黑镍现象

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黑镍现象

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前言
黑镍的生成主要是因为在浸金过程中，镍层表面遭受过度氧化反应。大体积的金原子不规则沉积，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下镍层持续发生『化学电池效应』(Galvanic effect)，进而使得镍层不断发生氧化，导致在金面下生成未能溶解的镍锈持续累积而成。
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黑镍对焊接的影响

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1.案例背景

▷ 客户产品过SMT后发现某电容焊点强度过低（推力<0.3kgf）, 焊点断裂，不良率约为30%, 客户要求分析失效原因。
▷ PCB为化镍浸金板，电容表面处理为镀镍镀锡。
▷ 断裂通常发生在右端焊点。

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5 z9 U" v  H3 w, R2.分析方法简述

2.1 原因分析-断口分析（推力：0.25kgf）

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$ F  V: m9 @! {% Z6 L& w/ w▷ 对脱落样品的断口进行分析，发现断裂主要发生在焊点PCB侧富P层附近。
▷ PCB端左右两侧断口形貌存在明显差异，右侧断口发现有明显的“泥状”腐蚀裂纹。
+ h' |  z5 H. P2.2 原因分析—电容原物料分析
2.2.1 表面成分分析

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- D8 d1 U" |3 o  W2.2.2 沾锡能力测试

2.2.3 切片+EDS分析


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小结：1.对电容左右两端进行表面成分分析，未发现异常元素；

2.电容左右两端的沾锡能力正常。
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2.3 原因分析—PCB原物料分析
# }, x1 i+ @# f0 L) o. p切片分析+膜厚量测
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1 t3 o5 _( B2 d● PCB原物料发现有较严重的“黑镍”现象，其中右侧Pad明显比左侧严重
" |* {2 w: @# e3 Y& g' p● 镍层厚度在正常范围之内

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7 S0 h- y/ Q5 G小结：PCB镍层P含量约为9wt%,在正常范围之内（6-10wt%）
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2 {1 |: T9 x2 j8 H2.4 原因分析—未脱落样品焊点分析
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# l# L6 Z  X5 U. k▷ NG样品焊点内生成的IMC普遍较厚，部分区域達4.2μm 。同时生成了厚度近0.4μm的富P层，以及连续的Ni-Sn-P层。过厚的IMC及连续的Ni-Sn-P对焊点强度不利。
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▷ 右侧Pad焊点内有严重的黑镍，导致局部区域焊接润湿不良。在黑镍上方同时发现有大量的Au富集(AuSn4)，AuSn4易产生“金脆”，对焊点强度不利。
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; b5 D8 h2 P! K▷ 在部分区域黑镍造成了较严重的腐蚀裂纹，部分腐蚀裂纹达到了Ni层的一半。在NG样品的断口上，可以轻易发现这些腐蚀裂纹。


4 n3 ?9 X8 S( p; R& M0 s. D3.结论
1.焊点断裂主要发生在PCB侧的富P层附近。不良批次的PCB有严重的“黑镍”现象，其中失效位置的右侧Pad明显严重于左侧，导致右侧焊点更容易失效。
2.黑镍导致焊点部分区域出现不润湿，并在部分区域产生了较严重的腐蚀裂纹，影响焊点强度。
  c. n; u: ]1 r/ u4 {0 [3.两侧Pad焊点均生成了较厚的IMC，厚度近0.4μm的富P层以及连续的Ni-Sn-P层。Ni-Sn-P相与IMC结合力差，可能对焊接强度有影响。
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4.改善建议
1.严格控制原物料PCB质量，减轻黑镍现象；
+ F2 ?! q' l7 M* _- j2.适当降低焊接热量。

Eleanor12

看看什么是黑镍现象。