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之前的文章曾經(jīng)提過(guò)公司的產(chǎn)品因?yàn)?a href="http://www.yushiliu.com/archives/view-315-1.html" target="_blank">ENIG板的浸金厚度不足而造成化鎳/無(wú)電鍍鎳(Electroless Nickel)氧化，甚至造零件的焊接強(qiáng)度不足致零件掉落的問(wèn)題。不過(guò)在許多的文獻(xiàn)及資料記載里都說(shuō)明，金層在電路板表面處理的角色只是作為空器的隔絕層，用來(lái)保護(hù)其下面的鎳層不至于氧化而已，金(Au)在焊錫中的非但無(wú)法形成強(qiáng)壯的焊接，反而會(huì)形成AuSn及AuSn2等脆弱的IMC而造成金脆的后果。

(延伸閱讀：零件掉落與電路板鍍金厚度的關(guān)系)

其實(shí)ENIG板子的真正焊點(diǎn)應(yīng)該要完全生長(zhǎng)在鎳層，形成Ni3Sn4的良性IMC，如此才能確保焊接強(qiáng)度。

 

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold)表面處理的板子在高溫焊接的瞬間，金層將會(huì)迅速溶解于液態(tài)錫之中，形成AuSn、AuSn2或AuSn4等共金(IMC)而快速脫離EN (Electroless Nickel)層，并迅速擴(kuò)散進(jìn)入焊錫之中。所以ENIG的焊點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是完全生長(zhǎng)在EN化鎳層的表面，一般的金層功用在保護(hù)鎳面不要跟要跟空氣直接接觸而生銹氧化而已。金層如果太厚不但無(wú)濟(jì)于事，而且一旦超過(guò)焊點(diǎn)重量的3%時(shí)(Au的比重為19.3)，反而會(huì)引起金脆(Gold Embrittlement)的問(wèn)題，形成脆弱的IMC。

下面四張圖片為放大4500倍的SEM圖像，說(shuō)明在回流焊爐熱量不足的情況下，黃金成份正要從鎳層分離融入焊錫之中的瞬間，當(dāng)零件遭受外力沖擊的時(shí)候就極有可能從這一整排AuSn、AuSn2或AuSn4的IMC處裂開。

 

下面四圖顯示，當(dāng)焊接的熱量不足或未持續(xù)時(shí)，雖然Ni3Sn4的薄薄IMC層已經(jīng)生成而焊牢，但也會(huì)因?yàn)锳uSn及AuSn2還未來(lái)得及逸走，而停留在共金介面附近，當(dāng)有外力拉扯的時(shí)候，就很容易斷裂開來(lái)。這就是為何ENIG的焊點(diǎn)強(qiáng)度，始終不如銅面焊點(diǎn)(Cu6Sn5)來(lái)得更為牢固的主因之一。

 

下面兩圖顯示，當(dāng)焊接的熱量足夠且持續(xù)的時(shí)候，金層將會(huì)完全逸走融入到焊料之中，從圖片中可以零星看到小顆粒的AuSn四處分散漂浮在焊料之中，剩下由錫鎳所形成的IMC，自然就可以得到有不錯(cuò)的焊接強(qiáng)度。可以想見，如果浸金或鍍金層太厚，就會(huì)形成過(guò)多的AuSn共金，最后導(dǎo)致AuSn無(wú)法有效逸走或充滿整個(gè)焊料，進(jìn)而影響到焊接強(qiáng)度。