ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) er en av de mest brukte overflatebehandlingsmetodene i Morden PCB-industrien. Fordelene inkluderer: blyfri, enkel å lodde, oksidasjonsbestandighet, selv produksjonskostnadene er høyere enn andre metoder som OPS og HASL, men det er fortsatt mer brukt på høyverdige, høy tetthets-, høykvalitets-, BGA-pakkede og RoHS-kompatible PCB-er, for eksempel elektronikk for medisin, smarttelefoner, telekommunikasjon og militæret.
En av defektene rundt ENIG er svarte lag, også kalt fosforrike lag. Det viser seg vanligvis som mørke flekker på nikkellaget under gullet. Disse flekkene er forårsaket av nikkelkorrosjon. Nedenfor er dannelsen, egenskapene og de negative effektene av det:
I. Dannelse av svarte lag/fosforrike lag
Fosforrike lag dannes hovedsakelig i løpet av to trinn i ENIG-prosessen (elektroløs nikkel-immersionsgull):
1. Elektrofri nikkelbeleggprosess (dannelse av Ni-P-lag):
I ENIG-prosessen er overflaten som avsettes på putene ikke ren nikkel, men en nikkel-fosforlegering. Reduksjonsmiddelet i platingbadet (som natriumhypofosfitt) reduserer og avsetter nikkelioner under katalyse, mens fosfor (P) også avsettes i belegget. Basert på fosforinnhold kan det deles inn i lavt fosforinnhold (2–5 %), middels fosforinnhold (6–9 %) og høyt fosforinnhold (>10 %). Belegg med middels fosforinnhold brukes ofte i ENIG.
2. Immersionsgull (som fører til fosforanriking):
● Immersionsgull utføres etter nikkelbelegg. Immersionsgull er en kjemisk fortrengningsreaksjon: gullioner fortrenger nikkelatomer fra nikkellagets overflate i platingbadet, nikkelatomene løses opp i gullløsningen, og gullatomer avsettes på nikkellagets overflate.
● Denne fortrengningsreaksjonen korroderer selektivt nikkellaget; nikkelatomer oppløses selektivt, mens fosforatomer ikke deltar i reaksjonen og ikke oppløses i gullløsningen.
● Derfor, under nedsenkingsprosessen av gull, blir nikkelatomer på nikkellagets overflate kontinuerlig oppløst, og etterlater fosforatomer. Dette danner et ekstremt tynt lag på toppen av nikkellaget med en fosforkonsentrasjon som er langt høyere enn det bulke nikkellaget – dette er det «fosforrike laget». Fosforinnholdet kan være så høyt som 20 % eller mer (atomprosent).
Oppsummert: Det fosforrike laget er et produkt av selektiv korrosjon og oppløsning av nikkel under ENIG-immersionsgullprosessen, noe som resulterer i gjenværende og anrikede fosforatomer ved nikkel-gull-grensesnittet.
II. Kjennetegn ved det fosforrike laget
1. Kjemisk sammensetning: Hovedkomponentene er fosfor (P) og noe nikkel (Ni), muligens som amorfe nikkel-fosforforbindelser (som Ni3P).
2. Morfologi og tykkelse: Svært tynn, vanligvis bare titalls til hundrevis av nanometer (nm), plassert i grenseflaten mellom nikkellaget (Ni-P) og gulllaget (Au), og fremstår som en lys, tynn linje under elektronmikroskop.
3. Fysiske egenskaper: Høy resistivitet, dens viktigste egenskap og hovedårsaken til dens negative effekter på kretskortets ytelse: Resistiviteten til det fosforrike laget er mye høyere enn for metallisk nikkel og gull, noe som gjør det til en dårlig leder av elektrisitet.
III. Negative effekter av det fosforrike laget på loddepålitelighet:
1. «Black Pad»-feil: Dette er den mest alvorlige kvalitetsfeilen forårsaket av det fosforrike laget. Hvis gullnedsenkingsprosessen er ute av kontroll (f.eks. for lang, for aktiv gullvæske), vil det føre til overdreven korrosjon, som danner et for tykt, kontinuerlig fosforrikt lag. Under lodding, etter at overflategulllaget er oppløst, vil loddet støte på det høyresistive fosforrike laget, men ikke nikkellaget.
2. Dårlig loddbarhet og kalde loddeforbindelser: Loddet kan ikke danne en effektiv metallurgisk binding med det høyresistive fosforrike laget (vanskelig å danne god Ni3Sn4 IMC), noe som resulterer i dårlig fukting av loddeforbindelsen, kalde loddeforbindelser og ekstremt lav forbindelsesstyrke.
3. Svak loddeforbindelse: Selv om det dannes en loddeforbindelse, er grenseflatebindingen svært svak, og den har en tendens til å sprekke fra det fosforrike laget når den utsettes for mekanisk kraft eller termisk sjokk.
Benlida har vært teknisk ekspert på PCB-produksjon i 14 år. Med årevis med prosessoptimalisering og tekniske oppgraderinger, er de ekspert på å unngå "svart pute"-feil på ENIG. Benlida stoler på profesjonelt utstyr og et ingeniør- og kvalitetsteam, og tilbyr også analysetjenester og løsninger:
● Høyoppløselig skanningselektronmikroskopi og energidispersiv spektroskopi, tverrsnittsanalyse av loddeputene, observerer tydelig tilstedeværelsen, tykkelsen og kontinuiteten til det fosforrike laget, og analyserer derfor elementene og dannelsesårsakene nøyaktig, og gir data for prosessanalyse.
● Analyse av «svart pute»-defekt: Når loddeforbindelser har problemer som manglende fukting, dårlig lodding eller utilstrekkelig styrke, analyserer kvalitetsteamet vårt årsakene til feilen som følge av en «svart pute»-defekt som følge av det fosforrike laget gjennom mikrostrukturanalyse, og dermed identifiserer de roten av prosessproblemet.
● Prosessoptimalisering: Ved å sammenligne og analysere grensesnittforholdene under ulike parametere for nikkelbelegg/immersionsgull, hjelper vi kunder med å optimalisere ENIG-prosessen, hemme overdreven fosforrik lagvekst og forbedre loddeutbyttet og påliteligheten fra kilden.
● Omfattende pålitelighetstesting: Vi tilbyr pålitelighetstester som termisk sykling og testing ved høy temperatur/høy fuktighet for å vurdere den langsiktige påliteligheten til loddeforbindelser og evaluere potensielle risikoer forårsaket av defekter.
Hvis prosjektet ditt støter på problemer som svarte loddepunkter, dårlig utseende, løse loddepunkter, dårlig utseende, dårlig lodding eller sprekker i loddefugen, relatert til overflatebehandling ENIG, kan du kontakte Benlida for å få vite mer om våre produksjonsprosesser og kvalitetskontroll. For å støtte kundene våre tilbyr vi konkurransedyktige priser og konsultasjonstjenester. Med profesjonelle produksjonsanlegg, ingeniører og kvalitetsingeniører produserer Benlida gjerne et godt PCB for deg!
no
WhatsApp