什麽是黑盤效應
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什麽(me) 是焊接黑盤效應
在封裝工藝中普遍使用銅作為(wei) 焊盤材料。為(wei) 了避免銅被氧化並提高銅焊盤的可焊性，往往會(hui) 采用各種表麵處理方法在銅焊盤上塗覆金屬層。常見的表麵處理工藝包括OSP, 化學鍍鎳金等。而化學鍍鎳金通過在銅焊盤上進行化學鍍鎳，然後將鍍鎳後的焊盤浸入金水中通過置換反應實現鍍金。金層能夠保護鎳層免受氧化。
化學鍍鎳金工藝存在黑盤的風險。形成原因是因為(wei) 鎳原子半徑小於(yu) 金原子半徑，導致沉金後表麵晶粒粗糙。鍍金液會(hui) 滲透到鎳層發生界麵反應並腐蝕鎳層。腐蝕後的鎳原子會(hui) 持續氧化，生成可焊性差的氧化鎳。由於(yu) 氧化鎳顏色發黑發暗，因此稱作黑盤。此外，當金層形成時鍍金液中的金離子會(hui) 吸收鎳層電子，並使鎳離子釋放出來（圖1）。由於(yu) 鎳層會(hui) 含有一定比例的磷(7-10%)，隨著鎳離子的釋放，鎳層表麵會(hui) 形成富磷層。富磷層與(yu) 銅焊盤的連接性很差，在焊接後容易受外力影響導致焊點失效。
圖1: 置換反應生成金層的原理
化學鍍鎳金工藝所生成的金層厚度很薄，通常隻有0.05-0.1μm。如果浸金過程時沒有準確控製時間和溫度，會(hui) 造成金層厚度不均勻而導致焊盤被腐蝕。如果金層過厚，黑盤發生的可能性就會(hui) 加大。而金層過薄，則鎳層更容易受到鍍金液的腐蝕。如圖2所示，鎳層出現的黑色裂紋表明鎳層受到了嚴(yan) 重的腐蝕。最外圍的金鍍層不會(hui) 發生明顯顏色變化，所以難以從(cong) 外觀上進行判定是否出現黑盤。加熱焊接時金層會(hui) 迅速溶解到焊料中，而暴露的氧化鎳不能與(yu) 錫形成金屬間化合物。黑盤會(hui) 使焊盤可焊性變差，脆性加強和抗疲勞能力減弱，從(cong) 而導致元器件失效。
圖2: 鍍鎳層SEM圖
雖然難以通過外表發現是否出現黑盤，但可以針對鍍液浴進行常規維護，並且控製溫度確保鍍層正常。還可以實施監控鍍液的PH值，確保腐蝕性在可接受範圍。
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