什么是化学镍钯金工艺
在高端 PCB 制造里, 存在着一种位居主流地位的表面处理工艺, 它被称作化学镍钯金, 并且被英文简称为 ENIg。在猎板担任 PCB 制程工程师的这些年份当中, 我所接触频次最多的工艺类型, 便是这类工艺。它拥有着这样的核心要点, 即在铜的表面之上, 依照顺序一点一点地沉积出一层镍层, 而后再沉积出一层金层, 这一过程所达成的效果是, 既能起到保护铜面不被氧化的作用, 又能够提供良好的利于焊接的性能。
此工艺最为显著的优势在于其归属于平整型表面处理范畴, 格外契合细间距的SMT贴片所需。倘若你所设计的是高密度互连板或者IC封装基板时, ENIg近乎是必然的选择项。
工艺流程拆解
就猎板的生产线而言, 完整状态下的ENIg工艺涵盖着下述几个重点环节:
首先进行的是, 微蚀处理这一工序, 其作用在于, 使铜面得以活化, 进而让后续的化学沉积, 能够均匀地附着, 我们所采用的是, 过硫酸钠体系, 蚀刻量被控制在, 0.5到1微米的范围之间。
第二步: 进行酸性除油操作, 以此去除铜面残留下来的有机污染物, 进而保证后续活化效果能够保持稳定状态。此一步骤虽然表面听起来好像颇为简单, 然而在实际生产期间却常常会由于药水浓度出现偏差的缘故而导致出现大批量的问题。
第三步, 进行活化处理, 此步骤所运用的是钯盐活化液, 旨在于铜面构建起充足的催化中心, 在我们猎板的出货标准里, 针对这个环节存在着严格的管控要求, 钯含量务必保持在工艺窗口的中上位置。
第四步是进行化学沉镍, 这乃是整个工艺里最为核心的环节, 镍层的厚度直接关乎产品的可靠性以及使用寿命, 我们所要求的镍层厚度通常处于2到5微米之间, 倘若太薄就容易出现穿孔情况, 要是太厚又会对焊接质量产生影响。
第五步: 进行化学沉钯操作。钯层具备这样的作用, 即取代镍层从而成为焊接期间的催化层, 同时又能对镍和金之间的扩散起到阻挡作用。这一层的厚度一般处于0.05至0.15微米这个范围之内。
第六步, 进行化学沉金, 最后镀上一层薄薄的金, 这金层能起到保护钯层不被氧化的作用, 金层厚度一般控制在0.02微米到0.05微米。
猎板的制程能力提升
在过去不少年份里, 猎板用于ENIg工艺的制程能力有了显著提高, 我们导入了在线SPC监控系统, 针对每一槽药水 的成分, 关于其温度, 以及pH值展开实时跟踪, 一旦参数出现波动, 系统便会自行报警并且进行调整, 这大幅度降低了批次不良率。
在出货标准这块儿, 我们构建起了更为严格的检验规范, 除常规的焊接性测试与盐雾试验之外, 还增添了金镍界面扩散的检测项目, 借助SEM截面分析, 我们能够清楚看到镍钯界面的扩散情形, 保证产品在长时间使用时不会出现黑盘现象。
于生产线上, 我们安置了AOI光学检测系统, 该系统可自行辨别金面缺陷, 诸如划伤, 像露铜、针孔之类常见问题它都能识别, 此系统的引入致使出货品质产生了质的飞跃。
实际选择建议
从工程实践来看，选择ENIg工艺需要考虑几个关键因素。
要是你的产品属消费电子类, 对成本颇具敏感性, 且还需要具备良好的可焊性, 这样的话, 化学镍钯金便是一个挺不错的选择, 它于价格与性能之间达成了较为良好的平衡。
要是属于通信设备或者汽车电子这类具备高可靠性的产品, ENIg同样是适用的。然而, 建议在进行设计的阶段就把金层厚度的要求给明确下来，以此来防止后期因为焊接工艺出现变化进而产生问题。
另外要提醒的是, ENIg工艺于存储环境是有一定要求的, 镍层一旦暴露便极易氧化, 建议做完后应当在三至六个月内去完成焊接 , 要是存储时间比较长, 那就得采用防潮包装以及干燥剂予以保护。
未来发展趋势
电子产品朝着更小的方向发展, 电子产品朝着更薄的方向发展, 电子产品朝着更高密度的方向发展, 在此情况下, ENIg工艺持续演进。薄金工艺成为新的技术方向, 薄镍工艺成为新的技术方向, 这种新方向能满足细间距器件的焊接需求, 并且能降低成本。
我于猎板的工作经历, 使我深切体悟到, PCB表面处理工艺的挑选是一门学问, 它并不仅仅实属一个关于表面处理的问题, 更关联到整条供应链的品质管控。期望这篇有关化学镍钯金工艺的分享, 可助力正在研习PCB制造的学子们构建起更为明晰的认知。未来, 伴随技术持续进步, 我期盼目睹更多出色的工程师投身此领域精耕细作, 去促使整个行业朝前发展。