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一、什么是化鎳浸金

 

      簡(jiǎn)寫為ENIG，又稱化鎳金、沉鎳金或者無(wú)電鎳金，化學(xué)鎳金是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在銅的表面置換鈀再在鈀核的基礎(chǔ)上化學(xué)鍍上一層鎳磷合金層，然后再通過(guò)置換反應(yīng)在鎳的表面鍍上一層金。目前化鎳金的沉金有置換和半置換半還原混合建浴兩種工藝。

 

二、化鎳浸金的優(yōu)點(diǎn)

 

      此種表面處理具有平整度高、接觸電阻低、耐磨性、耐熱性好及貯存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且其兼具可焊接、可觸通、可打線與可散熱四種功能于一身，一向是各種密集組裝板類的寵兒，具有其它表面處理所無(wú)法取代的地位。

 

三、化鎳浸金的缺點(diǎn)

 

      化鎳浸金工藝有一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即容易產(chǎn)生黑盤，且出現(xiàn)黑盤時(shí)，大多比較隱蔽，從外觀上看板件不會(huì)有明顯降級(jí)現(xiàn)象，因此很可能通過(guò)外觀檢查，導(dǎo)致不合格品流入客戶端，并在裝配后導(dǎo)致元器件焊點(diǎn)強(qiáng)度不足，最終導(dǎo)致功能失效。

 

四、什么是黑盤

 

      所謂黑盤，主要是指金浸鍍過(guò)程中由于鎳磷層被過(guò)度腐蝕導(dǎo)致鎳磷層表面缺乏可焊性而使焊點(diǎn)強(qiáng)度不足，甚至出現(xiàn)開裂的一種缺陷。由于在開裂后焊盤表面多呈深灰色或黑色，因此俗稱黑盤。

 

五、黑盤產(chǎn)生的機(jī)理

 

      黑盤產(chǎn)生的主要機(jī)理是在化學(xué)浸鍍金時(shí)，由于Ni原子的半徑比Au原子的半徑小，因此在Au原子排列沉積在Ni層上時(shí)，其表面晶粒就會(huì)呈現(xiàn)粗糙、稀松、多孔的形貌，而鍍液就會(huì)透過(guò)這些孔隙繼續(xù)和金層下的鎳原子反應(yīng)，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，使Ni原子繼續(xù)發(fā)生氧化，以致在金面底下未溶走的鎳離子被困在金層下面，形成不可焊接的黑色氧化鎳。

 

六、黑盤產(chǎn)生的原因分析

 

      而對(duì)于黑盤產(chǎn)生的原因，行業(yè)內(nèi)至今尚未達(dá)成共識(shí)。黑盤的產(chǎn)生具有一定的隨機(jī)性，屬于偶發(fā)性小概率事件，其規(guī)律性難以尋找，業(yè)內(nèi)無(wú)法有效解決這一難題。

 

      如何判斷沉金后的PCB是否有嚴(yán)重的黑盤隱患？我們可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

 

      1）鎳磷層是否有鎳腐蝕黑刺。沉金時(shí)如果鎳磷層受到金水過(guò)度攻擊腐蝕，鎳層就會(huì)形成腐蝕黑刺。

 

 

 

嚴(yán)重鎳腐蝕

 

 

無(wú)鎳腐蝕

 

      2）鎳層表面是否可見嚴(yán)重的黑泥狀裂紋。如果鎳層表面被嚴(yán)重腐蝕，在剝金后，我們會(huì)在鎳層表面看到嚴(yán)重龜裂狀黑紋，但鎳腐蝕也可能只出現(xiàn)鎳層表面的局部位置，一般發(fā)生在鎳球的瘤溝位置。

 

 

鎳層表面嚴(yán)重腐蝕

 

 

 

鎳層表面局部腐蝕

 

      3）金層是否超厚（≥0.11μm）。金層超厚將使黑盤產(chǎn)生的幾率大大增加，因此當(dāng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)金厚超標(biāo)時(shí)，必須考慮檢測(cè)鎳層是否存在腐蝕。參考IPC-4552標(biāo)準(zhǔn)，建議將金厚控制在0.025μm≤Au≤0.127μm。

 

      4）鎳層是否太薄。鎳層主要有以下兩個(gè)功用： 

 

     ①提供焊接基地；

 

     ②阻止銅層與金層相互擴(kuò)散。

 

      化鎳層厚度建議至少控制在2.54μm以上，主要是因?yàn)楫?dāng)鎳層厚度不足時(shí)，其瘤狀結(jié)構(gòu)高低落差會(huì)很大，使鎳層瘤溝位置更容易出現(xiàn)添加劑或雜質(zhì)集中，進(jìn)而導(dǎo)致鎳層瘤溝位置耐蝕性變差，更容易受到金水的攻擊。

 

      5）金鎳結(jié)合力是否較差。當(dāng)黑盤嚴(yán)重到一定程度時(shí)，將導(dǎo)致金鎳結(jié)合力急劇下降，膠帶法測(cè)試時(shí)會(huì)出現(xiàn)金剝離，露出嚴(yán)重黑鎳。

 

      6）金面顏色是否異常。當(dāng)PCB裸板出現(xiàn)金面顏色異常且伴隨金鎳厚度超標(biāo)時(shí)，產(chǎn)生黑盤的幾率會(huì)大大增加。金面顏色異常主要表現(xiàn)在金面發(fā)白、發(fā)紅等。

 

 

金面發(fā)白

 

 

 

發(fā)白位置鎳面

 

      通過(guò)以上這些特征，我們就能很好的判定化鎳浸金板件是否有黑盤隱患。

 

參考文獻(xiàn)

1.李伏,李斌.化鎳浸金工藝之黑盤特征、測(cè)試方法介紹及判定標(biāo)準(zhǔn)建議.

2. 白蓉生.化鎳浸金焊接黑墊之探究與改善.