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電路板上的鍍金純度與硬度規範ASTM-B488與MIL-G-45204
最近在翻閱公司的內部文件時，發現我們家的電路板除了定義有鍍金的厚度外，居然還規定了一個看不懂的規格【Gold Type, 3 ; purity grade “A”】。
因為工作熊真看不懂，所以就上網找了一些資料，說真的還真不好找，後來終於發現，這原來是規定鍍金純度(Type 3, 金的含量99.9%以上 )與硬度等級(Grade A, 努普硬度90以上)的規格。
一般常見到的鍍金標準有【MIL-G-45204】及【ASTM B 488】，這兩份規範均針對鍍金的純度、硬度與厚度做出一定的分類，雖然兩者的等級分類方式有些許不同，但意義上卻是大同小異，至少對於鍍金的純度與硬度幾乎是一樣的。
- MIL-G-45204 Military Specification: Gold Plating, Electrodeposited (美國軍規電鍍金標準)
- ASTM B 488 Standard Specification for Electrodeposited Coating of Gold for Engineering Uses （工業用電鍍金鍍層標準）
基本上，【MIL-G-45204】與【ASTM B 488】這兩份規格都定義了三種鍍金類型I、II、III的純度，以及定義了四種「努普(knoop)」等級A、B、C、D硬度。
Gold – MIL-G-45204 / Types I, II, III
ASTM B 488 / Types I, II, III
- Type I: 99.7% gold minimum
- Type II: 99.0% gold minimum
- Type III: 99.9% gold minimum
Gold – MIL-G-45204 / Grades A,B,C,D
ASTM B 488 / Grades A,B,C,D
- Grade A: Hardness range of 90 or less Knoop
- Grade B: Hardness range from 91 to 129 Knoop
- Grade C: Hardness range from 130 to 200 Knoop
- Grade D: Hardness range of 201 or more Knoop
另外，ASTM-B488規範中還針對鍍金選用的方式提出了建議，詳細如下：
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Type I，鍍金純度99.7%以上。使用於一般目的，高可靠度的電性連接。
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Type II, 鍍金純度99.0%以上（請注意：Type II 比Type I 純度還低）。用於一般目的的抗磨損，但因為內含其他雜質，所以容易產生氧化，故不建議使用於持續高溫的環境下。
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Type III，鍍金純度99.9%以上。一般用於導體元件、核子工程、熱壓接合、熱壓超音波接合、超音波接合，以及需要焊接或高溫應用的情況。
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印刷電路板：若有需要裁切的電路板，不建議鍍太厚的硬金，以避免產生破裂，一般建議鍍99.0~99.7%的Grade B或C且厚度不要超過2.5µm(100µinch)為宜。
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可分離式連接器：由產品壽命及工作環境來決定使用的鍍金純度、硬度及厚度。
綜合以上資訊，工作熊認為規定ENIG電路板的鍍金純度及硬度為【Gold Type, 3 ; purity grade “A”】是合理的。另外，我們公司規定ENIG之「金」的厚度最少為2µ inch（某些情況下會降到1.2µ inch），鎳的厚度最少為150µ inch。(補充說明：ENIG的鍍金厚度在IPC-4552及IPC-6012與IPC6013中有規定)
MIL-G-45204C 鍍金規格分類
| Type (Purity) | Type I | 99.7% Gold minimum |
| Type II | 99.0% Gold minimum | |
| Type III | 99.9% Gold minimum | |
| Grades (Hardness) | Grade A | knoop hardness 90 max. |
| Grade B | knoop hardness 91~129 | |
| Grade C | knoop hardness 130~200 | |
| Grade D | knoop hardness 201 and over. | |
| Class | Class 00 | 20 µinch thick, minimum |
| Class 0 | 30 µinch thick, minimum | |
| Class 1 | 50 µinch thick, minimum | |
| Class 2 | 100 µinch thick, minimum | |
| Class 3 | 200 µinch thick, minimum | |
| Class 4 | 300 µinch thick, minimum | |
| Class 5 | 500 µinch thick, minimum | |
| Class 6 | 1500 µinch thick, minimum |
| Relation between type and grades | |
| Purity | Hardness (Grades) |
| Type I | A, C or C |
| Type II | B, C, or D |
| Type III | A only |
ASTM-B488-01鍍金規格分類
| Type (Purity) | Type I | 99.7% Gold minimum |
| Type II | 99.0% Gold minimum | |
| Type III | 99.9% Gold minimum | |
| Grades (Hardness) | Grade A | knoop hardness 90 max. |
| Grade B | knoop hardness 91~129 | |
| Grade C | knoop hardness 130~200 | |
| Grade D | knoop hardness 201 and over. | |
| Class | Class | Minimum Thickness, µm |
| 0.25 | 0.25µm (9.87µinch) | |
| 0.50 | 0.5µm (19.74 µinch) | |
| 0.75 | 0.75µm (29.61 µinch) | |
| 1.0 | 1.0µm (39.47 µinch) | |
| 1.25 | 1.25µm (49.34 µinch) | |
| 2.5 | 2.5µm (98.68 µinch) | |
| 5.0 | 5.0µm (197.37 µinch) |
| Relation between type and grades | |
| Purity | Hardness (Grades) |
| Type I | A, C or C |
| Type II | B, C, or D |
| Type III | A only |
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Grade A 看上去应该是硬度不超过努氏硬度90，因为目前硬金镀层合金居多（比如钴合金），金越纯，质地应该越软。我想这个应该是“Grade A knoop hardness 90 max”的来源。