ENIG鍍金層對SAC305錫膏焊接的影響-深圳市福英達
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為(wei) 了保護PCB焊盤免受氧化影響，往往需要進行表麵鍍層處理。ENIG是一種高效的表麵處理手段，通過依次在焊盤上鍍上鎳層和金層，很大程度起到抗氧化作用。業(ye) 界對鍍鎳層的普遍共識是鎳可以有效地減緩Sn原子和Cu原子的擴散，從(cong) 而減少金屬件化合物（IMC）的厚度。不少人認為(wei) 鍍金層會(hui) 影響焊料在焊盤上的潤濕性，但相關(guan) 研究較少。
為(wei) 了深入了解ENIG鍍金層的厚度對潤濕性的影響，Wang等人使用了SAC305錫膏在ENIG-Cu焊盤上進行了回流焊接測試，並分析Au層厚度對焊接效果的影響。測試焊盤上的Ni層厚度為(wei) 5μm。Au層的厚度為(wei) 30nm，50nm和80nm。
圖1. 測試SAC305焊接過程。
測試結果
通過使用XPS檢測，發現前期125℃熱處理時Au層的表麵出現了Ni和Ni的氧化物。理論上說在ENIG的Au層表麵不會(hui) 出現Ni，但Wang等人在實驗中發現在熱處理後的Au層表麵發現了Ni含量的增加。此外Au層表麵的Ni氧化物主要以Ni(OH)2和NiO為(wei) 主。值得注意的是隨著Au層厚度的增加，Ni(OH)2和NiO的含量有所減少。當Au層厚度為(wei) 30nm時，Ni含量大約為(wei) 6.7%。隨著Au層的厚度增加至80nm，Ni含量降低至4%。
圖2. ENIG表麵XPS光譜圖 (a) Ni 2p 光譜 (b)O 1s 光譜。
Au層表麵出現Ni的機理
對於(yu) ENIG來說，Au層不僅(jin) 保護焊盤不受氧化，同時也保護Ni層不受氧化。然而，由於(yu) 原子半徑差（RNi=1.25Å和RAu=1.44Å）的原因，使得Ni原子在受熱時有機會(hui) 沿著原子間隙擴散到Au層的表麵。一旦熱處理暴露在空氣中，擴散到Au表麵的Ni會(hui) 氧化成Ni(OH)2和NiO。
圖3. Ni擴散及氧化示意圖。
Au層對潤濕性影響
當Au層厚度增加時，焊料能夠更順利得在焊盤上鋪展，意味著焊料對焊盤的潤濕性更強。這是因為(wei) Au層厚度增加能減少鎳氧化物的形成，從(cong) 而保障了焊料的潤濕能力。
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參考文獻
Wang, J., Sun, Q., Tang, X.X. & Akira, K. (2022). Influence mechanism of Au layer thickness on wettability of Sn–Ag–Cu solder on heated ENIG pads. Vacuum, vol.201.
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