ENIG表面處理是什麼電路板?有何優缺點?

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold,無電鍍鎳浸金),

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold,無電鍍鎳浸金),是一種用於電路板表面處理(Finished)的製程,一般簡稱之為「化鎳浸金板」或簡稱為「化金板」,目前廣為應用於手機內裝的電路板上,有些BGA封裝IC的載板也會使用ENIG。

ENIG的外觀很容易辦認,就是在電路板的表面可以看得到有金色的焊墊(如文章最前面圖片所示),其實還有另外一種「電鍍鎳金」板也會呈現出金色的焊墊,但現在金子貴得很,除非特殊需要必須用到比較厚的金層或是硬金,否則看不太到電鍍鎳金板了。







相較於電鍍鎳金來說,這種化鎳浸金在電路板廠的製程當中不需要在電路板上通電,也不需要在每一個待電鍍的焊墊(pad)上拉一條導線接通才能鍍上鎳金,因此ENIG製程相對簡單,產量也是電鍍鎳金的倍數以上,所以生產費用相對來說也就比較便宜。

不過ENIG表面處理也有其缺點及問題,比如說焊接強度偏低,容易生成黑墊(Black pad)品質問題也常為人所詬病。

化學鎳金的生產流程大致如下:

前處理→除油→水洗→酸洗→水洗→微蝕→水洗→預浸(H2SO4)→活化(Pd觸媒)→水洗→化學鎳(Ni/P)→水洗→浸鍍金→金回收→水洗→烘乾

  1. 前處理:目的在刷磨或噴砂以去除銅表面的氧化物並糙化銅表面以利增加後續鎳和金的附著力。
  2. 微蝕:過硫酸鈉/硫酸以去除銅面的氧化層並降低前處理時刷磨所造成的溝痕深度。過深的刷痕經常成為浸金攻擊鎳層的幫凶。
  3. 活化:由於銅面無法直接啟動化學鎳的沈積反應,所以必須在銅面先上一層鈀(Pd)來當作化學鎳沈積反應的觸媒。利用Cu的活性比Pd大的原理,使鈀離子還原為鈀金屬並附著於銅面上。
  4. 化學鎳:Ni/P,其主要作用為阻絕銅與金之間的遷移(migration)與擴散(diffusion),並作為與後續焊接作用時與錫化學反應生成IMC的元素。
  5. 浸鍍金:金的主要目的在保護並防止鎳層氧化,金在焊錫的過程當中並不會參與化學反應,過多的金反而有礙焊錫的強度,所以金只要夠覆蓋住鎳層使之不易氧化即可,如果要作COB (Chip On Board)打線就另當別論,因為金層要有足夠的厚度。

    相關閱讀:
    零件掉落與電路板鍍金厚度的關係
    浸金及電鍍金在電路板焊接中所扮演的角色

如果你想更詳細的了解ENIG的整個製程,可以參考這篇文章,還有影片可以加深印象:[影片]電路板生產線製程簡介(PCB Production Process)

電路板ENIG(化鎳浸金)表面處理的優點:

電路板ENIG(化鎳浸金)表面處理的缺點:


延伸閱讀:
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按鍵金手指上的綠色污染物是什麼?
整理幾種常見PCB表面處理的優缺點
何謂硬金、軟金、電鍍金、化金、閃金?

訪客留言內容(Comments)

請教一下熊大
不曉得您有沒有碰過PCB焊墊局部拒焊的狀況?(不定點,多為R/C/L)
PCB焊墊幾乎不吃錫, 但該位置的零件吃錫,
雖為偶發, 但客戶一直質疑為我SMT製程問題, 令人困擾.

馬克,
你所提到的問題有兩個可能,這兩個問題都與熱能有關:
1. ENIG焊墊表面輕微氧化。氧化的焊墊表面將會需要更多的熱能。
2. 熱傳導問題:如果零件的熱傳導比焊墊的熱來得快,那麼錫膏將會被吸到零件腳,這也與零件腳的焊接表面處理與所使用的錫膏有關系,如果零件較為純錫,就比較容易發生這樣的問題。
建議你參考這篇文章整理SMT回流焊接缺點、可能原因及其對策

若沒有上件的需求則PAD不上錫,那麼PAD之後發生氧化的狀況,是否對產品有所影響

PY;
這個要看你的板子焊墊的目的是做什麼而定了?如果是作為接觸之用,就會造成接觸不良,依使用環境而定氧化程度不一定。如果只是原本應該上零件的地方,某些地方沒上件,通常沒有太大的關係。總之要視實際狀況而定。

請教一下熊大:

我們4″ wafer 廠也有做化鎳鍍金的製程(雖然跟PCB可能有些地方不一樣),但最近遇到一個case想請教:

鍍金的時候,如果鍍浴剛建立好,此時的晶片浸下去可以鍍得較厚的金層,色澤也較明顯有橙黃色;但隨著鍍浴長時間使用,晶片鍍得的金層會越來越薄,色澤也偏淡,因此被客訴@@

目前我們長官想要建立一個補金程序,定義每使用多少次鍍浴要添補一定量的金.但是遇到一個難題是,怎樣可以偵測鍍浴中的金量並據此來認定需要補金的時間點??

(小弟初接觸此領域,只知道鍍浴控制pH值使用檸檬酸跟氨水,可是這兩個物質以及pH值看起來無法直接反應出鍍浴內的金量,不知是否還有什麼可以做為偵測的參數??)

Huang,
這個建議你去詢問賣給你的金渡液的廠商,看他們是如何檢驗自己的金濃度,應該就會有答案了,或是去問設備商也可以。

HI! 您好! 最近有一個case 讓我很confuse,由於我目前用到一種FemtoFET™ Surface Mount 的零件,其零件相當小 最小的PAD 大約為0.2mm X 0.25mm 的大小,而焊接的良率仍無法滿足客戶的需求,其不良的現象是 與 元件PAD共接面 共金效果不佳,似乎會呈現假焊的現象。並且將假焊的零件拆下,元件PAD表面會呈現發微微深黑的現象,並且不再容易上錫。請問工作熊 有遇到類似案例嗎? 是否與所謂的黑鎳相關? 我們目前用的是化金的板子,但是發黑的位置不是在PCB版的PAD而是元件本體PAD上。

Simon,
1. 建議你先確認零件上焊接用的鍍層是什麼金屬,不同的金屬鍍層會使用不同的方式讓鍍層黏附在零件上,也會影響焊錫效果與重焊性。比如說鍍錫或鍍金就與鍍銀不一樣。
2. 從你的問題描述,你已經認為問題出在零件上了,如果是零件問題,首先要確認是否有氧化的情形,可以拿同一Date-code的零件是作焊性。另外,建議可以將不良品送分析,看看有沒有生成IMC層來判斷。其次,要確認你的零件有沒有受潮,檢查自己的儲存環境與車間的溫度及濕度是否在控。


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