化鎳金之腐蝕

化學(xué)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(shí)發(fā)生置換反應(yīng)，一旦當(dāng)其界面被金層所密封而無(wú)鎳可溶時(shí)，則金層的沈積亦將停止。但由於金層疏孔極多，在並不密實(shí)的結(jié)構(gòu)下仍可緩慢進(jìn)行反應(yīng)?？傮w而言，金水在某些因素影響下之過(guò)度活躍性（Hyperactive），將造成局部鎳面非規(guī)律性的過(guò)度氧化，縱使鋪滿(mǎn)金層後，其與底鎳之界面間事實(shí)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(bào)告ARootCauseFailureMechanism(NicholasBiunno）2腐蝕的原理之金槽置換機(jī)制離子化趨勢(shì)Ni>Au

NiNi→Ni2++2e－Au(CN)2－

+e－

→Au+2CN－Ni2++螯合劑

→Ni錯(cuò)離子Ni/P3腐蝕的原理之B金屬金屬界面互相擴(kuò)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(huì)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(huì)產(chǎn)生局部作用電池,並藉化學(xué)反應(yīng)將金屬轉(zhuǎn)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(yáng)極表面遷移9腐蝕過(guò)程鎳層金層金層腐蝕劑O2H2ONiNi2O3NiONi(OH)2NisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisaltNisalt10腐蝕過(guò)程之八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-1：MinimalIGSpikePenetrationType-2：DeepIGSpikePenetration11腐蝕過(guò)程之八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-3：ShallowSpreadingIGPenetrationType-4：DeepSpreadingIGPenetration12腐蝕過(guò)程之

八種BlackPad型態(tài)（切片SEM）Type-5：IGSeparationofENNodulesType-6：SmallSectionBlackBand13腐蝕過(guò)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(wú)法成為均勻的表面形態(tài).

a.剝錫未淨(jìng)

b.凹痕

。鍍銅產(chǎn)生.

。刷磨.

。氧化層過(guò)厚,微蝕後形成凹孔.

c.污染物

。滾輪沾黏的綠漆殘?jiān)?、顯影後水洗未淨(jìng).

。其他污染物,如殘膠等.18a.抗蝕性不良。鍍層磷含量過(guò)低?析出速度過(guò)快.。硫化物過(guò)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(xué)鎳19a.置換速度過(guò)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(guò)低f.鍍金時(shí)間過(guò)長(zhǎng)-金厚度要求過(guò)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)b.在鍍金現(xiàn)場(chǎng)放置時(shí)間過(guò)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(jī)(遭污染)f.水洗烘乾機(jī)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(guò)高

鎳層腐蝕因素-4-後處理21不同鎳厚之鎳面SEM對(duì)比鎳厚103μ″鎳厚168μ″鎳厚220μ″22不同沉金厚度之鎳面SEM對(duì)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(duì)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(duì)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(jié)鎳面結(jié)晶隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，鎳面趨于平整，晶瘤變大溝紋減少，從而使金置換過(guò)程中對(duì)晶粒間的腐蝕減少。在相同鎳厚下，沉金時(shí)間增長(zhǎng)，金水對(duì)鎳面的刺入腐蝕加劇；在現(xiàn)所用的置換金的生產(chǎn)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(huì)加劇金水通過(guò)疏孔對(duì)鎳面進(jìn)行攻擊，繼而造成底鎳的過(guò)度腐蝕。26結(jié)論ENIG因?yàn)榛瘜W(xué)置換原理，鎳面腐蝕現(xiàn)象無(wú)法絕對(duì)避免，只能盡量減少腐蝕的範(fàn)圍及程度，降低金槽活性及改善鎳層結(jié)構(gòu)是現(xiàn)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(dāng)鎳厚不足時(shí)其瘤狀結(jié)構(gòu)之起伏落差過(guò)大，將使得金水攻擊界面的效果更猛，甚至可能會(huì)穿過(guò)鎳層而到達(dá)銅面，如此難免使得後續(xù)的銲點(diǎn)強(qiáng)度更加有問(wèn)題。由Nicholas的研究報(bào)告中顯示大面積的鎳面腐蝕才是造成銲點(diǎn)強(qiáng)度不足的主因，較淺以及小區(qū)域的鎳面腐蝕在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中並未有銲點(diǎn)信賴(lài)性問(wèn)題。目前所有研究文獻(xiàn)並未明確訂定鎳面腐蝕在多少的深度內(nèi)是沒(méi)有信賴(lài)性疑慮的，不過(guò)在Nicholas的報(bào)告中較輕程度的腐蝕是小於鎳層厚度的1/4，而Kuldip的報(bào)告中則提到腐蝕深度不宜超過(guò)鎳厚30%，可做為參考。