化学镍金与电镀镍金表面处理焊盘的比较研究

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1、化学镍金与电镀镍金表面处理焊盘的比较研究罗道军贺光辉中国赛宝实验室广州510610，luodj@ceprei.com摘要本文对比分析了化学镍金处理的焊盘与电镀镍金处理的焊盘的形貌、结构以及润湿性能差异，并给出了使用这两类表而处理的优缺点以及针对相应问题的预防控制措施。关键词：化学锐金电镀镍金表而处理引言由于化学镍金（ENIG）表而处理以及电镀镍金表而处理的突出的可焊性好和平整度好的优点，使得越来越多的电子产品使用镍金表而处理的PCB。M时由丁使用镍金镀层的焊盘讨以邦定的M时还可以耐高溢的老化，甚至在无铅工艺条件下讨以经

2、过2〜3次的焊接后，未焊接的焊盘仍然可以保持很好的町焊性。血价格相对低廉的有机助焊保护膜（OSP）和热风整平处理（HASL）的合金可焊性涂层由于其不耐高溫老化或是平整度不能满足円益增长的细间距安装的耍求。因此，随着屯子产品的小型化与无铅化以及人们对高讨靠性的耍求，镍金表而处理焊盘的印制电路板的使用将越来越广泛，但是选用化学镍金还是电镀镍金的表而处理,哪个更合适呢？本文将探讨化学镍金与电镀镍金的差奸以及各Pl存在的可靠性风险,以及预防风险的措施。1化学镍金与电镀镍金的基本工艺化学镍金最大的优点之一就是工艺相对简单，只需使

3、用W种失键的化学药水，即含有次磷酸盐与镍盐的化学镀液与酸性金水（含有KAU（CN）2）。工艺一般先经过酸洗、微蚀、活化、化学镀镍、清洗、浸金等过程，矢键的步骤是在铜焊盘上A催化化学镀镍，通过控制时间和温度以及pH伉等参数来控制镍镀层的厚度；再利用镀好的新鲜镍的活性，将镀好镍的焊盘浸入酸性的金水中，通过化学置换反应将金从溶液中置挽到焊盘表而，而部分表而的镍则溶入金水中，这样只耍置换上来的金将镍层完全蒗盖，则该置换反应自动停止，清洗焊盘表而的污物后工艺即讨完成。这就是说化学镍金的丄艺相对容幼控制，这时的镀金层往往只有约0.

4、03〜0.1微米的厚度，且各种形状或各部位的镀层厚度都均匀一致。电镀镍金是通过施电的方式，在焊盘的铜基材上镀上一层低应力的约3〜5微米的镍镀层，然后再在锐上镀上一层约0.01〜0.05微米的薄金，在电镀液一定的情况卜，通过控制电镀的时间来实现对镀层厚度的控制。其它的工艺环节如清洗、微蚀等基本与化学镍金的无异。化学镍金与电镀镍金做的工艺最大的差异就在镀液的配方以及是否需耍电源。对于涂了阻焊膜的裸铜板通常不容易使每个需耍镀的区域都加上电了，则这时只能使用化学镀。无论是化学镍金或是电镀镍金，对用于焊接的镀层的实质言，真正需耍

5、欠注的是镍镀层，因为真正需耍焊接形成金属间化物的是镍而不是金，金仅仅是为了保护镍不被氣化或腐蚀，金层在焊接一开始就溶解到焊料之中去了。W此，组装丄艺前加强对各镀层表而处理的质量检查或控制是非常必耍的。由于工艺的差奸，导致了W种镀层质量的差异、特別是在结构、硬度、可焊性等方而存在明显的不M。2试验研究本文选择了生益电子提供的化学镍金以及电镀镍金处理的手机主板各一批，使用XL.30&DX-4I型兮的扫描电镜和X射线能谱仪(SEM&EDS)分别观察了两种工艺所生产的镍金镀层的微观结构；M时使川SAT-5100的⑴丸•性测试仪

6、依照IPC/J-STD-003B标准测试这两种类型的PCBW•盘的卩TW•性；再川型兮为430SVA的显微维氏硬度计來分析比较化学镍金与Hi镀镍金的镀层的硬度差异；卜*一步将扩人研究样品的范围，丼使川XRD对镀层的结晶状况进行分析，主要关注导致可焊性差异的原因。3结果与讨论3.1外观及结构的差异川电镜在不同倍率下分别观察化学镍金与电镀镍金镀层的表側结构差异•。由于迕焊接时真正形成合金层的是金下而的镍层，因此川温和的氘化物蚀金水去除金层(不腐蚀镍层)再川电镜观察并比较两种工艺条件所获得的镍镀层的微观状况。图1是不同放大倍

7、数下金锻层表曲'的电镜照R，N*见化学镍金与电镀镍金冇显著的不同，前者冇明显的不定形的结晶顿粒结构，P者则结晶细腻平滑。去金P镍镀层的外观结构与去金前的类似，见图2。造成这种结构的差异的原因与镀层的形成机理不同冇失，化学镍金是通过自催化反应的方式沉税上去的镍底层，S换反应沉积底金层，化学反应产生的沉积层一般结晶颗粒人而呈不定形的非晶态。而电化学反应沉积的镀层结晶细腻而规则。X5(x)化学镍金，金镀层结构X5()(X)化学锞金.金锼i结构AccVSpotMagnDotWDExp1i60

8、imIOOkV3.O500xSE1

9、011YUANAuFACE-1X500电镀锞金.金镀芎结构AcxVSpotMagnDotWDExpI1bpm100kV306000xSE1011YUANAuFACE-4X5(KM)电镀镍金，金镀层结构罔1不M倍率下化学镍金与屯镀镍金的金镀层表面结构形貌的SEM照片化学镍金的镍镀层外观（X2000）电镀镍金的镍镀层外观（X2000）