黑镍现象

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黑镍现象

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前言
8 h/ d6 p0 X6 w9 c/ [8 P黑镍的生成主要是因为在浸金过程中，镍层表面遭受过度氧化反应。大体积的金原子不规则沉积，及其粗糙晶粒之稀松多孔，造成底下镍层持续发生『化学电池效应』(Galvanic effect)，进而使得镍层不断发生氧化，导致在金面下生成未能溶解的镍锈持续累积而成。



6 N7 X7 x; L6 R1 _黑镍对焊接的影响
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3 C- U1 y5 D! N$ C; j' B! N* w/ l1.案例背景
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▷ 客户产品过SMT后发现某电容焊点强度过低（推力<0.3kgf）, 焊点断裂，不良率约为30%, 客户要求分析失效原因。
▷ PCB为化镍浸金板，电容表面处理为镀镍镀锡。
▷ 断裂通常发生在右端焊点。

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2.分析方法简述
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2.1 原因分析-断口分析（推力：0.25kgf）
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▷ 对脱落样品的断口进行分析，发现断裂主要发生在焊点PCB侧富P层附近。
▷ PCB端左右两侧断口形貌存在明显差异，右侧断口发现有明显的“泥状”腐蚀裂纹。
2.2 原因分析—电容原物料分析
2.2.1 表面成分分析
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( V; X9 U/ z+ b6 m4 D, z
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2.2.2 沾锡能力测试
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2.2.3 切片+EDS分析
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# L" y. [9 v! N' v小结：1.对电容左右两端进行表面成分分析，未发现异常元素；

2.电容左右两端的沾锡能力正常。
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4 S0 d- x6 i4 b, v# N+ f2.3 原因分析—PCB原物料分析
3 G& R/ i* q1 A# ]* ^9 n: l切片分析+膜厚量测
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● PCB原物料发现有较严重的“黑镍”现象，其中右侧Pad明显比左侧严重
# a! j/ X  d/ L! x4 ^. w● 镍层厚度在正常范围之内

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* i+ y5 G) W1 E2 ^' }小结：PCB镍层P含量约为9wt%,在正常范围之内（6-10wt%）

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# x! d8 e6 X( j. Y2 P/ {2.4 原因分析—未脱落样品焊点分析
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▷ NG样品焊点内生成的IMC普遍较厚，部分区域達4.2μm 。同时生成了厚度近0.4μm的富P层，以及连续的Ni-Sn-P层。过厚的IMC及连续的Ni-Sn-P对焊点强度不利。

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▷ 右侧Pad焊点内有严重的黑镍，导致局部区域焊接润湿不良。在黑镍上方同时发现有大量的Au富集(AuSn4)，AuSn4易产生“金脆”，对焊点强度不利。


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4 {0 D6 \: J* w5 N& i& D- t# o* B▷ 在部分区域黑镍造成了较严重的腐蚀裂纹，部分腐蚀裂纹达到了Ni层的一半。在NG样品的断口上，可以轻易发现这些腐蚀裂纹。
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3.结论
1.焊点断裂主要发生在PCB侧的富P层附近。不良批次的PCB有严重的“黑镍”现象，其中失效位置的右侧Pad明显严重于左侧，导致右侧焊点更容易失效。
, p& G9 X6 ?) @9 x4 x" A2.黑镍导致焊点部分区域出现不润湿，并在部分区域产生了较严重的腐蚀裂纹，影响焊点强度。
3.两侧Pad焊点均生成了较厚的IMC，厚度近0.4μm的富P层以及连续的Ni-Sn-P层。Ni-Sn-P相与IMC结合力差，可能对焊接强度有影响。
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4.改善建议
! ?0 Q: N& w/ O! @3 \/ S& _! H5 c1.严格控制原物料PCB质量，减轻黑镍现象；
2.适当降低焊接热量。

Eleanor12

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