化镍浸金之黑盘介绍

2016-05-23  浏览量:1659

一、什么是化镍浸金?

简写为ENIG,又称化镍金、沉镍金或者无电镍金,化学镍金是通过化学反应在铜的表面置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍磷合金层,然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层金。目前化镍金的沉金有置换和半置换半还原混合建浴两种工艺。

 

二、化镍浸金的优点:

此种表面处理具有平整度高、接触电阻低、耐磨性、耐热性好及贮存时间长等优点,且其兼具可焊接、可触通、可打线与可散热四种功能于一身,一向是各种密集组装板类的宠儿,具有其它表面处理所无法取代的地位。

 

三、化镍浸金的缺点:

化镍浸金工艺有一个致命的弱点,即容易产生黑盘,且出现黑盘时,大多比较隐蔽,从外观上看板件不会有明显降级现象,因此很可能通过外观检查,导致不合格品流入客户端,并在装配后导致元器件焊点强度不足,最终导致功能失效。

 

四、什么是黑盘?

所谓黑盘,主要是指金浸镀过程中由于镍磷层被过度腐蚀而导致镍磷层表面却缺乏可焊性而导致焊点强度不足,甚至出现开裂的一种缺陷。由于在开裂后焊盘表面多呈深灰色或黑色,因此俗称黑盘。

 

五、黑盘产生的机理?

黑盘产生的主要机理是在化学浸镀金时,由于Ni原子的半径比Au原子的半径小,因此在Au原子排列沉积在Ni层上时,其表面晶粒就会呈现粗糙、稀松、多孔的形貌,而镀液就会透过这些孔隙继续金层下的镍原子反应,发生电化学腐蚀,使Ni原子继续发生氧化,以致在金面底下未溶走的镍离子被困在金层下面,形成不可焊接的黑色氧化镍。

 

六、黑盘产生的原因分析?

而对于黑盘产生的原因,行业内至今尚未达成共识。黑盘的产生具有一定的随机性,属于偶发性小概率事件,其规律性难以寻找,无法有效解决这一难题。

如何判断沉金后的PCB是否有严重的黑盘隐患?我们可从以下几个方面进行分析:

1)、镍磷层是否有镍腐蚀黑刺。沉金时如果镍磷层受到金水过度攻击腐蚀,镍层就会形成腐蚀黑刺。

 

严重镍腐蚀 无镍腐蚀
严重镍腐蚀 无镍腐蚀

 

2)、镍层表面是否可见严重的黑泥状裂纹。如果镍层表面被严重腐蚀,在剥金后,我们会在镍层表面看到严重龟裂状黑纹,但镍腐蚀也可能只出现镍层表面的局部位置,一般多发生在镍球的瘤沟位置。

 

镍层表面严重腐蚀 镍层表面局部腐蚀
镍层表面严重腐蚀 镍层表面局部腐蚀

 

3)、金层是否超厚(≥0.11μm)。金层超厚将使黑盘产生的几率大大增加,因此当测试发现金厚超标时,必须考虑检测镍层是否存在腐蚀。参考IPC-4552标准,建议将金厚控制在0.025μm≤Au≤0.127μm。

4)、镍层是否太薄。镍层主要有一下两个功用:1、提供焊接基地;2、阻止铜层与金层相互扩散。化镍层厚度建议至少控制在2.54μm以上,主要是因为当镍层厚度不足时,其瘤状结构高低落差会很大,使镍层瘤沟位置更容易出现添加剂或杂质集中,进而导致镍层瘤沟位置耐蚀性变差,更容易受到金水的攻击。

5)、金镍结合力是否较差。当黑盘严重到一定程度时,将导致金镍结合力急剧下降,胶带发测试时会出现金剥离,露出严重黑镍。

6)、金面颜色是否异常。当PCB裸板出现金面颜色异常且伴随金镍厚度超标时,产生黑盘的几率会大大增加。金面颜色异常主要表现在金面发白、发红等。

 

金面发白 发白位置镍面
金面发白 发白位置镍面

 

通过以上这些特征,我们就能很好的判定化镍浸金板件是否有黑盘隐患。

 

参考文献

1.李伏,李斌.化镍浸金工艺之黑盘特征、测试方法介绍及判定标准建议.

2. 白蓉生.化镍浸金焊接黑垫之探究与改善.

 

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