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這是什麼?電路板按鍵線路的金手指上出現了綠色污染物
之前在Facebook上工作熊有跟大家分享過這張月球表面照片,喔!不是,這是一張ENIG表面處理的電路板,在經過了高低溫及高濕的環境測試(Environmental Test)後,按鍵金手指的表面上居然長出了一些大小不一的綠色汙染物。
一開始我們懷疑可能是「銅綠」從浸金層(IG, Immersion Gold)的底下露了出來,不過在經過EDX分析後,最後證實是碳水化合物的有機物汙染所致,推測最有可能是手指的汗漬污染,或是氯鹽類的汙染。
ENIG表面處理的板子最外層為「金」,下面為「鎳」層,再下面才是「銅」層,如果是銅綠,表示銅必須要同時穿過金層及鎳層,也表示金層及鎳層同時都沒鍍好。
其實會這樣假設是因為污染僅出現在一、兩個按鍵金手指的地方,而不是全部的金手指都有這樣的問題,而且放了六台機器進去做環測,只有一台有出這樣的綠色污染問題。
用EDX打了有異物沾污的位置,發現其成份有C(碳)、O(氧)、Cl(氯)、Ni(鎳),沒有打到金(Au)的成份。其中C及O都有偏高的現象。不過工作熊個人蠻好奇的,印象中Cl好像都會伴隨Na?
用EDX相對打了無異物沾污的地方,發現其成份有C(碳)、O(氧)、Ni(鎳)、Au(金),少了氯(Cl)的成份,這樣算正常吧。
鎳(Ni)的成份分析:
在化鎳浸金(ENGI)的製程裡,其表面金層會有一定的疏密度, EDS是靠X-ray照射在物質表面並從其反射的光譜量進行表面元素分析,當 X-ray打在表面時金(Au)面下的鎳(Ni)會有部分反射是很正常的事,所以EDS(靠光譜進行分析)的時候會出現一些Ni。但是Ni的比率如果太高,就表示其表面金已經被吃掉一大部分。
金(Au)的成份分析:
金(Au)是正常金面的分析中應該出現的物質,看污染物的成份中並未發現到Au,表示Au應該被污染物所覆蓋,或已經不存在了。
氯(Cl)的成份分析:
Cl在PCB的製程中會使用含氯離子的酸性蝕刻液,基本上在PCB的製程中會有大量的清水把所有的化學物清洗乾淨,而且Cl元素基本上不應存在ENIG的板子表面,比較大的可能應該是來自外部的污染物,如手汗中含有KCl或者NaCl。
碳(C)及氧(O)的成份分析:
其實只要與環境接觸,用EDX多多少少都會打出C及O,因為空氣中有很多的有機物雜質,多少都會沾附在目標物上,但是如果C及O佔比過大就表示有氧化發生,至於多少叫多?這是比較出來的,這也說明為何我們要同時打一個有問題及一個正常的位置。
使用橡皮擦嘗試對污染物質進行處理,發現這些污染物可以被橡皮擦清除,而且在污染物清除後,下面還露出了原有的金層。
以目前的情況分析結果,只能先假設是外來的汗漬沾污所造成的異物。
後記:
其實工作熊心理一直有個疑問,如果要將之歸罪為手汗漬引起的汙染,為何EDX打不到Na元素,汗漬污染應該是NaCl,綠色的汙染物或許可以被認定為NiCl2,一般來說鎳的鹽類大都呈現出綠色,如氧化鎳(NiO)、氫氧化鎳(Ni(OH)2)及氯化鎳(NiCl2)都會呈現出綠色的樣貌,個人還是有點懷疑是浸金層沒有將鎳層覆蓋完全所造成,下回如果再碰到類似的問題可以來做切片看看其沾污處的鍍金層與鍍鎳層有無異常。氯(Cl)元素則可能是清洗板子所用到的鹽酸(HCl)殘留,躲藏在金層的瘤狀物之間,當然也不排除有助焊劑(Flux)污染。(個人意見啦!當然這是後來工作熊查詢了許多資料並詢問了公司以外的專家所產生的疑問)
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訪客留言內容(Comments)
// Begin Comments & Trackbacks ?>依現場、現物、現地觀察法。在化金製程前之網版印刷,印刷有異物或異常..等等,是否經退洗後(此點很重要:退洗之化學藥劑,有那些成份,這點也可以試者去了解);經圖片上所顯示異常,應可確定是scam(英文字我已忘記了,好像拼錯了)。
隨便拿一塊化金報廢板,是完全沒有上綠漆過的,故意去不清洗乾淨;這邊附帶說明一下:上綠漆後,有二種退洗過程,一種是印刷不良,經烘烤後直接退洗,一種是:經曝光後,因對位不良退洗,最好採曝光後退洗之板子,故意清洗某一區域且是不乾淨的,然後重新跑流程:上綠漆→烘烤→曝光(對位)→顯影→烘烤→化金…,大概答案就出來了
另一方式,直接在異常點上作切片,然後再用SEM放大倍數,看出是否有綠漆成份或退洗藥劑成份,大概答案就出來了
另外在業界,退洗後一定經P8站別小姐檢查OK後,再重新上綠漆;PCB每塊板子都有data cood,去調退洗記錄及p8站檢查記錄,大概就可對照出來了
1、若是懷疑綠漆退洗在重工,直接看板面防焊與ENIG交接處可看的出來,防焊重工對準度不會剛剛好不是露銅要不然多蓋(會有兩段色差)
2、一般大廠化金完板子都直接報廢(退洗風險性太高)
有關於綠色污染物部份,應該有兩個方向可查
1、成型後水洗未乾疊板
2、化金後有走酸未清洗乾淨
1.綠漆退洗造成的異常比較不會是單點異常,若真的是綠漆退洗不乾淨,在銅面應該會造成保護層,進而妨礙化學鎳金沉積,看到的現象會不一樣。
2.如果異物可移除,是否有機會用別的儀器做進一步分析?
3.EDX分析結果幾乎都會有C.O, 一般我會視為背景元素。
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請教此case是否經過防焊(上綠漆)製程後,經退洗之板子?