一、前言 自上世紀(jì)90年代至今，隨著電子產(chǎn)品追求輕、薄、短、小、高頻化和數(shù)字化等因素的推動(dòng)下，化學(xué)鎳金表面處理工藝在PCB中得到迅速地推廣，這主要得益于化學(xué)鎳金層具有良好的保護(hù)性、焊接性、平整性以及優(yōu)良的電性能，因此，對(duì)比OSP(有機(jī)保護(hù)膜)、噴錫等其它PCB表面處理，化學(xué)鎳金可滿足更多種SMT要求，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、IC卡等諸多電子工業(yè)。 化學(xué)鎳金（Electroless Nickel and Immersion Gold，簡(jiǎn)寫為ENIG）又稱化鎳金、沉鎳金或者無電鎳金，化學(xué)鎳金是通過化學(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，然后再通過置換反應(yīng)在鎳的表面鍍上一層金。 化學(xué)鎳金作為PCB表面處理之一，如果來料銅面異常會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鎳金后出現(xiàn)漏鍍、甩鎳金、金面異色等品質(zhì)異常，其中的金面異色問題通常情況下會(huì)從化學(xué)鎳金前處理方面著手解決。而本文中所講的金面異色為金厚偏薄異色，并且異色問題均集中在IC和BGA位置,如圖1所示。本文將就此問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并給出改善措施，最終解決這類金面異色問題。 二、原因分析 2.1沉金反應(yīng)原理 當(dāng)PCB板面鍍好鎳層放入金槽后，其鎳面即受到槽液的攻擊而溶出鎳離子，所拋出的兩個(gè)電子被金氰離子獲得而在 鎳面上沉積出金層，反應(yīng)機(jī)理如下： 陽極反應(yīng)：Ni→Ni2++2e- E0=0.25V 陰極反應(yīng)：Au(CN)2-+e-→Au+2CN- E0=0.6V 總反應(yīng)式 Ni + Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2CN- 從以上沉金反應(yīng)機(jī)理可以得出此反應(yīng)屬于典型的置換反應(yīng)，總反應(yīng)的電位為-0.35V，在Ni和Au+的接觸便可自發(fā)進(jìn)行，理論上鎳面上完全覆蓋上一層Au之后，金的析出便停止，實(shí)際上由于金層表面上孔隙較多，故多孔金屬下的鎳仍可溶解拋出電子而金繼續(xù)析出在鎳上，只不過速率會(huì)愈來愈低，直至終止。 2.2 金面異色原因分析 2.2.1正常IC與異常IC鎳厚切片分析 從以上切片鎳厚測(cè)量得出，IC異色處與正常IC位鎳厚無明顯差異，說明造成IC異色原因不是沉金假鍍(鎳厚偏薄)引起，即此類IC露鎳異色與鎳厚無關(guān)系。 2.2.2正常IC與異色I(xiàn)C金鎳厚測(cè)量 從以上異常IC與正常IC金厚測(cè)試數(shù)據(jù)得出，異常IC與正常IC鎳厚無明顯差距，但異常IC金厚比正常IC金厚最大相差0.82微英寸，因此可以判定IC異色為金厚過薄呈現(xiàn)鎳的顏色所致。 2.2.3正常IC與異色I(xiàn)C鎳層SEM及EDS分析 從以上鎳面SEM及EDS分析得出，IC異色處與正常IC位鎳面晶體結(jié)構(gòu)和P含量均無明顯差異，說明造成IC露鎳異色原因不是鎳面晶體異常引起。 2.2.4通過魚骨圖對(duì)金面異色可能存在原因進(jìn)行分析，如下圖所示。 2.2.5原因篩選 (1)現(xiàn)場(chǎng)跟進(jìn)發(fā)現(xiàn)同一時(shí)間、同一條件生產(chǎn)出來的板，有些板有異色，有些板無異色，因此可以排除人員、機(jī)器和環(huán)境方面的因素； (2)現(xiàn)場(chǎng)跟進(jìn)中還發(fā)現(xiàn)發(fā)生異色的板都發(fā)生在有BGA和IC的板上，并且異色板主要集中在雜色油墨上，因此將原因得點(diǎn)鎖定在物料和方法上。 三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 3.1實(shí)驗(yàn)流程 來料→水平噴砂處理→上板→除油→微蝕→預(yù)浸→活化→后浸→化沉鎳→化學(xué)金→金回收→下板 3.2實(shí)驗(yàn)參數(shù) 實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下頁表3所示。 3.3實(shí)驗(yàn)方案 四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果及分析 從下頁表4中的5組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比得出： (1) 將沉金金缸金濃度提高至1.2g/L仍有異色現(xiàn)象，說明金濃度不是導(dǎo)致IC或BGA異色的原因； (2) 將沉金活化時(shí)間提高至120S仍有異色現(xiàn)象，說明金活化時(shí)間不是導(dǎo)致IC或BGA異色的原因； (3) 對(duì)比本廠沉金和外發(fā)沉金都有BGA或IC異色現(xiàn)象，說明沉金藥水不是導(dǎo)致沉金板異色的主要原因； (4) 阻焊工序采用不同油墨絲印沉金后都有金異色現(xiàn)象，說明油墨不是導(dǎo)致金面異色的原因； (5)在阻焊工序采用鋁片塞孔處理的板在沉金后無金面異色現(xiàn)象，而未采用鋁片塞孔的板沉金后均出現(xiàn)金面異色現(xiàn)象,說明阻焊鋁片塞孔對(duì)BGA和IC金面異色有很大的改善作用；鋁片塞孔與非鋁片塞孔孔內(nèi)切片對(duì)比如圖3和圖4所示。 五、結(jié)論 針對(duì)沉金板BGA或IC金面異色問題，曾經(jīng)困擾我司許久，在生產(chǎn)過程中我們也進(jìn)行過很多嘗試，但均未得到完全杜絕之目的，后通過對(duì)沉金的反應(yīng)原理和異常板進(jìn)行仔細(xì)分析，并且通過試板對(duì)比及量產(chǎn)驗(yàn)證，最終找到通過阻焊鋁片塞孔能徹底解決BGA或IC金面異色問題。