快速的检测沉镍金镍层黑焊盘现象的方法

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1、快速的检测沉镍金镍层“黑焊盘”现象的方法【来源:<印制电路资讯>】摘要：本文主要介绍如何采用快速的方式检测PCB沉镍金表面处理工艺是否存在有“黑焊盘”的现象，以便及时的发现、解决问题，避免系统性问题发生。关键词：沉镍金　黑焊盘　检测　　一、前言：　　化学沉镍金以其在多次回流焊、波峰焊中表现出来的优良的平整性、可焊性得到了广泛的运用及发展。然而，随着化学沉镍金这种特定的表面处理技术的采用，“黑焊盘”的现象也开始逐渐为大家所认识，黑焊盘这种缺陷体现为贴装后焊点处下伸灰色或黑色的镍层表面。通过过去众多的实际生产中对于“黑焊盘”现象的研究，业界对

2、此缺陷的产生原理已经有了一个比较清晰的认识。　　业界已普遍接受化学沉镍层中的磷含量对于镍层的抗腐蚀性能和可焊性有重大影响，当镍层中磷的含量较高时，镍层的抗腐蚀能力增强，但在贴装过程中引起的焊接结合部分合金层的磷产生富集，会导致该部分焊料与镍层所形成的内金属层变脆；当镍层中磷含量较低时，其抗蚀能力降低，在之后的浸金过程中，在金缸酸性的溶液的攻击下，表面大量的镍金属溶于浸金溶液，导致镍层表面磷含量相对才增高，在正常的沉积的镍磷含量合金层与薄金层之间形成一层薄薄的高磷含量合金层，在焊接过程中，表面薄金层迅速溶解于焊料当中，露出低可焊性的高磷镍表

3、面，最终呈现表面不上锡或镍面发黑，这就是所谓的“黑焊盘”现象。二、检测方法：　　方法一：　　先利用氰化物去除表面的沉金层，然后在放大镜或电子扫描显微镜（SEM）下观察镍层受腐蚀的情况；　　优点：比较直观的观察到镍层的结构及腐蚀情况；　　缺点：氰化物去除表面的沉金层的时间需要控制得比较恰当，要不会腐蚀到镍层，造成假象的镍层腐蚀　　图片：　　方法二：将样品制作成观察切片中镍层颗粒沉积层的晶体是否存在“齿型”的纵向腐蚀的情况；优点：不受外来因素的影响，能明确的确认镍层腐蚀的深度及辐射面；缺点：需要SEM测试仪　　图片：　　方法三：　　采用高浓度

4、的强酸性溶液，如：硫酸、盐酸或硝酸模拟沉金过程中的腐蚀作用，较多使用的是硝酸法。测试方式为：观察样品在一定的浸泡时间内是否能否经受住硝酸的腐蚀（即不会变黑）来判断，根据相关资料中的试验得出，在Ni缸5MTO内，90%的样品可以耐40%的硝酸溶液的腐蚀时间达20s以上。　　测试过程见下图所示：　　方法四：采用快速上锡的方式原理：　　跟据上锡过程中，板件在脱离锡面时，锡面将产生了一个表面张力，若镍层有黑焊盘存在，此表面张力及锡的重力将会将存在黑盘的锡拉落下来，从而将肉眼可见其黑焊盘的现象。　　方式：　　1）取30mm*40mm的样品，涂上免清

5、洗松香；　　2）自然凉到松香接近“干态”；　　3）在锡面上模拟波峰焊做上锡试验，板面与锡面接触的时间控制在3s左右；　　4）以板与锡面接近45度角快速将板件与锡面脱离；　　5）观察板面的上锡的上锡情况。　　图片：　　5）采用拉脱的方式：　　原理：因Ni层中有黑焊盘的存在，锡与镍层之间不能形成有效的结合，镍层上的锡在外力的左右下很容易脱落，因而采用外加的力拔锡层，观察其是否有存在锡与镍层脱落的现象。　　优点：能快速检测是否存在黑焊盘的问题。　　缺点：没法系统性的做整体的检测。　　方式：　　1）取30mm*40mm的样品，涂上免清洗松香；　　

6、2）自然凉到松香接近“干态”；　　3）在锡面上模拟波峰焊做上锡试验，板面与锡面接触的时间控制在4s左右；　　4）以板与锡面接近15度角将板件与锡面脱离；　　5）在已上锡的PAD（最好是1mm*1mm或1.5mm*1.5mm），用电锣铁焊接一根电线（注意控制焊接时间）；　　6）用固定的拉力均匀的拉电线，观察其脱落的现象，若有黑焊盘的，其脱落将是锡层与镍层分离，现象如样品四；若无黑焊盘的，其脱落将是铜箔与基材分离；　　图片：　　三、结论：　　以上方法中最直接，最有效的办法是第二种切片后SEM观察镍层腐蚀深度及宽度，其他的方式虽比较快速，但有一

7、定的不确定性，仅供同行参考。