PCB沉金工艺流程简介 检测

PCB沉金（ENIG）工艺中的检测环节是确保镀层质量、可靠性和一致性的核心手段，贯穿于整个工艺流程。以下是沉金工艺各阶段的关键检测项目及方法详解：

一、前处理阶段检测

1. 铜面清洁度检测

   • 目的：确保铜面无氧化、油污、指纹等污染物，保证镀层附着力。

   • 方法：

     • 水膜试验：滴去离子水于铜面，观察是否均匀铺展（连续水膜≥30秒为合格）。

     • 硫酸铜点滴试验：检测微蚀后铜面活性（均匀发黑为合格）。

二、沉镍阶段（化学镀镍）检测

1. 镍层厚度

   • 方法：X射线荧光光谱仪（XRF）非破坏性测量（标准：3-6μm）。

   • 关键点：测量焊盘、孔壁等关键位置，避免过薄（焊接脆裂）或过厚（应力裂纹）。

2. 镍层磷含量

   • 目的：磷含量（7-9%）影响耐蚀性及焊接性能。

   • 方法：能量色散X射线光谱仪（EDX）分析。

3. 镍层均匀性

   • 方法：

     • 切片分析（Cross-section）：观察孔内镍层覆盖是否完整（避免“狗骨”现象）。

     • 微蚀后色差对比：微蚀铜面后，观察镍层色差判断均匀性。

三、沉金阶段（置换金）检测

1. 金层厚度

   • 方法：XRF测量（标准：0.05-0.15μm）。

   • 注意：过薄导致孔隙率高，过厚增加成本且可能引起焊点脆化（金脆）。

2. 金层外观

   • 目检/AOI：检查颜色均一性（金黄色）、无露镍、发黑、污渍、划伤等缺陷。

3. 孔隙率测试

   • 方法：

     • 电图形法（如IPC-4552）：通过电解显色检测针孔（蓝色斑点表示镍层暴露）。

     • 硝酸蒸汽法：暴露镍层后观察变色点数量。

四、后处理阶段检测

1. 洁净度测试

   • 离子污染度（ROSE测试）：测量清洗后板面离子残留（标准：≤1.56 μg/cm² NaCl当量）。

   • 表面有机污染：FT-IR红外光谱或接触角测试。

2. 干燥度验证

   • 湿度指示卡：包装内湿度监控（要求RH<10%）。

五、最终出货前可靠性检测

1. 可焊性测试

   • 焊球试验（Solder Ball Test）：焊料在镀层表面应均匀铺展，无收缩。

   • 润湿平衡测试：量化润湿力与时间（标准：IPC-J-STD-003）。

2. 附着力测试

   • 胶带法（Peel Test）：3M胶带粘贴后撕离，金层无脱落。

3. 热应力测试

   • 热循环（TCT）：-55°C至125°C循环，验证镀层抗热疲劳能力。

   • 回流焊模拟：3次以上288°C回流，检查镀层起泡或剥离。

4. 黑盘（Black Pad）专项检测

   • 目的：识别镍层过度腐蚀导致的焊接失效隐患。

   • 方法：

     • SEM/EDS截面分析：观察镍磷层晶界腐蚀及磷富集。

     • 焊点剪切力测试：力值异常下降提示黑盘风险。

六、过程监控与槽液分析

1. 沉镍槽监控

   • 镍离子浓度：滴定法或电位滴定。

   • pH值/温度：实时监测（pH 4.6-5.2，85-90°C）。

   • 次磷酸钠还原速率：定期化验防止老化。

2. 沉金槽监控

   • 金含量：原子吸收光谱（AAS）。

   • 镍污染：金槽中镍累积>50ppm需更换。

检测标准依据

• IPC-4552：ENIG镀层性能及厚度规范。

• IPC-A-600：PCB外观验收标准。

• IEC-60068：环境可靠性测试方法。

常见缺陷与检测对应关系

关键控制建议

1. 实时监控槽液参数（温度/pH/浓度），避免批量异常。

2. 首件检验必须包含厚度、外观、可焊性。

3. 黑盘预防：严控沉镍时间/温度，避免过度活化。

4. 高可靠性产品增加100%XRF测厚+抽样切片分析。

通过系统化的检测策略，可显著提升ENIG工艺良率，确保PCB在苛刻环境下的长期可靠性。