鎢銅合金能直接鍍金嗎?為什么很多熱沉、觸點(diǎn)、焊接電極還要在鎢銅表面再加一層金?如果要做，具體流程和控制點(diǎn)是什么?這篇文章把問題攤開講透。

　　一、先弄清材料：鎢銅合金有什么特性

　　鎢銅(W-Cu)是用鎢骨架滲銅制成的金屬?gòu)?fù)合材料，常見配比有 W70Cu30、W80Cu20、W85Cu15 等。它兼具高導(dǎo)熱、低熱膨脹、耐高溫、不易軟化等特點(diǎn)，非常適合做半導(dǎo)體封裝熱沉、微波器件底板、點(diǎn)焊/電火花電極及高電流觸點(diǎn)。

　　但它的表面有兩點(diǎn)讓后續(xù)表面處理“犯難”：

　　雙相表面：既有鎢相又有銅相，化學(xué)反應(yīng)活性、極化行為不同;

　　孔隙與粗糙：滲透結(jié)構(gòu)帶來微孔與溝槽，清洗、活化、致密鍍覆都更考驗(yàn)工藝。

　　二、為什么要在鎢銅上鍍金

　　提升可焊性/可鍵合性：金層抗氧化，適合軟釬焊(如AuSn、SnAg)、金絲鍵合，焊點(diǎn)穩(wěn)定。

　　降低接觸電阻：金層導(dǎo)電性好、抗膜層污染，適合信號(hào)與電源觸點(diǎn)。

　　耐腐蝕與外觀：金層惰性強(qiáng)，在潮濕、鹽霧、硫化環(huán)境下更穩(wěn);外觀一致性好，便于批量追溯。

　　防擴(kuò)散與穩(wěn)定性：配合鎳或其它阻擋層，減少銅向上擴(kuò)散，長(zhǎng)期使用顏色與性能更持久。

　　三、工藝難點(diǎn)一覽

　　附著力：鎢表面易形成致密氧化膜，銅相又容易被酸蝕選擇性溶解，導(dǎo)致界面不均勻。

　　鍍層致密度：孔隙多時(shí)易“掛液”“起泡”“針孔”。

　　厚度與應(yīng)力控制：金層太薄抗腐不夠，太厚成本高、應(yīng)力大;底層鎳過厚也可能影響熱阻和尺寸。

　　擴(kuò)散與變色：未做阻擋層或退火不當(dāng)，銅上竄會(huì)讓金層發(fā)紅、發(fā)暗。

　　尺寸與邊緣效應(yīng)：厚薄不均、邊角加厚、深槽漏鍍，都是量產(chǎn)里常見的“坑”。

　　四、常見的三條工藝路線

　　路線A：化學(xué)鎳(Ni-P)打底 → 置換/電鍍金

　　思路：用自催化的化學(xué)鎳先鋪一層致密金屬，把鎢/銅雙相“統(tǒng)一”成可電鍍的金屬底，再疊金層。

　　優(yōu)點(diǎn)：覆蓋性強(qiáng)、對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)和微孔友好;附著力穩(wěn)定。

　　適用：熱沉、底板、細(xì)孔/臺(tái)階結(jié)構(gòu)件。

　　路線B：銅打底 → 鎳阻擋 → 金面層

　　思路：先做薄銅“閃鍍/打底”，提升導(dǎo)電與平整，再上鎳阻擋層，最后鍍金。

　　優(yōu)點(diǎn)：電鍍效率高;對(duì)大批量觸點(diǎn)、連接件成本友好。

　　注意：銅層要薄而致密，避免后期擴(kuò)散;對(duì)前處理潔凈度要求更高。

　　路線C：PVD濺射/蒸鍍底層(金屬黏附層)→ 電/化學(xué)鍍金

　　思路：在超凈條件下先沉積一層極薄的黏附/阻擋層(如Ti、Cr、Ta、TiW等)，再進(jìn)行金層沉積或電鍍加厚。

　　優(yōu)點(diǎn)：界面干凈、附著力好，尺寸可控;適合高端微波/射頻器件。

　　成本：設(shè)備與潔凈度要求高，適合高附加值產(chǎn)品。

　　五、關(guān)鍵工序與控制要點(diǎn)

　　1. 前處理(決定成敗的一半)

　　脫脂去污：超聲+弱堿清洗，確保油污、指印、拋光膏完全去除。

　　微蝕/粗化：對(duì)銅相做溫和微蝕以活化;對(duì)鎢相避免強(qiáng)酸/強(qiáng)氧化“過腐蝕”。

　　活化與置換：依據(jù)路線選擇活化體系(如酸性活化、鈀活化等)，保證整個(gè)表面電化學(xué)狀態(tài)一致。

　　干燥與轉(zhuǎn)槽：縮短空氣暴露時(shí)間，防止新生氧化膜。

　　2. 打底層

　　化學(xué)鎳(Ni-P 3–10 μm 常見)：覆蓋均勻、孔隙封閉能力強(qiáng)，是通用方案。

　　銅閃鍍(0.2–1 μm)：只起“搭橋”作用，后續(xù)要盡快加阻擋層。

　　PVD黏附層(幾十到數(shù)百納米)：為高可靠件準(zhǔn)備，后續(xù)便于電鍍?cè)龊瘛?/p>

　　3. 阻擋層(常用鎳)

　　作用：抑制Cu向上擴(kuò)散，穩(wěn)定顏色與焊接界面。

　　厚度建議：2–8 μm 視壽命與溫度而定;溫度越高、壽命越長(zhǎng)，阻擋層宜適度加厚。

　　類型選擇：電鍍Ni、化學(xué)Ni-P/Ni-B均可;關(guān)注磷/硼含量對(duì)可焊性與硬度的影響。

　　4. 金層沉積

　　軟金/硬金：

　　軟金(純金)適合鍵合與高可靠焊接;

