黑镍现象

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黑镍现象

' J/ r8 v, q' Q9 r1 w/ T前言
& _* b# I; P! L+ d; U$ o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。


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1 d8 T8 X1 U7 p) U) K* K8 Y1 c" b3 a黑镍对焊接的影响
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1.案例背景
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8 M- V# j4 F' S* R4 k  _, p2 X▷ 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

  ?& R4 ~& _' r. ^2.1 原因分析-断口分析（推力：0.25kgf）
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& _0 ?4 N4 |" d- t9 I& F! M▷ 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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2 }( @7 a7 u6 D, V% i' P- B2.2.2 沾锡能力测试

) J, t* _7 c5 H# r" Y( }2.2.3 切片+EDS分析
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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；

; }/ A) }) [1 t+ A% Q" E2.电容左右两端的沾锡能力正常。

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3 }" M# V. J$ H# k2.3 原因分析—PCB原物料分析
切片分析+膜厚量测

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# ^3 |- T$ L1 |2 ?2 K$ h) z3 E5 J
: e$ H4 @# u# Z) l2 ]3 Q! X+ G● 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
% @: W2 S0 g8 r7 I8 S4 `8 Z  k● 镍层厚度在正常范围之内


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3 d& E0 p; e8 v小结：PCB镍层P含量约为9wt%,在正常范围之内（6-10wt%）
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3 R8 l* R$ a3 q! f  \3 C8 J: |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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▷ 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
8 Z3 c$ b, H* M/ y% U9 h7 O1.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。
2.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。
. }; W/ m7 f$ s4 z3.两侧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。

. A- F% Z5 W3 w/ e1 d7 d7 k4.改善建议
1.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。
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Eleanor12

看看什么是黑镍现象。