今天給大家分享一期關于化學鍍鎳/金應用于PCB焊點失效分析，我們不妨進來了解一下吧，通過這期內容分析，會給你帶來驚喜哦！

隨著電子設備線路設計日趨復雜，對焊料無鉛化的要求日益嚴格，促使印制電路板(printedcircuitboard,PCB)表面化學鍍鎳/金工藝的研究和應用越來越受到重視并取得了新的發展。

化學鍍鎳/金(electrolessnickelimmersiongold,ENIG)表面處理工藝被稱為“[敏感詞]涂層”。但是，由于受到各種因素的影響，ENIG工藝也有難以克服的問題，鎳腐蝕就是其中之一。鎳腐蝕1]的生成主要是因為在浸金過程中，鎳層表面遭受過度氧化反應。大體積的金原子不規則沉積，且其粗糙晶粒稀松多孔，造成鎳層持續發生化學電池效應，鎳層不斷發生氧化，使焊點容易從鎳表面分開，嚴重影響了PCB的可靠性。

安全背景

某企業生產的化學鍍鎳/金PCB,在焊接貼件客戶端發現焊盤出現了潤濕不良，PCB焊盤表面有明顯的拒焊及縮錫等現象。

分析過程

針對上述出現的情況，采取的失效性分析手段包括外觀檢查、掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope,SEM)觀察、X射線能量色散譜(energydispersivespectrometer,EDS)分析、顯微剖切分析等。其中外觀檢查發現，PCB焊盤表面出現了拒焊、縮錫等現象。通過熒光光譜儀測量化學鎳金鍍層厚度發現，金層厚度0.015~0.022μm,鎳層厚度3.43~3.65μm,鍍層厚度均偏薄。2.1 表面分析為了進一步觀察PCB焊盤表面微觀形貌及確認焊盤表面成分信息，對PCB焊盤表面進行SEM觀察及EDS分析。(1)SEM觀察。使用SEM觀察表面形貌，發現焊盤表面有嚴重龜裂現象，而且裂痕主要沿著晶界擴散，結果如圖1所示。

圖1  PCB焊盤表面SEM圖(2)EDS分析。進行EDS分析，由于Ni、Au含量均較高，認為可能是由于鍍金層的晶界開裂使得其下的鎳原子得以向上遷移。除此之外，還發現了O含量偏高，從而可能會造成鎳層出現腐蝕現象，結果見表1。

表1  PCB焊盤表面EDS分析2.2垂直金相切片分析為了觀察PCB焊盤鍍層形貌及成分狀況，首先在PCB焊盤位置做金相切片，然后對金相切片截面做SEM和EDS分析。(1)金相切片分析。選取同批次未進行任何焊接處理的PCB裸板做金相切片分析，通過顯微鏡觀察縱向切片，結果表明，化鎳金鍍層表面不平整，有明顯的鍍層凹陷等缺陷現象，如圖2所示。

圖2  垂直方向金相切片照片(2)金相切片SEM觀察。通過SEM觀察發現，部分鎳層出現了比較集中的鎳層裂紋。通過對縱向切片進行SEM觀察發現，鎳鍍層出現了連續鎳腐蝕現象，腐蝕深度300~400nm,如圖3所示。

圖3  切片SEM圖(20000倍放大)(3)切片EDS成分分析。有研究表明，低P含量的鎳層晶格界限明顯，而高P層的鎳層表面晶格模糊，呈現非晶體結構。高P含量的Ni-P鍍層，其優良耐蝕性能起因于它的非晶態結構，這種非晶態結構中不存在晶界、位錯、孿晶或其他缺陷，耐蝕性能相對較好。但是高P含量的鎳層，因為有效焊接金屬的減少，在焊接過程中，P不參與到焊接合金層結構中，所以當P含量超過一定程度時，鎳層表面將呈現非晶體結構，極大增加了鎳層的耐腐蝕性，但同時其潤濕性能及可靠性能將下降。對縱向切片進行SEM觀察，如圖4所示，并對正常鎳層區域和鎳腐蝕區域分別進行EDS成分分析，見表2。對出現連續鎳腐蝕現象的鎳層區域進行元素分析，鎳層中的P含量在正常范圍內(7%~11%),但是，同時發現鎳腐蝕區域中Ni含量低于正常鎳層中Ni含量，且鎳腐蝕區域中○含量高于正常鎳層中O含量。

圖4 切片SEM圖(10000倍放大)

表2 正常鎳層區域和鎳腐蝕區域EDS分析

結 語

  經上述失效性分析，結果顯示：通過SEM觀察焊盤表面鍍層發現嚴重龜裂，鎳層裂紋暴露于空氣中后發生氧化反應，出現連續鎳層腐蝕現象。這是最終導致焊盤表面上錫不良的主要誘因，建議企業改善化學鍍鎳/金工藝。

化學鍍鎳/金PCB焊點失效問題成為影響電子產品質量和穩定性的關鍵因素之一。本文將深入分析化學鍍鎳/金PCB焊點失效的原因，為行業提供更多的行業經驗交流。
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