　　硬金(微量鈷/鎳共沉積)耐磨，用于觸點(diǎn)滑動(dòng)與插拔。

　　厚度區(qū)間：0.1–0.3 μm 做防護(hù)與可焊表面;0.5–1.5 μm 兼顧耐磨/低接觸電阻;>2 μm 多用于高端觸點(diǎn)或精密器件。

　　應(yīng)力與色澤：控制有機(jī)添加劑與電流密度，避免脆裂與色差。

　　5. 后處理與清洗

　　純水漂洗/烘干：避免鹽漬、水斑;復(fù)雜孔洞可用置換溶劑或真空干燥。

　　低溫回火(如 120–150℃ 短時(shí))：釋放內(nèi)應(yīng)力，需評(píng)估對(duì)鎳磷結(jié)構(gòu)與金層硬度的影響。

　　封存與包裝：惰性氣體/防硫包裝，避免長(zhǎng)途運(yùn)輸中硫化變色。

　　六、質(zhì)量控制怎么做

　　厚度與均勻性：XRF 抽測(cè)關(guān)鍵面、邊緣、孔內(nèi)位置;確認(rèn)Cpk滿足圖紙。

　　附著力：劃格/膠帶、剪切/拉伸、熱沖擊循環(huán)(如 ?40?85℃)綜合驗(yàn)證。

　　孔隙與致密度：硫化/酸霧加速試驗(yàn)、染色法觀察針孔。

　　可焊性/鍵合性：潤(rùn)濕角、展錫率、金絲球徑/頸裂評(píng)估;必要時(shí)做界面金屬間化合物(IMC)截面。

　　接觸電阻與耐磨：針對(duì)觸點(diǎn)件做插拔壽命、表面硬度與電阻漂移測(cè)試。

　　外觀：色差、流痕、燒焦、掛點(diǎn)印記按等級(jí)判定。

　　七、尺寸結(jié)構(gòu)與夾具細(xì)節(jié)

　　遮蔽與選擇性鍍：焊盤要金，裝夾面不要金，優(yōu)先考慮膠塞/金屬遮蔽或PVD局部沉積。

　　治具設(shè)計(jì)：確保接電穩(wěn)定、避免咬邊;對(duì)于深槽、盲孔，考慮輔助陽極或定向噴流。

　　電流路徑：大尺寸熱沉易“邊厚中薄”，可分區(qū)供電或旋轉(zhuǎn)夾具改善均勻性。

　　八、應(yīng)用場(chǎng)景與推薦搭配

　　半導(dǎo)體熱沉/微波底板：Ni-P 5–8 μm + 軟金 0.2–0.5 μm，重視平面度與可焊性。

　　高電流觸點(diǎn)/繼電器：Ni 3–5 μm + 硬金 0.8–1.2 μm，關(guān)注耐磨與接觸電阻。

　　焊接/電火花電極：Ni 2–4 μm + 軟金 0.1–0.3 μm，兼顧導(dǎo)電與耐蝕。

　　精密連接器/同軸件：PVD黏附層 + Ni 2–3 μm + 金 0.5–1.0 μm，控制尺寸與高頻損耗。

　　九、成本與交期怎么把握

　　金耗：按面積×厚度×密度估算，盡量只在功能區(qū)域上金;能用 0.3 μm 就別上 1 μm。

　　批量方式：大件走掛鍍，小件可滾鍍或振鍍;形狀復(fù)雜時(shí)評(píng)估回收與二次返工成本。

　　前期打樣：一次把“合金牌號(hào)、粗糙度、遮蔽區(qū)域、厚度窗口、檢測(cè)方法”寫清，避免反復(fù)。

　　十、常見問題與對(duì)策

　　鍍層起泡/剝落：前處理不凈或活化過度;檢查清洗、縮短轉(zhuǎn)槽時(shí)間，優(yōu)化化學(xué)鎳前的表面狀態(tài)。

　　發(fā)紅/變色：銅擴(kuò)散或硫化污染;提高阻擋層質(zhì)量、使用防硫包裝，控制倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境。

　　厚度不均：治具與電流分布不良;加輔助陽極、調(diào)整極距與工件姿態(tài)。

　　焊接虛焊：金層過厚或鎳層脆化;校正厚度并核查回火/老化工藝。

　　針孔多：基體孔隙未封閉或氣體殘留;延長(zhǎng)化學(xué)鎳致密化，改進(jìn)脫氣與干燥。

　　十一、環(huán)保與安全提示

　　優(yōu)先選用低氨/低重金屬、無強(qiáng)烈揮發(fā)的清洗與活化體系;金鍍液可考慮低配合劑或無氰配方。

　　廢液與漂洗水按危廢處理，建立金屬回收機(jī)制;現(xiàn)場(chǎng)保持良好通風(fēng)與個(gè)人防護(hù)。

　　工藝變更前做小樣評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)清單，避免在量產(chǎn)中“邊跑邊改”。

　　鎢銅合金鍍金并不神秘，關(guān)鍵是把表面統(tǒng)一、把界面穩(wěn)住、把擴(kuò)散管住、把厚度控準(zhǔn)。只要前處理抓到位、底層與阻擋層搭配合理、金層厚度和應(yīng)力受控，再配合規(guī)范的檢測(cè)與包裝，鎢銅件就能在焊接、導(dǎo)電與耐蝕方面穩(wěn)定發(fā)揮，少返工、好量產(chǎn)。需要長(zhǎng)壽命、更高可靠性的場(chǎng)合，再引入PVD底層或加強(qiáng)阻擋，就能把“穩(wěn)定性這口氣”徹底提上來。