PCB失效｜镍腐蚀导致可焊性不良的案例分析

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在化学沉镍金表面处理工艺中，镍层作为金层和铜层之间的过渡层，起到阻挡铜和金相互扩散的作用，同时还起到焊接基底层的作用。而镍腐蚀是化学沉镍金工艺一直以来面临的一个品质问题，镍腐蚀的存在会导致PCB的可焊性下降，造成焊点强度变差，甚至掉元器件等情况，降低了PCBA产品的可靠性。

2 r+ S/ _: [* X* m对于化学镀镍金工艺来说，其本质是一个置换反应，由于置换反应获得的金层为疏松多孔结构，且金原子体积大，在浸金反应后期，虽然金层厚度不再增加，但金原子间隙下的镍层仍然可以继续被置换。镍过度置换产生的镍离子往往积累在金层下面，被氧化后就生成黑色氧化物，这也就是所谓的黑盘（镍腐蚀）。镍氧化物浸润能力很差，因而黑盘对镍金层的可焊性会产生致命影响。

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1  可焊性不良及元器件掉落现象沉金镍腐蚀的存在会导致PCB焊盘缩锡、PTH孔孔环发黑等现象。
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% G3 x* P7 E* Y" m. J% v2  镍腐蚀现象观察及评判标准（1） 焊盘表面观察通过扫描电镜观察缩锡焊盘及发黑焊环表面的微观形貌，可观察到晶格处在大量黑色纹路，即存在镍腐蚀现象。（2） 剥金后镍层水平观察采用无氰剥金药水将焊盘表面的金层剥离掉，观察剥金后的镍层表面形貌，可以观察到镍层表面存在大量黑点和裂纹，即为镍腐蚀。（3） 垂直切片镍层截面观察观察镍层截面处的形貌，可以观察到连续的镍腐蚀，进一步确认该可焊性不良板存在镍腐蚀现象。客户提供的镍腐蚀标准：(1)连续性的镍腐蚀不接受；(2)镍腐蚀深度≤1/3镍厚可接受；(3)局部单点接受判定：深度≤40%镍厚且10μm范围内点数≤2。可知图4中的镍腐蚀不可接受。 （4） 镍腐蚀对IMC的影响镍腐蚀处IMC生长不连续，导致可焊性不良。
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  }" m( u" y) X/ o) H7 G) O3 可焊性验证为验证焊盘可焊性不良的根本原因，现对酸洗前后的PCB焊盘进行可焊性验证，结果如图6所示。PCB裸板直接浸锡存在上锡不良的现象；经稀盐酸清洗后，上锡饱满。稀盐酸清洗可以有效去除因镍腐蚀导致的镍面氧化层，改善了镍层的焊接性能，因此，经稀盐酸清洗后，PCB可焊性良好。


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4  分析结论PCB存在镍腐蚀，导致焊盘不上锡；而酸洗能够活化焊盘表面并去除表面氧化物起到改善焊接效果的作用，故焊接不良焊盘酸洗后上锡饱满。
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可焊性不良及元器件掉落现象沉金镍腐蚀的存在会导致PCB焊盘缩锡、PTH孔孔环发黑等现象。

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可焊性验证为验证焊盘可焊性不良的根本原因，现对酸洗前后的PCB焊盘进行可焊性验证，结果如图6所示。PCB裸板直接浸锡存在上锡不良的现象；经稀盐酸清洗后，上锡饱满。稀盐酸清洗可以有效去除因镍腐蚀导致的镍面氧化层，改善了镍层的焊接性能，因此，经稀盐酸清洗后，PCB可焊性良好。

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镍过度置换产生的镍离子往往积累在金层下面，被氧化后就生成黑色氧化物，这也就是所谓的黑盘（镍腐蚀）。镍氧化物浸润能力很差，因而黑盘对镍金层的可焊性会产生致命影响。