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PCB“黑盤(pán)”會(huì)給焊點(diǎn)的可靠性帶來(lái)災(zāi)難性影響,造成電子產(chǎn)品的質(zhì)量事故,重則給企業(yè)帶來(lái)巨額損失。
黑盤(pán)鎳面龜裂SEM圖
黑盤(pán)現(xiàn)象主要由以下四個(gè)方面引起:
(1)鎳層磷含量太低,鎳膜抗腐蝕性差;磷含量對(duì)化學(xué)鎳磷層的沉積結(jié)構(gòu)和抗腐蝕性有直接影響。大量試驗(yàn)和研究表明,一般使用中磷化學(xué)鍍鎳液,鎳層磷含量控制在6%~9%(中磷)較好;
(2)鎳晶粒生長(zhǎng)不均一,晶粒間存在很大裂紋,鎳膜致密性差;
(3)浸金時(shí)金鎳置換反應(yīng)加速使得鎳腐蝕加劇,藥水不斷腐蝕鎳表面產(chǎn)生裂紋;
(4)ENIG后的PCB長(zhǎng)期暴露于潮濕或惡劣的環(huán)境中鎳層被腐蝕。
因Ni-Au層Au層薄、疏松多孔,在潮濕或惡劣的空氣中,Ni為負(fù)極,Au為正極,由于電子遷移產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕(賈凡尼腐蝕),造成鎳面氧化生銹。嚴(yán)重時(shí),也會(huì)在波峰焊或回流焊后發(fā)生潛在的黑色鎳銹,導(dǎo)致可焊性劣化與焊點(diǎn)強(qiáng)度不足,原因是金面上的助焊劑或酸性物質(zhì)通過(guò)孔隙滲入鎳層。
如何規(guī)避ENIG“黑盤(pán)”風(fēng)險(xiǎn)?
規(guī)避ENIG“黑盤(pán)”風(fēng)險(xiǎn)以提升PCB可靠性的探索之路從未止步,業(yè)界也曾摸索出了一些規(guī)避ENIG“黑盤(pán)”風(fēng)險(xiǎn)的方案:
早期選擇性化金(ENIG+OSP)工藝曾一度受到熱捧。選擇性化金(ENIG+OSP),顧名思義,即在PCB焊盤(pán)表面,部分區(qū)域選擇性采用ENIG涂覆工藝,其他密集QFP/SOP/小PAD或BGA區(qū)域采用OSP涂覆工藝。但這種工藝也存在一定的弊端,主要表現(xiàn)為:工藝流程長(zhǎng)、成本高;若ENIG制程管控不好,也同樣存在品質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)。
還有業(yè)界新發(fā)展起來(lái)的化學(xué)鎳鈀金工藝(ENEPIG)也是一種規(guī)避“黑盤(pán)”風(fēng)險(xiǎn)的方案,但由于其藥水成本高、藥水維護(hù)難度大等原因,目前還沒(méi)有大批量推廣應(yīng)用。
ENIG工藝在內(nèi)外均被廣泛使用,在外PCB“黑盤(pán)”的報(bào)道并不多見(jiàn),而內(nèi)PCB“黑盤(pán)”的質(zhì)量事故則屢見(jiàn)不鮮,以至于人們往往“談虎色變”。
內(nèi)中小型PCB企業(yè)往往為了節(jié)省成本,亦或者沒(méi)有專(zhuān)業(yè)和系統(tǒng)化的ENIG制程管理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),長(zhǎng)期疏于對(duì)ENIG“黑盤(pán)”進(jìn)行預(yù)防,如對(duì)ENIG藥水體系的選擇、鍍鎳關(guān)鍵工藝參數(shù)、鎳槽鍍液使用壽命(MTO)、鍍金關(guān)鍵工藝參數(shù)、金槽鍍液使用壽命(MTO)、PCB存放環(huán)境等方面管控不到位,以至于時(shí)有“黑盤(pán)”質(zhì)量事故爆發(fā),使企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而至此企業(yè)人員才追悔莫及。
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