PCB沉金（ENIG）工藝是高端PCB制造的核心環節，其質量直接影響焊接可靠性和產品壽命。以下是關鍵注意事項的深度解析，涵蓋工藝全流程風險防控：

一、前處理階段：根基性風險控制

1. 銅面清潔度

   • 嚴禁裸手接觸銅面（指紋油脂導致鍍層結合不良）

   • 微蝕深度需精準控制（1-2μm）：過淺影響結合力，過深破壞線路精度

   • 水膜破裂測試必須100%通過（水膜連續≥30秒）

2. 活化鈀槽維護

   • 鈀濃度控制在3-20ppm，溫度≤30℃（高溫導致鈀顆粒團聚）

   • 槽液壽命≤3個MTO（金屬 turnovers）防止膠體鈀老化

二、沉鎳階段：黑盤問題的核心防控區

1. 工藝參數紅線

   • 溫度：85±2℃（＞90℃加速副反應，＜80℃沉積不均）

   • pH值：4.8±0.2（pH＞5.5產生氫氧化鎳沉淀）

   • 裝載量：0.5-1.5dm²/L（過密導致邊緣效應）

2. 防黑盤關鍵措施

   • 磷含量控制7-9%：定期EDX檢測（高磷＞10%易晶界腐蝕）

   • 禁止過度還原：次磷酸鈉濃度≤35g/L（高濃度加速鎳層腐蝕）

   • 沉鎳后停留時間＜15分鐘（防止鎳層氧化）

三、沉金階段：厚度與孔隙率的博弈

1. 金層厚度雙刃劍

   • 下限：0.05μm（＜0.03μm孔隙率劇增）

   • 上限：0.15μm（＞0.2μm引發“金脆”焊接裂紋）

   • 重點監控金厚均勻性（板中心vs邊緣差異≤20%）

2. 金槽致命污染防控

   • 鎳離子≤50ppm（超量導致金層發霧）

   • 采用雙槽設計（預浸槽截留鎳離子）

   • 金鹽添加需溶解過濾（直接投料產生顆粒）

四、后處理：可靠性最后防線

1. 水洗三重保障

   • 5級逆流漂洗（首槽電導率＜100μS/cm）

   • 終淋用18MΩ·cm去離子水（氯離子＜1ppm）

   • 熱DI水洗（70℃）溶解有機殘留

2. 干燥工藝禁忌

   • 禁用壓縮空氣（含油含水導致氧化）

   • 熱風干燥溫度≤100℃（阻焊耐熱極限）

   • 高縱橫比板必須真空干燥

五、環境與物料管理

六、特殊設計風險規避

1. 密集BGA焊盤

   • 增加鎳層厚度至5-6μm（防焊點疲勞斷裂）

   • 禁用噴砂前處理（微坑藏藥水導致腐蝕）

2. 金手指區域

   • 金厚需≥0.2μm（插拔耐磨要求）

   • 單獨屏蔽沉鎳（避免非功能區增厚）

七、致命缺陷預防清單

1. 黑盤（Black Pad）

   • 根本原因：鎳層過度腐蝕（磷富集晶界）

   • 防控：縮短鎳槽停留時間，添加絡合劑（檸檬酸鹽）

2. 金層剝離（Peeling）

   • 觸發條件：銅面氧化/鈀活化失效

   • 對策：活化后增加加速劑處理

3. 焊點脆裂

   • 金層＞0.15μm + 錫鉛焊料（形成AuSn4脆性相）

   • 必須使用SAC305等無鉛焊料

八、工藝監控鐵律

1. 槽液分析頻率

   • 沉鎳槽：每4小時測pH/溫度，每班次測鎳濃度

   • 金槽：每日測金含量，每周測鎳污染

2. 首件檢驗項目

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   下載

   - 鎳厚/XRF（3點測量）  
   - 金厚/XRF（板邊/中心/金手指）  
   - 焊球測試（φ0.6mm Sn96.5Ag3Cu0.5）  
   - 膠帶附著力測試（3M #600）  

九、成本控制與環保

1. 金耗優化

   • 采用脈沖金工藝（降耗30%）

   • 廢金水電解回收率＞95%

2. 廢水處理

   • 氰化物破氰：次氯酸鈉氧化（ORP＞300mV）

   • 鎳離子沉淀：pH＞10.5生成Ni(OH)?

終極建議：建立ENIG工藝失效模式庫（含SEM圖+能譜數據），持續優化參數。高可靠性產品必須執行IPC-4552B Class 3標準，并通過3次288℃回流焊模擬驗證。工藝穩定的核心在于——精準控制化學平衡，而非依賴后道檢驗補救。