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ENIG 因其出色的可焊性和耐用性而成為一種流行的表面處理，但它可能會出現(xiàn)黑色焊盤、潤濕不良和焊點薄弱等問題。在本綜合指南中，我們將引導(dǎo)您解決常見的 ENIG 可焊性問題，包括 ENIG 黑焊盤故障排除、ENIG 潤濕問題、ENIG 焊點形成不良以及 ENIG 焊膏兼容性。最后，您將擁有可作的解決方案，以確保可靠的 PCB 組裝和性能。

什么是 ENIG，為什么它很重要？

ENIG，即化學(xué)鍍鎳浸金，是 PCB 制造中廣泛使用的表面處理。它由沉積在銅墊上的一層鎳組成，頂部有一層薄薄的金。這種表面處理可保護銅免受氧化，為焊接提供平坦的表面，并確保良好的導(dǎo)電性。ENIG 因其與細(xì)間距組件的兼容性以及承受多次回流循環(huán)的能力而特別受青睞，使其成為航空航天和醫(yī)療設(shè)備等高可靠性應(yīng)用的理想選擇。

然而，盡管 ENIG 具有優(yōu)勢，但它可能會帶來可焊性挑戰(zhàn)，從而影響焊點質(zhì)量和整體電路板性能。黑焊盤、潤濕不良以及焊膏兼容性問題等問題可能會導(dǎo)致代價高昂的返工或產(chǎn)品故障。了解這些問題并了解如何解決這些問題對于追求一致、高質(zhì)量結(jié)果的工程師和制造商至關(guān)重要。

常見的 ENIG 可焊性問題

在深入故障排除之前，讓我們先確定制造商遇到的最常見的 ENIG 可焊性問題。及早識別這些問題可以在生產(chǎn)過程中節(jié)省時間和資源。

1. ENIG 黑墊：隱藏的威脅

ENIG 最臭名昭著的問題之一是“黑墊”現(xiàn)象。當(dāng)金下方的鎳層在浸金過程中被腐蝕，導(dǎo)致表面變脆、不可焊接時，就會發(fā)生這種情況。黑色焊盤通常表現(xiàn)為焊盤上的深色或變色斑塊，并可能導(dǎo)致焊點薄弱或失效。

黑墊的根本原因往往與鎳層中磷含量過高（通常超過重量的10-11%）有關(guān)，這會使鎳更容易腐蝕。其他影響因素包括對金浸浴的控制不當(dāng)或加工過程中的污染。這個問題特別成問題，因為在組裝或測試過程中焊接失敗之前，它可能不可見。

2. ENIG 潤濕問題：為什么焊料不粘

焊料潤濕性差是 ENIG 表面處理的另一個常見挑戰(zhàn)。潤濕是指熔融焊料均勻分布在焊盤表面的能力。當(dāng)潤濕失敗時，焊料可能會形成不均勻或不完整的接頭，從而導(dǎo)致可靠性問題。ENIG潤濕問題通常源于表面污染、鎳層氧化或金層過厚（0.05-0.1微米以上），這些金層會干擾焊料附著力。

儲存條件不當(dāng)也會加劇潤濕問題。如果 ENIG 成品 PCB 長時間暴露在高濕度或溫度波動下（例如，超過 6 個月），表面可能會降解，從而降低可焊性。

3. ENIG焊點形成不良：連接薄弱

焊點薄弱或易碎是焊盤黑或潤濕不良等問題的直接后果。在ENIG不良焊點形成中，焊料可能無法與鎳層正確粘合，導(dǎo)致焊點在熱應(yīng)力或機械應(yīng)力下破裂或失效。這在高熱循環(huán)的應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)，其中溫度變化會導(dǎo)致材料膨脹和收縮。

研究表明，如果存在黑色焊盤或過高的磷含量，ENIG 板中的焊點故障可能會增加多達 30%。這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)強調(diào)了解決制造過程中潛在問題以確保牢固連接的重要性。

4. ENIG 錫膏兼容性：匹配材料

并非所有焊膏都適用于 ENIG 飾面。當(dāng)焊膏中的助焊劑或合金成分不能與金或鎳層有效相互作用時，就會出現(xiàn) ENIG 焊膏兼容性問題。例如，一些錫含量高的無鉛焊膏（例如，錫含量為 96.5% 的 SAC305 合金）可能會與鎳層形成過脆的金屬間化合物，從而導(dǎo)致接頭失效。

此外，焊膏中的助焊劑必須具有足夠的腐蝕性，以去除 ENIG 表面上的任何表面氧化物或污染物。如果助焊劑太溫和，可能無法正確清潔表面，導(dǎo)致潤濕不良和接頭薄弱。

排除 ENIG 可焊性問題

現(xiàn)在我們已經(jīng)確定了常見問題，讓我們探討解決 ENIG 可焊性問題的實用解決方案。這些步驟旨在幫助您診斷和解決設(shè)計、制造和裝配階段的問題。

