自上世紀90年代至今，隨著(zhù)電子產(chǎn)品追求輕、薄、短、小、高頻化和數字化等因素的推動(dòng)下，化學(xué)鎳金表面處理工藝在PCB中得到迅速地推廣，這主要得益于化學(xué)鎳金層具有良好的保護性、焊接性、平整性以及優(yōu)良的電性能，因此，對比OSP(有機保護膜)、噴錫等其它PCB表面處理，化學(xué)鎳金可滿(mǎn)足更多種smt要求，被廣泛應用于手機、電腦、IC卡等諸多電子工業(yè)。

    化學(xué)鎳金（Electroless Nickel and Immersion Gold，簡(jiǎn)寫(xiě)為ENIG）又稱(chēng)化鎳金、沉鎳金或者無(wú)電鎳金，化學(xué)鎳金是通過(guò)化學(xué)反應在銅的表面置換鈀再在鈀核的基礎上化學(xué)鍍上一層鎳磷合金層，然后再通過(guò)置換反應在鎳的表面鍍上一層金。

    化學(xué)鎳金作為PCB表面處理之一，如果來(lái)料銅面異常會(huì )導致化學(xué)鎳金后出現漏鍍、甩鎳金、金面異色等品質(zhì)異常，其中的金面異色問(wèn)題通常情況下會(huì )從化學(xué)鎳金前處理方面著(zhù)手解決。而本文中所講的金面異色為金厚偏薄異色，并且異色問(wèn)題均集中在IC和BGA位置,如圖1所示。本文將就此問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并給出改善措施，終解決這類(lèi)金面異色問(wèn)題。

    二、原因分析
    2.1沉金反應原理
    當PCB板面鍍好鎳層放入金槽后，其鎳面即受到槽液的攻擊而溶出鎳離子，所拋出的兩個(gè)電子被金氰離子獲得而在    鎳面上沉積出金層，反應機理如下：
    陽(yáng)極反應：Ni→Ni2++2e-    E0=0.25V
    陰極反應：Au(CN)2-+e-→Au+2CN-    E0=0.6V
    總反應式  Ni + Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2CN-

    從以上沉金反應機理可以得出此反應屬于典型的置換反應，總反應的電位為-0.35V，在Ni和Au+的接觸便可自發(fā)進(jìn)行，理論上鎳面上完全覆蓋上一層Au之后，金的析出便停止，實(shí)際上由于金層表面上孔隙較多，故多孔金屬下的鎳仍可溶解拋出電子而金繼續析出在鎳上，只不過(guò)速率會(huì )愈來(lái)愈低，直至終止。

    2.2 金面異色原因分析

    2.2.1正常IC與異常IC鎳厚切片分析

    從以上切片鎳厚測量得出，IC異色處與正常IC位鎳厚無(wú)明顯差異，說(shuō)明造成IC異色原因不是沉金假鍍(鎳厚偏薄)引起，即此類(lèi)IC露鎳異色與鎳厚無(wú)關(guān)系。

    2.2.2正常IC與異色IC金鎳厚測量

    從以上異常IC與正常IC金厚測試數據得出，異常IC與正常IC鎳厚無(wú)明顯差距，但異常IC金厚比正常IC金厚大相差0.82微英寸，因此可以判定IC異色為金厚過(guò)薄呈現鎳的顏色所致。

    2.2.3正常IC與異色IC鎳層SEM及EDS分析

    從以上鎳面SEM及EDS分析得出，IC異色處與正常IC位鎳面晶體結構和P含量均無(wú)明顯差異，說(shuō)明造成IC露鎳異色原因不是鎳面晶體異常引起。

    2.2.4通過(guò)魚(yú)骨圖對金面異色可能存在原因進(jìn)行分析，如下圖所示。

    2.2.5原因篩選
    (1)現場(chǎng)跟進(jìn)發(fā)現同一時(shí)間、同一條件生產(chǎn)出來(lái)的板，有些板有異色，有些板無(wú)異色，因此可以排除人員、機器和環(huán)境方面的因素；
    (2)現場(chǎng)跟進(jìn)中還發(fā)現發(fā)生異色的板都發(fā)生在有BGA和IC的板上，并且異色板主要集中在雜色油墨上，因此將原因得點(diǎn)鎖定在物料和方法上。

    三、實(shí)驗驗證
    3.1實(shí)驗流程
    來(lái)料→水平噴砂處理→上板→除油→微蝕→預浸→活化→后浸→化沉鎳→化學(xué)金→金回收→下板

    3.2實(shí)驗參數
    實(shí)驗參數如下頁(yè)表3所示。

    3.3實(shí)驗方案

    四、實(shí)驗驗證結果及分析
    從下頁(yè)表4中的5組實(shí)驗結果對比得出：
    (1) 將沉金金缸金濃度提高至1.2g/L仍有異色現象，說(shuō)明金濃度不是導致IC或BGA異色的原因；
    (2) 將沉金活化時(shí)間提高至120S仍有異色現象，說(shuō)明金活化時(shí)間不是導致IC或BGA異色的原因；
    (3) 對比本廠(chǎng)沉金和外發(fā)沉金都有BGA或IC異色現象，說(shuō)明沉金藥水不是導致沉金板異色的主要原因；
    (4) 阻焊工序采用不同油墨絲印沉金后都有金異色現象，說(shuō)明油墨不是導致金面異色的原因；
    (5)在阻焊工序采用鋁片塞孔處理的板在沉金后無(wú)金面異色現象，而未采用鋁片塞孔的板沉金后均出現金面異色現象,說(shuō)明阻焊鋁片塞孔對BGA和IC金面異色有很大的改善作用；鋁片塞孔與非鋁片塞孔孔內切片對比如圖3和圖4所示。

    五、結論
    針對沉金板BGA或IC金面異色問(wèn)題，曾經(jīng)困擾我司許久，在生產(chǎn)過(guò)程中我們也進(jìn)行過(guò)很多嘗試，但均未得到完全杜絕之目的，后通過(guò)對沉金的反應原理和異常板進(jìn)行仔細分析，并且通過(guò)試板對比及量產(chǎn)驗證，終找到通過(guò)阻焊鋁片塞孔能徹底解決BGA或IC金面異色問(wèn)題。

來(lái)源：化學(xué)鎳金工藝中金面異色分析及改善