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PCB沉金工藝流程簡介 檢測

  • 發(fā)布時間:2025-05-29 16:04:39
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PCB沉金(ENIG)工藝中的檢測環(huán)節(jié)是確保鍍層質(zhì)量、可靠性和一致性的核心手段,貫穿于整個工藝流程。以下是沉金工藝各階段的關(guān)鍵檢測項目及方法詳解:


一、前處理階段檢測

  1. 銅面清潔度檢測

    • 目的:確保銅面無氧化、油污、指紋等污染物,保證鍍層附著力。

    • 方法

      • 水膜試驗:滴去離子水于銅面,觀察是否均勻鋪展(連續(xù)水膜≥30秒為合格)。

      • 硫酸銅點滴試驗:檢測微蝕后銅面活性(均勻發(fā)黑為合格)。


二、沉鎳階段(化學(xué)鍍鎳)檢測

  1. 鎳層厚度

    • 方法:X射線熒光光譜儀(XRF)非破壞性測量(標準:3-6μm)。

    • 關(guān)鍵點:測量焊盤、孔壁等關(guān)鍵位置,避免過薄(焊接脆裂)或過厚(應(yīng)力裂紋)。

  2. 鎳層磷含量

    • 目的:磷含量(7-9%)影響耐蝕性及焊接性能。

    • 方法:能量色散X射線光譜儀(EDX)分析。

  3. 鎳層均勻性

    • 方法

      • 切片分析(Cross-section):觀察孔內(nèi)鎳層覆蓋是否完整(避免“狗骨”現(xiàn)象)。

      • 微蝕后色差對比:微蝕銅面后,觀察鎳層色差判斷均勻性。


三、沉金階段(置換金)檢測

  1. 金層厚度

    • 方法:XRF測量(標準:0.05-0.15μm)。

    • 注意:過薄導(dǎo)致孔隙率高,過厚增加成本且可能引起焊點脆化(金脆)。

  2. 金層外觀

    • 目檢/AOI:檢查顏色均一性(金黃色)、無露鎳、發(fā)黑、污漬、劃傷等缺陷。

  3. 孔隙率測試

    • 方法

      • 電圖形法(如IPC-4552):通過電解顯色檢測針孔(藍色斑點表示鎳層暴露)。

      • 硝酸蒸汽法:暴露鎳層后觀察變色點數(shù)量。


四、后處理階段檢測

  1. 潔凈度測試

    • 離子污染度(ROSE測試):測量清洗后板面離子殘留(標準:≤1.56 μg/cm² NaCl當量)。

    • 表面有機污染:FT-IR紅外光譜或接觸角測試。

  2. 干燥度驗證

    • 濕度指示卡:包裝內(nèi)濕度監(jiān)控(要求RH<10%)。


五、最終出貨前可靠性檢測

  1. 可焊性測試

    • 焊球試驗(Solder Ball Test):焊料在鍍層表面應(yīng)均勻鋪展,無收縮。

    • 潤濕平衡測試:量化潤濕力與時間(標準:IPC-J-STD-003)。

  2. 附著力測試

    • 膠帶法(Peel Test):3M膠帶粘貼后撕離,金層無脫落。

  3. 熱應(yīng)力測試

    • 熱循環(huán)(TCT):-55°C至125°C循環(huán),驗證鍍層抗熱疲勞能力。

    • 回流焊模擬:3次以上288°C回流,檢查鍍層起泡或剝離。

  4. 黑盤(Black Pad)專項檢測

    • 目的:識別鎳層過度腐蝕導(dǎo)致的焊接失效隱患。

    • 方法

      • SEM/EDS截面分析:觀察鎳磷層晶界腐蝕及磷富集。

      • 焊點剪切力測試:力值異常下降提示黑盤風(fēng)險。


六、過程監(jiān)控與槽液分析

  1. 沉鎳槽監(jiān)控

    • 鎳離子濃度:滴定法或電位滴定。

    • pH值/溫度:實時監(jiān)測(pH 4.6-5.2,85-90°C)。

    • 次磷酸鈉還原速率:定期化驗防止老化。

  2. 沉金槽監(jiān)控

    • 金含量:原子吸收光譜(AAS)。

    • 鎳污染:金槽中鎳累積>50ppm需更換。


檢測標準依據(jù)

  • IPC-4552:ENIG鍍層性能及厚度規(guī)范。

  • IPC-A-600:PCB外觀驗收標準。

  • IEC-60068:環(huán)境可靠性測試方法。


常見缺陷與檢測對應(yīng)關(guān)系

缺陷現(xiàn)象 檢測手段 根本原因
焊盤發(fā)黑(黑盤) SEM截面+焊點剪切力測試 鎳層過度腐蝕/磷含量異常
金層起泡 膠帶附著力測試+熱應(yīng)力試驗 前處理不良/鎳層污染
焊接潤濕不良 潤濕平衡測試+表面污染分析 金層孔隙率高/有機殘留
金手指變色 外觀檢查+孔隙率測試 后處理水洗不徹底

關(guān)鍵控制建議

  1. 實時監(jiān)控槽液參數(shù)(溫度/pH/濃度),避免批量異常。

  2. 首件檢驗必須包含厚度、外觀、可焊性。

  3. 黑盤預(yù)防:嚴控沉鎳時間/溫度,避免過度活化。

  4. 高可靠性產(chǎn)品增加100%XRF測厚+抽樣切片分析。

通過系統(tǒng)化的檢測策略,可顯著提升ENIG工藝良率,確保PCB在苛刻環(huán)境下的長期可靠性。

THE END

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