ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold,无电镀镍浸金)是用于电路基板表面处理(Finished)的过程,一般简称为“化镍浸金板”或“化金板”,但现在广泛应用于内置于便携式电话的电路基板,也用于一部分BGA的基板ENIG。
与化镍浸金相比,这样的化镍浸金在电路基板工厂的过程中不需要通电到电路基板,也不需要在被镀的pad上引线导通,用于镀镍金的过程比较简单,产量也在倍数以上,所以生产费用也比较便宜。
但是ENIG表面处理也有缺点和问题点,例如焊接强度低,黑垫Black pad容易生成也被指责。
化学镍金的生产过程大致如下。
预处理rarr;除油rarr;水洗rarr;酸洗rarr;水洗rarr;微蚀rarr;水洗rarr;备用浸渍H2SO4rarr;活性化(pd触媒)rarr;水洗rarr;化学镍(Ni/p)rarr;水洗rarr;浸渍金rarr;回收货款rarr;水洗rarr;感光
预处理:目的是为了除去铜表面的氧化物,使铜表面粗糙化,增加后续的镍和金的附着力,进行刷子或喷砂。
微蚀刻:过硫酸钠/硫酸去除铜面的氧化层,减少预处理时刷研磨的槽深度。太深了刷痕,常常成为浸金攻击镍层的共犯。
激活:铜面不能直接启动化学镍的沉积反应,所以必须先在铜面上堆叠钯(pd)作为化学镍的沉积反应的催化剂。使用Cu的活性大于pd的原理,将钯离子还原成钯金属并附着在铜面上。
化学镍:Ni/p以阻绝铜与金之间的移动和扩散为主要作用,在后续焊接作用中与锡发生化学反应,作为生成IMC的元素起作用。
浸渍金:金的主要目的是保护和防止镍层的氧化,金在焊接过程中不参与化学反应,过量的金反而会阻碍焊料的强度,所以金覆盖镍层不易氧化即可,COBChipOn Board)打线则另当别论,金层需要足够的厚度。
电路板ENIG化镍浸金的表面处理的优点:
其表面处理可以用作COB作为击球线的基本金属。
可以重复多次reflow(焊接),一般要求至少可以耐受3次以上的高温焊接,焊接质量保持一致。
具有优良的导电性。键开启金手指可作为线路使用,可靠性高。
黄金金属的活性较低,难以与大气中的成分发生反应,因此可以防止一定的氧化和防锈能力。因此ENIG的保存期通常可以简单超过6个月以上,在仓库放置1年以上保存情况良好,只要没有生锈的问题,电路板可以经过烘烤除湿及焊接性试验确认无问题,继续使用焊接生产。
黄金即使暴露在空中也不容易氧化,所以可以设计大面积的裸垫子pad作为“散热”。
可以用作刀锋板的接触面。这个应用的镀层必须加厚一点。一般推荐镀硬金。
ENIG的表面平坦,印刷锡膏平坦度好,容易焊接。适用于BGA、Flip-Chip等细腿部件和小部件。
电路板ENIG化镍浸金的表面处理缺点:
一般来说,Ni3Sn4的焊接点强度不及Cu6Sn5,特别是要求焊接强度的部件中,有时无法承受过大的外力冲击力而有掉落风险。
由于“金”的价格节节高升,所以成本的相对比例OSP表面处理很高。
有产生“黑垫Black pad”和“黑镍”的风险,有黑垫发生后斑点强度急剧下降的问题。黑色垫子是复杂的NixOy化学式组成,其根本原因是镍表面浸没金置换反应时镍面受到过度的氧化反应(金属镍游离称为镍离子和广义上的氧化)再加上体积大金原子金原子半径144pm)的不规则堆积形成粗糙缓慢的多孔质的微粒排列,即“金”层不能完全覆盖其下方的“镍”层,使镍层与空气持续接触,最后在金层下逐渐形成镍锈,造成焊接障碍。目前,“镍化钯浸渍金((ENEPIG”的过程可以有效地解决“黑垫”的问题,但是由于其费用相对昂贵,所以现在只采用了高阶板、CSP或BGA业者。