元件焊接不良;易氧化。

OSP(防氧化助焊劑)成本低、非常平整，保護(hù)膜脆弱，不耐多次回流焊;保存期限短。Immersion Silver(沉銀)平整、可焊性好、成本適中，易氧化和硫化(發(fā)黃)，長(zhǎng)期可靠性不如ENIG。

ENEPIG(化學(xué)鎳鈀金)性能最優(yōu)，非常適合金線鍵合，成本最高。

總結(jié)

給貼片晶振的焊盤鍍金(ENIG)，核心目的是為了在高速、自動(dòng)化的SMT生產(chǎn)中，確保這顆為系統(tǒng)提供“心跳”的關(guān)鍵元件能夠一次性焊接成功，并形成長(zhǎng)期穩(wěn)定、可靠的電連接和機(jī)械連接。

雖然鍍金成本更高，但為了避免因焊接不良導(dǎo)致的系統(tǒng)時(shí)鐘故障、批量返工甚至產(chǎn)品召回，這筆投資在絕大多數(shù)對(duì)可靠性有要求的電子產(chǎn)品(如通信設(shè)備、工業(yè)控制、汽車電子、醫(yī)療設(shè)備)中都是完全值得的。