PCB沉金（ENIG）工藝中的檢測環節是確保鍍層質量、可靠性和一致性的核心手段，貫穿于整個工藝流程。以下是沉金工藝各階段的關鍵檢測項目及方法詳解：

一、前處理階段檢測

1. 銅面清潔度檢測

   • 目的：確保銅面無氧化、油污、指紋等污染物，保證鍍層附著力。

   • 方法：

     • 水膜試驗：滴去離子水于銅面，觀察是否均勻鋪展（連續水膜≥30秒為合格）。

     • 硫酸銅點滴試驗：檢測微蝕后銅面活性（均勻發黑為合格）。

二、沉鎳階段（化學鍍鎳）檢測

1. 鎳層厚度

   • 方法：X射線熒光光譜儀（XRF）非破壞性測量（標準：3-6μm）。

   • 關鍵點：測量焊盤、孔壁等關鍵位置，避免過薄（焊接脆裂）或過厚（應力裂紋）。

2. 鎳層磷含量

   • 目的：磷含量（7-9%）影響耐蝕性及焊接性能。

   • 方法：能量色散X射線光譜儀（EDX）分析。

3. 鎳層均勻性

   • 方法：

     • 切片分析（Cross-section）：觀察孔內鎳層覆蓋是否完整（避免“狗骨”現象）。

     • 微蝕后色差對比：微蝕銅面后，觀察鎳層色差判斷均勻性。

三、沉金階段（置換金）檢測

1. 金層厚度

   • 方法：XRF測量（標準：0.05-0.15μm）。

   • 注意：過薄導致孔隙率高，過厚增加成本且可能引起焊點脆化（金脆）。

2. 金層外觀

   • 目檢/AOI：檢查顏色均一性（金黃色）、無露鎳、發黑、污漬、劃傷等缺陷。

3. 孔隙率測試

   • 方法：

     • 電圖形法（如IPC-4552）：通過電解顯色檢測針孔（藍色斑點表示鎳層暴露）。

     • 硝酸蒸汽法：暴露鎳層后觀察變色點數量。

四、后處理階段檢測

1. 潔凈度測試

   • 離子污染度（ROSE測試）：測量清洗后板面離子殘留（標準：≤1.56 μg/cm² NaCl當量）。

   • 表面有機污染：FT-IR紅外光譜或接觸角測試。

2. 干燥度驗證

   • 濕度指示卡：包裝內濕度監控（要求RH<10%）。

五、最終出貨前可靠性檢測

1. 可焊性測試

   • 焊球試驗（Solder Ball Test）：焊料在鍍層表面應均勻鋪展，無收縮。

   • 潤濕平衡測試：量化潤濕力與時間（標準：IPC-J-STD-003）。

2. 附著力測試

   • 膠帶法（Peel Test）：3M膠帶粘貼后撕離，金層無脫落。

3. 熱應力測試

   • 熱循環（TCT）：-55°C至125°C循環，驗證鍍層抗熱疲勞能力。

   • 回流焊模擬：3次以上288°C回流，檢查鍍層起泡或剝離。

4. 黑盤（Black Pad）專項檢測

   • 目的：識別鎳層過度腐蝕導致的焊接失效隱患。

   • 方法：

     • SEM/EDS截面分析：觀察鎳磷層晶界腐蝕及磷富集。

     • 焊點剪切力測試：力值異常下降提示黑盤風險。

六、過程監控與槽液分析

1. 沉鎳槽監控

   • 鎳離子濃度：滴定法或電位滴定。

   • pH值/溫度：實時監測（pH 4.6-5.2，85-90°C）。

   • 次磷酸鈉還原速率：定期化驗防止老化。

2. 沉金槽監控

   • 金含量：原子吸收光譜（AAS）。

   • 鎳污染：金槽中鎳累積>50ppm需更換。

檢測標準依據

• IPC-4552：ENIG鍍層性能及厚度規范。

• IPC-A-600：PCB外觀驗收標準。

• IEC-60068：環境可靠性測試方法。

常見缺陷與檢測對應關系

關鍵控制建議

1. 實時監控槽液參數（溫度/pH/濃度），避免批量異常。

2. 首件檢驗必須包含厚度、外觀、可焊性。

3. 黑盤預防：嚴控沉鎳時間/溫度，避免過度活化。

4. 高可靠性產品增加100%XRF測厚+抽樣切片分析。

通過系統化的檢測策略，可顯著提升ENIG工藝良率，確保PCB在苛刻環境下的長期可靠性。