No.056 GXYC ENIG Ni/Au焊盘虚焊

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

某通信终端产品在批量生产中，由于PCB焊盘可焊性差，焊接中虚焊缺陷发生概率很高，不良率高达4.5%。该PCB焊盘表面及元器件引脚表面均采用ENIG Ni/Au涂层工艺。

（2） 现象分析

① 脱落后的元器件引脚表面的SEM形貌如图No.056-1所示。该图展示了由于Au层已溶入焊料中，暴露的Ni层表面SEM形貌，在脱落的元器件引脚表面，明显见到Ni被氧化发黑的现象。

② 元器件脱落后的PCB ENIG Ni/Au焊盘表面的SEM形貌如图No.056-2所示。该图展示了由于PCB焊盘Au层已溶入焊料中，暴露的Ni层表面的SEM形貌，从图中可以明显看到，元器件脱离后的PCB焊盘的Ni层表面，均可见Ni被氧化发黑的现象。

③图No.056-3显示了未焊接的PCB焊盘表面的SEM形貌，PCB焊盘Au面SEM形貌正常；而未焊接的PCB焊盘表面剥除金后的Ni面形貌，如图No.056-4所示，从图中可见Ni被氧化发黑现象，这说明Ni层表面晶界的氧化发黑现象是在焊接前的ENIG工序中形成的。

④为了重复验证上述现象，另取了一块同一批次的未焊接的PCB重新进行类似的分析试验，其结果是，未焊接的PCB焊盘金面如图No.056-5所示，未焊接的PCB焊盘金面剥金后的Ni面如图No.056-6所示。

两次试验均重现了Ni层表面晶界的氧化发黑现象，再次证明缺陷是在焊接前的ENIG工序中形成的。

⑤ 元器件脱落后的PCB焊盘纵向切片分析，如图No.056-7所示。从图中可以看到在Sn和Ni的接合界面上的IMC 层存在大量的间断点区域。

⑥ 元器件脱落后 PCB 焊盘纵向切片的EPMA分析，如图No.056-8所示，从该图可知，Ni层存在氧元素分布。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

造成本案例发生虚焊的原因是，在PCB制造过程中ENIG Ni/Au工艺不良。

（2） 形成机理

在焊盘表面进行ENIG Ni/Au的工序中，Au槽液对Ni层表面发生了化学侵蚀，生成了不可焊的氧化镍 （黑镍）。

3.解决措施

① 用OSP涂层工艺取代ENIG Ni/Au工艺是解决本案例虚焊缺陷的首选方案。

② PCB生产商应加强对ENIG Ni/Au工艺过程的监控。