ENIG鍍金層對SAC305錫膏焊接的影響-深圳市福英達(dá)
ENIG鍍金層對SAC305錫膏焊接的影響-深圳市福英達(dá)
為了保護(hù)PCB焊盤免受氧化影響，往往需要進(jìn)行表面鍍層處理。ENIG是一種高效的表面處理手段，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(yè)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(kuò)散，從而減少金屬件化合物（IMC）的厚度。不少人認(rèn)為鍍金層會影響焊料在焊盤上的潤濕性，但相關(guān)研究較少。
為了深入了解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(jìn)行了回流焊接測試，并分析Au層厚度對焊接效果的影響。測試焊盤上的Ni層厚度為5μm。Au層的厚度為30nm，50nm和80nm。
圖1. 測試SAC305焊接過程。
測試結(jié)果
通過使用XPS檢測，發(fā)現(xiàn)前期125℃熱處理時Au層的表面出現(xiàn)了Ni和Ni的氧化物。理論上說在ENIG的Au層表面不會出現(xiàn)Ni，但Wang等人在實驗中發(fā)現(xiàn)在熱處理后的Au層表面發(fā)現(xiàn)了Ni含量的增加。此外Au層表面的Ni氧化物主要以Ni(OH)2和NiO為主。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(dāng)Au層厚度為30nm時，Ni含量大約為6.7%。隨著Au層的厚度增加至80nm，Ni含量降低至4%。
圖2. ENIG表面XPS光譜圖 (a) Ni 2p 光譜 (b)O 1s 光譜。
Au層表面出現(xiàn)Ni的機(jī)理
對于ENIG來說，Au層不僅保護(hù)焊盤不受氧化，同時也保護(hù)Ni層不受氧化。然而，由于原子半徑差（RNi=1.25?和RAu=1.44?）的原因，使得Ni原子在受熱時有機(jī)會沿著原子間隙擴(kuò)散到Au層的表面。一旦熱處理暴露在空氣中，擴(kuò)散到Au表面的Ni會氧化成Ni(OH)2和NiO。
圖3. Ni擴(kuò)散及氧化示意圖。
Au層對潤濕性影響
當(dāng)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(qiáng)。這是因為Au層厚度增加能減少鎳氧化物的形成，從而保障了焊料的潤濕能力。
深圳市福英達(dá)能夠生產(chǎn)潤濕性優(yōu)秀的超微錫膏產(chǎn)品(T6及以上)，能夠適用于各種表面處理的PCB上。不僅于此，福英達(dá)錫膏的粒度分布區(qū)間窄，抗坍塌性能好且焊后機(jī)械強(qiáng)度高。歡迎客戶與我們合作。
參考文獻(xiàn)
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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