1. 引言

　　化鎳浸金是過去10年占統(tǒng)治地位的印刷線路板表面處理方法，而且化鎳浸金工藝是目前世界上大部分印刷線路板制造商的標準。由于歷史的原因，化鎳浸金被當作一個防氧化層引入到了PWB制造業(yè)，用于提供良好的可焊性潤濕能力和長時間PWB儲存能力。從這方面來講，ENIG不辱使命；但是從可靠性的觀點來看，應該盡可能限制它在移動電子設備上的使用。

　　近已經證明下面一些特征和現象與在PWB中選擇使用ENIG直接相關，如：金脆變導致的冷焊料連接，焊料連接界面裂化，腐蝕和接觸盤磨穿。

　　因此，為了確保便攜式消費電子產品的可靠性，必須評估可供熱焊接和機電接觸選擇的表面處理方法。

　　2、各種可供選擇的表面處理方法

　　選擇表面處理的重要動力有：

　　● 可靠性；

　　● 可利用性；

　　● 成本；

　　● 基本的技術要求。

　　在為一種特定的剛性PWB選擇一種表面處理之前，特別要考慮在給定應用場合里表面處理的各種屬性。只是用于熱焊接，還是同時也要用于諸如鍵盤開關或彈簧連接器之類的機電接觸？

　　迄今為止，還不存在一種通用的表面處理方法，它即能提供很高的焊料連接可靠性，又能提供很高的機電接觸盤可靠性。彈簧承載的連接器普遍用于手機，機電接觸盤就是為之設計的。

　　根據基本要求的差異，可以把PWB表面處理分成2個主要的群組：

　　2.1. 用于熱焊接的表面處理:

　　一個用于熱焊接的表面處理不得不滿足以下幾個要求：

　　● 較高的可濕潤性；

　　● 焊料連接力；

　　● 適于細間距和CSP組裝的表面平坦度。

　　業(yè)界有許多處理方法可供選擇，其中有：

　　● HASL (熱風整平)

　　● 浸錫；

　　● 鎳/金(ENIG)；

　　● 浸銀；

　　● OSP(有機表面保護劑)

　　并不是所有表面處理的性能都是一樣的。

　　2.2. 用于機電連接盤的表面處理:

　　一個用于機電連接盤的表面處理不得不滿足以下幾個要求：

　　● 機械耐久力(磨損抵抗力)

　　● 抗腐蝕性

　　● 接觸電阻

　　其中有幾種處理方法：

　　● 鎳/金(電鍍)；

　　● 鎳/金(ENIG)；

　　● 浸銀；

　　● 碳；

　　● 焊膏(錫/錫接觸)。

　　2.3. 處理方法總結

　　當對過去20年廣泛用于便攜式電子設備的各種表面處理進行調查時，發(fā)現ENIG變得如此流行，而其他處理方法被冷落多年的原因并不合乎邏輯：

　　● 當然，其中的一個解釋是，直到近我們依然不知道其失效機理是什么。隨著經驗的增加，它們已經逐漸浮出水面。

　　● 另外一個解釋是，不愿意更改電子行業(yè)的那些傳統(tǒng)的東西，即使在分析實驗室和可靠性已經提出這些問題之后。

　　● 一個解釋是，在PWB制造方面，表面處理物理可用性的缺乏總會耽擱向其他處理方法的轉變。已經把資金投到ENIG工藝了，為其他處理方法添置新的設備需要更多的投資。這個事實也造成了一定的耽擱。

　　下面的段落將縱覽已經對表面處理技術的變化產生影響的事件。

　　3、手機PWB表面處理的歷史演變：

　　3.1. HASL + 碳

　　在代產品中，從80年代后期起，PWB盤面的正常表面處理是熱風整平(HASL)。在很多場合，HASL與碳被組合起來作為鍵盤和LCD焊盤的表面處理方法。

　　那時候表面貼裝器件技術還處于早期階段，毆翅型器件擁有間距相對較疏(1.27mm)的引腳。90年代初期，對更多I/O的需求要求使用新的封裝技術，QFP應運而生。間距降到了0.6mm的時候，由于HASL厚度不均，大量焊料橋連發(fā)生了。新的需求要求替代低產量的HASL。

　　3.2. 化鎳浸金(ENIG)

　　擺脫困境的辦法是找到另外一種平且共面的可焊的表面處理方法。裸銅容易氧化，影響可焊性(濕潤)，不符合要求。

　　OSP在當時不是討論的對象，即使存在那種技術！

　　ENIG 被推舉為HASL的繼承者。當時的感覺是，找到了一種既適于熱焊接，又適于鍵盤的通用型表面處理方法。

　　碳因此不再被認為是必要的，它在即使不存在技術和可靠性問題的情況下銷聲匿跡了。

　　在一段時期里，總體來講，ENIG 工藝表現非常。但另一方面，由于需要在更小的空間里面容納更多的功能，QFP被球形柵陣列(BGA)和芯片級封裝替代了。BGA封裝(圖3)同時也帶來了一些新的挑戰(zhàn)。伴隨著電子行業(yè)內前所未有的大批量生產，出現了更小的焊盤。PWB制造業(yè)以極其高的產量運轉，意味著此工藝的任何弱點都變得更加清晰可見和嚴重。

　　3.2.1. 黑盤

　　在所有供應商那里都會隨機發(fā)生一個名叫黑盤的問題，即使他們使用不同牌子的鎳/金工藝。隨便在哪一個盤上缺少金，其影響是潤濕不良或者不潤濕，導致的結果是失去內部互聯。黑盤缺陷主要在手機組裝線被發(fā)現和拒收；但是壞的情況是如果某臺產品通過了100%的電氣試驗，后來卻在市場上失去了功能。如果彎曲PWB，可能就像不良焊料連接失去連接一樣產生隨機錯誤。

　　已經有很多理論解釋黑盤出現的原因，但到底是什么觸發(fā)了黑盤的出現，至今尚未達成共識。然而，這幾年電鍍槽制造商在這個領域已經取得了一些進展，不過ENIG工藝依然不能杜絕這種實效，它有時可能和PWB設計有關。

　　3.2.2. 焊球界面破裂

　　據透露，界面降級，是一個新型的與黑盤問題相關的失效。失效的BGA或CSP的微切片顯示，在Cu焊盤和焊球之間的界面內部存在裂縫，即使是已經完美濕潤了（圖5）。

　　原因可能是什么？在經過大量調查之后，發(fā)現是3個問題聯合作用的結果：

　　● 一個被忽略的問題，在鎳和錫之間的易碎的金屬間化合物(IMC)。