第 1 步：診斷 ENIG 黑墊

鑒定：在焊接失敗之前，黑焊盤通常是肉眼看不見的。焊接后使用顯微鏡檢查焊盤是否有變色或黑點。橫截面分析可以揭示鎳-金界面處的腐蝕。使用能量色散 X 射線 （EDX） 分析測試磷含量還可以確認(rèn)磷含量是否超過 7-9% 的安全范圍。

溶液：為防止黑焊盤，請與您的 PCB 制造商合作，以確保嚴(yán)格控制 ENIG 電鍍過程。這包括在金浸浴中保持適當(dāng)?shù)?pH 值（約 4.5-5.0）并最大限度地減少污染。指定鎳層中較低的磷含量（目標(biāo)為 7-8%）也可以降低腐蝕風(fēng)險。如果在成品板上檢測到黑色焊盤，則可能需要返工或更換受影響的焊盤，盡管這可能會很昂貴。

第 2 步：解決 ENIG 潤濕問題

鑒定：當(dāng)焊料在回流焊過程中形成珠子或未能擴散到焊盤上時，潤濕不良是顯而易見的。目視檢查接頭或使用自動光學(xué)檢測 （AOI） 來檢測非潤濕區(qū)域。還應(yīng)審查存儲條件——存儲超過 6 個月的電路板可能會因表面退化而顯示出可焊性降低。

溶液：焊接前確保正確清潔 PCB，以去除指紋或灰塵等污染物。如有必要，請使用溫和的溶劑或等離子清洗。將金層厚度控制在 0.05-0.1 微米以內(nèi)，因為較厚的層會阻礙潤濕。對于長期儲存，將板包裝在真空密封袋中，并帶有干燥劑以防止潮濕（理想的儲存濕度低于 50% RH）。

第 3 步：修復(fù) ENIG 焊點形成不良

鑒定：薄弱的焊點可以通過目視檢查（裂紋或不完整的圓角）或進行熱循環(huán)測試來識別。拉力測試或剪切測試可以量化接頭強度——接頭在力低于 5-7 磅時失效表明 ENIG 表面存在潛在問題。

溶液：使用上述步驟解決黑墊或潤濕問題等根本原因。優(yōu)化回流曲線以確保足夠的熱量（無鉛焊料的峰值溫度為 235-245°C）和高于液相線的時間（60-90 秒）以形成牢固的金屬間鍵。如果接頭仍然薄弱，請考慮為關(guān)鍵應(yīng)用改用不同的表面光潔度，盡管由于設(shè)計變化，這應(yīng)該是最后的手段。

第 4 步：確保 ENIG 錫膏兼容性

鑒定：兼容性問題表現(xiàn)為組裝過程中潤濕不良或接頭變脆。查看錫膏數(shù)據(jù)表，檢查其助焊劑類型（例如，免清洗、水溶性）和合金成分。在全面生產(chǎn)之前，在 ENIG 板上測試樣品以觀察接頭質(zhì)量。

溶液：選擇助焊劑與 ENIG 特性相匹配的焊膏。例如，輕度活化松香 （RMA） 助焊劑通常通過有效清潔表面與 ENIG 配合使用。避免過度腐蝕的助焊劑，以免腐蝕金層。如果使用無鉛焊料，請確保合金（例如 SAC305）與鎳金屬間化合物形成兼容 - 請咨詢您的焊膏供應(yīng)商以獲取建議。模板設(shè)計也很重要;使用 0.1-0.15 毫米的模板厚度涂抹適量的糊狀物，以獲得一致的結(jié)果。

長期成功的預(yù)防措施

故障排除是必不可少的，但預(yù)防更好。以下是在設(shè)計和制造過程中最大限度地減少 ENIG 可焊性問題的主動步驟：

• 與制造商合作：與您的 PCB 制造商密切合作，定義嚴(yán)格的 ENIG 工藝參數(shù)，例如鎳磷含量 （7-9%） 和金厚度 （0.05-0.1 微米）。

• 指定測試：請求傳入質(zhì)量控制測試，例如根據(jù) IPC-J-STD-003 標(biāo)準(zhǔn)進行可焊性測試，以在組裝前驗證 ENIG 性能。

• 優(yōu)化存儲：將 ENIG 成品板存放在受控環(huán)境（溫度 20-25°C，濕度低于 50% RH）中，以保持表面完整性。

• 審查裝配過程：確保回流焊爐經(jīng)過校準(zhǔn)以實現(xiàn)一致加熱，如果在焊接過程中擔(dān)心氧化，請使用氮氣氣氛。

掌握 ENIG 以獲得可靠的 PCB

ENIG 由于其耐用性和多功能性，仍然是 PCB 表面處理的首選，但它并非沒有挑戰(zhàn)。通過了解和解決常見的 ENIG 可焊性問題，例如黑焊盤、潤濕問題、焊點形成不良和焊膏兼容性，您可以實現(xiàn)可靠、高質(zhì)量的組裝。使用本指南中概述的故障排除步驟和預(yù)防措施來正面解決問題并優(yōu)化您的制造流程。