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化镍金焊接后产生黑垫的原因探究
中图分类号：g633.8 文献标识码：a 文章编号：
化学沉镍金是一种表面涂层，它能让大多数的组装的要求,它具备抗氧化功能和十分平整的pad表面,能广泛用于电子和通讯领域有，用途也有很多。不过化镍金在焊接后有黑垫问题
，这个问题让药水供应商、pcb制造商和下游的smt客户一直很困扰，目前就化镍金焊接后黑垫产生原因这一问题，在pcb业界的定义比较模糊，本文将分析及探讨化镍金板焊接后出现黑垫产生的原因，通过在试验中对比进行。 1 前言
化学沉镍金是一种表面涂覆的工艺，它是在表面贴装技术的发展后跟着发展出来的。当代繁杂的印制板成品的表面需要具备很多种用途，所以在它生产的过程中，不但要求其焊垫要是小孔、细线、平整的，而且还要求其可焊性、表面的结合性和低的接触电阻良好。化学沉镍金是一种表面涂层，它能让大多数的组装的要求,它具备抗氧化功能和十分平整的pad表面,能广泛用于电子和通讯领域有，用途也有很多。不过化镍金在焊接后有黑垫问题
，这个问题让药水供应商、pcb制造商和下游的smt客户一直很困扰，目前就化镍金焊接后黑垫产生原因这一问题，在pcb业界的定义比较模糊，本文将分析及探讨化镍金板焊接后出现黑垫产生的原因，通过在试验中对比进行。 2 分析镍腐蚀产生的原理
在化学反应时金沉积与镍溶解一起产生生置换反应，在界面被金层密封导致无镍可溶的同时金层的沉积也会停止。不过因为金层的疏孔很多，只要结构不密实还是可以进行缓慢的反应，在某些因素影响下金水的活跃性会过度，这种情况会导致局部镍面不规律的过度氧化，就算沉上金层，它和底镍之界面间也已经早就有一些很坏的氧化物存在了，如果继续恶化就变成了黑垫。 3 试验分析过程
3.1镍腐蚀的影响与镍厚不同有关：
将不同镍厚的镍面sem进行比对以后可以得出，如果沉镍的时间越长，那么晶格也就越大，这样就可以减少金置换的时候对镍晶粒间的腐蚀。
3.2 在金置换过程中不同镍厚对它的影响
在不同镍厚的条件下，在对相同沉金厚度额镍面sem比对后可以看出，随着时间的增长镍面结晶也同时增长，晶格也随着变大，镍面就越趋于平整。
3.3 镍面腐蚀的程度与不同金厚的关系
在不同沉金厚度的情况下，对相同镍面sem对比后可看出，金层随着沉金时间的变长也变得越厚，而镍面腐蚀也相应加剧。 3.4镍面腐蚀受金缸金浓度的影响
沉金的时间：4.5 min 温度保持：85 ℃ ~ 88 ℃，金厚的范围：0.05 μm ~ 0.075 μm。
3.4镍面腐蚀受沉金沉积速率的影响
通过实验发现金随着沉积速率变快，镍面所受到的腐蚀就越严重。 4 试验总结
（1）镍金属的层如果厚度越厚，那么镍晶格就会越大，则镍的面平整度就会更加好，因此，镍金属在进行置换的过程之中，金水对于镍晶粒之间的攻击的概率就会更加的小，而镍面的腐蚀性就会降得更加低。因此，为了保证镍层能够有足够的厚度，我们建议在进行生产的时候，镍的厚度层一定要保持在4 μm的点之上，这是因为，如果镍的厚度不足的时候，它的瘤狀结构在起伏上的落太大，这样会使得金水对于镍面的攻击的程度变得更加猛烈，有时甚至会使它穿过镍的层从而达到达到铜面之上，进而影响到后续的客户的焊接效果。
（2）在置换的反应之中，金水的活跃过度，而对镍层造成猛烈的攻击，导致在镍金的界面之中形成各种各样的黑垫的严重后果，金层的厚度在一般的情况之下，以0.025 μm 至 0.0625 μm的时候是比较好的状态，不然会不会有益反而会有害，金层如果太厚的话当然是来自于镍曾经遭收到很强烈的攻击，这刚好正是形成黑垫的最主要的原因。
（3）沉金的时间如果越长，则会导致金层的厚度有所增加，进而使得金水对于镍面的刺入的过程之中的腐蚀性会有所加剧；因此，为了能够将金水对于镍层的攻击程度降低，我们建议金层的厚度，最好要求控制于0.025 μm 至 0.0625 μm这个范围之内，与
此同时，为了能够符合金的厚度要求，我们认为，应当通过调节金缸的ph值以及金的温度，以能够达到对于金的厚度的要求，并且要尽可能地缩短沉金的时间，从而降低金水对于镍层的攻击程度，所以会导致镍层受到腐蚀。
（4）金缸的浸金建浴剂，沉积的速率如果越快，那么则会加剧镍面的腐蚀，我们建议，最好选择镍槽的药水和金槽的药水之间有着良好的搭配，并且具有温和性的半还原、半置换的浸金的建浴剂。 （5）金缸拥有的金的浓度对于镍面的腐蚀性的影响并不是很大，如果金槽里金的浓度太过于低的话，那么为了保证置放反应能够正常的进行，阳极所进行的反应的趋势会当然地加剧镍面的腐蚀程度，与此同时，会影响到pcb板的可焊接程度，因此，我们建议，金缸的金浓度最好要控制在0.8 g/l的程度左右。 5 结论
（1）在经过试验以后，可以分析得出以下结论，金缸沉积速率是否过快、沉金的厚度、镍层晶格结构这些因素是影响化镍金板焊接之后是否产生黑垫的重要原因，与金浓度无关。
（2）通过nicholas的研究报告我们可以看出大面积的镍面腐蚀是导致焊点强度不够的最重要原因，如果只是较浅或者小区域的镍面腐蚀就不会有焊点的信赖性问题。
（3）是否有信赖性的问题在当下能查阅的研究文献中都没有明确的制定出镍面腐蚀在多少的深度內的标准，但是从nicholas的报告中可以看出较轻程度的腐蚀是子在镍层厚度的1/4以下，可做
为参考的是kuldip的报告中所指出的腐蚀深度最好小于镍厚的30%。