镍环球国际客服观察

2015-05-28  浏览量:3272

背景
近年来,随着电子设备线路设计日趋复杂,焊料无铅化的日益严格,促使化学镍金工艺的研究和应用越来越受到重视并取得了新的发展。由于铜和镍具有优异的导电、导热、耐蚀性能,易于加工成型等优点,近年来在国民经济中的应用越来越广泛,但由于受到各种因素的影响, 化学镍金工艺也有难以克服的问题,镍环球国际客服就是其中之一。关于镍环球国际客服问题,国内外同行都做了许多方面的研究,尽管对镍环球国际客服控制取得长足的进步,然而对此问题的认识、理解依旧存在着较大的分歧,实际生产中镍环球国际客服问题仍是难以根除。
 

1.镍环球国际客服现象及其危害
镍环球国际客服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,及其粗糙晶粒稀松多孔,造成镍层持续发生『化学电池效应』,使得镍层不断发生氧化。
目前国内外权威机构对镍环球国际客服均没有明确的控制标准,当前在实际生产控制中,镍环球国际客服其实是一直存在的(镍环球国际客服可能是1/3、2/3的镀层厚度)。镍环球国际客服现象由轻微到严重,较轻微的镍环球国际客服在镍的晶界附近发生钉状的镍环球国际客服穿透,较严重的镍环球国际客服则是在镍表面发生了大面积的镍环球国际客服穿透,严重者则导致“黑PAD”的出现,还可能会阻止焊点的润湿,使焊点容易从镍表面分开,严重影响PCB的可靠性。


2.观察图片与测试
(1)样品预处理:

 

镍环球国际客服观察

 

(2)测试图片
 

图1.样品外观图片
 

 镍环球国际客服观察

镍环球国际客服观察
 
图2.样品剥金后SEM测试图片(25X~5000X)

使用剥金溶液将样品表面的金层溶解,使用扫描电镜观察表面形貌,发现表面严重龟裂(可能是延伸到金面的镍表面的环球国际客服裂纹),而裂痕主要沿着晶界扩散。


(3)磷含量测试


 镍环球国际客服观察

镍环球国际客服观察


(4)镍环球国际客服深度测量
  

镍环球国际客服观察

 

Au层是抗氧化层,利用Au不易氧化的特性,对电路提供良好的传导及保护。
Ni-P层是防扩散层,N i层是提供Cu、Au之间的缓冲层,避免Cu和Au互相扩散或迁移。
Cu层是基材内部的传导线路
通过观察切片样品,可知沿着晶界往Ni-P层的内部发生氧化,形成较严重的镍环球国际客服。

 

 

 


(5)磷含量对比
 镍环球国际客服观察

镍环球国际客服观察 


Spectrum C O P Ni Total
谱图1 4.66 1.38 12.91 81.05 100.00
谱图2 2.24 1.27 10.12 86.38 100.00

由EDS结果可知,镍环球国际客服处的P含量高于镀层P含量,且镀层P含量在正常范围内(7~11wt%)。

 

3. 影响镍环球国际客服的因素
一般的情况下,产生镍环球国际客服主要由于镍磷合金层中磷的含量偏低,使得整个磷镍合金层在后面的浸金过程中抗环球国际客服能力偏低,最终在浸金时产生镍环球国际客服。第二种情况是镍缸中有杂质的污染,使得镍磷合金层发生变化导致抗环球国际客服能力下降,比如有机污染(绿油后烘不良析出)、硝酸根离子等。


4. 结论

镍环球国际客服问题直至影响到焊盘的润湿性能、焊接性能,改善化学镀金的平整性仍然是PCB板的发展重点。这需要重视对镍环球国际客服水平的控制,有待于加紧制定针对镍环球国际客服测试的行业、乃至国际标准。


5. 参考标准
IPC-TM-650 2.1.1   手动微切片法
GB/T 17359-2012    微束分析 能谱法定量分析
JB/T 7503-1994     金属履盖层横截面厚度扫描电镜测量方法


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