化鎳金之腐蝕

化學鎳金腐蝕泉鎰興電子1腐蝕與黑墊概論鎳溶解與金沈積同時發(fā)生置換反應，一旦當其界面被金層所密封而無鎳可溶時，則金層的沈積亦將停止。但由於金層疏孔極多，在並不密實的結構下仍可緩慢進行反應。總體而言，金水在某些因素影響下之過度活躍性（Hyperactive），將造成局部鎳面非規(guī)律性的過度氧化，縱使鋪滿金層後，其與底鎳之界面間事實上早已存在了一些可觀的氧化物，繼續(xù)老化惡化之後遂將成為惱人的黑墊（BlackPad）。注

（注：~

BlackPad研究報告ARootCauseFailureMechanism(NicholasBiunno）2腐蝕的原理之金槽置換機制離子化趨勢Ni>Au

NiNi→Ni2++2e－Au(CN)2－

+e－

→Au+2CN－Ni2++螯合劑

→Ni錯離子Ni/P3腐蝕的原理之B金屬金屬界面互相擴散A金屬固體互溶14腐蝕的原理之Makediffusionthroughthegrainboundary

MetalBMetalAMetalAMetalADiffusionpattern2(GrainDiffusion)5腐蝕的原理之Makediffusiononthesurface

MetalBMetalAMetalAMetalADiffusionpattern3(SurfaceDiffusion)6腐蝕的原理之Ni空氣中O2NiONi2O3Ni(OH)2空氣中濕氣表面遷移銅層鎳層金層Ni表面遷移7腐蝕的原理之任何金屬表面均是電極之混合體,並且藉金屬本身形成迴路,只要金屬表面保持乾燥,便不會發(fā)生局部作用電池和腐蝕.金屬若暴露於濕氣或水溶液中,便會產生局部作用電池,並藉化學反應將金屬轉變?yōu)楦g生成物.局部電池8腐蝕的原理之H2O金層鎳層Ni金層O2O2NiNiONi2O3Ni(OH)2NiONiNi陰極陰極陽極表面遷移9腐蝕過程鎳層金層金層腐蝕劑O2H2ONiNi2O3NiONi(OH)2NisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisalt10腐蝕過程之八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-1：MinimalIGSpikePenetrationType-2：DeepIGSpikePenetration11腐蝕過程之八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-3：ShallowSpreadingIGPenetrationType-4：DeepSpreadingIGPenetration12腐蝕過程之

八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-5：IGSeparationofENNodulesType-6：SmallSectionBlackBand13腐蝕過程之

八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-7：CornerSectionBlackBandType-8：LargeSectionBlackBand14A：NormalNisurfaceaftercyanidestripB：FirststageofcorrosiveattackisattheNinoduleboundaries三種BlackPad型態(tài)（剝金後鎳面SEM）15C：AmoreadvancedstageofcorrosiveattackintoadefineNilayerD：Finalstageofcorrosiveattackwiththemudcrackedblackpadappearance三種BlackPad型態(tài)（剝金後鎳面SEM）16BlackPadFIB圖示FIBimageofaspike/spreaderdefectregionHighermagnification17腐蝕影響的因素-1-銅面

微蝕後無法成為均勻的表面形態(tài).

a.剝錫未淨

b.凹痕

。鍍銅產生.

。刷磨.

。氧化層過厚,微蝕後形成凹孔.

c.污染物

。滾輪沾黏的綠漆殘渣、顯影後水洗未淨.

。其他污染物,如殘膠等.18a.抗蝕性不良。鍍層磷含量過低?析出速度過快.。硫化物過高?控制失誤(原配方的硫化物).?綠漆或防鍍膠帶溶出.b.鎳厚不足c.建浴用水或鍍鎳後水洗水發(fā)霉

鎳層腐蝕因素-2-化學鎳19a.置換速度過快b.金槽加熱速度不足c.鍍液攪拌不足d.螯合劑不足e.金濃度過低f.鍍金時間過長-金厚度要求過高g.建浴用水或鍍金後水洗水發(fā)霉

鎳層腐蝕因素-3-浸金20a.回收槽浸泡時間過長b.在鍍金現場放置時間過久c.水洗水污染d.水洗烘乾後,板子未冷卻即疊板.e.與其他製程共用水洗/烘乾機(遭污染)f.水洗烘乾機之水洗槽及滾輪發(fā)霉g.包裝前未充分烘乾

h.存放環(huán)境濕氣或酸氣過高

鎳層腐蝕因素-4-後處理21不同鎳厚之鎳面SEM對比鎳厚103μ″鎳厚168μ″鎳厚220μ″22不同沉金厚度之鎳面SEM對比10分Au厚度2.6μ”20分Au厚度3.3μ”30分Au厚度4.2μ”X500060分23不同沉金厚度，相同鎳厚之SEM對比鎳厚113，沉金100s鎳厚113，沉金200s鎳厚113，沉金400s鎳厚113，沉金600s24不同鎳厚，相同沉金厚度之金面SEM對比鎳厚103μ″金1.34μ″鎳厚137μ″金1.36μ″鎳厚165μ″金1.42μ″鎳厚193μ″金1.32μ″25小結鎳面結晶隨著時間的增長，鎳面趨于平整，晶瘤變大溝紋減少，從而使金置換過程中對晶粒間的腐蝕減少。在相同鎳厚下，沉金時間增長，金水對鎳面的刺入腐蝕加??；在現所用的置換金的生產條件下，一旦鎳面完全被金層覆蓋，金厚的增加將較困難，繼續(xù)沉金只會加劇金水通過疏孔對鎳面進行攻擊，繼而造成底鎳的過度腐蝕。26結論ENIG因為化學置換原理，鎳面腐蝕現象無法絕對避免，只能盡量減少腐蝕的範圍及程度，降低金槽活性及改善鎳層結構是現階段ENIG製程裡較有效之方向。建議化鎳的起碼厚度為160μ″，因當鎳厚不足時其瘤狀結構之起伏落差過大，將使得金水攻擊界面的效果更猛，甚至可能會穿過鎳層而到達銅面，如此難免使得後續(xù)的銲點強度更加有問題。由Nicholas的研究報告中顯示大面積的鎳面腐蝕才是造成銲點強度不足的主因，較淺以及小區(qū)域的鎳面腐蝕在實驗過程中並未有銲點信賴性問題。目前所有研究文獻並未明確訂定鎳面腐蝕在多少的深度內是沒有信賴性疑慮的，不過在Nicholas的報告中較輕程度的腐蝕是小於鎳層厚度的1/4，而Kuldip的報告中則提到腐蝕深度不宜超過鎳厚30%，可做為參考。