1. 引言

　　化镍浸金是过去10年占统治地位的印刷线路板表面处理方法，而且化镍浸金工艺是目前世界上大部分印刷线路板制造商的标准。由于历史的原因，化镍浸金被当作一个防氧化层引入到了PWB制造业，用于提供良好的可焊性润湿能力和长时间PWB储存能力。从这方面来讲，ENIG不辱使命；但是从可靠性的观点来看，应该尽可能限制它在移动电子设备上的使用。

　　近已经证明下面一些特征和现象与在PWB中选择使用ENIG直接相关，如：金脆变导致的冷焊料连接，焊料连接界面裂化，腐蚀和接触盘磨穿。

　　因此，为了确保便携式消费电子产品的可靠性，必须评估可供热焊接和机电接触选择的表面处理方法。

　　2、各种可供选择的表面处理方法

　　选择表面处理的重要动力有：

　　● 可靠性；

　　● 可利用性；

　　● 成本；

　　● 基本的技术要求。

　　在为一种特定的刚性PWB选择一种表面处理之前，特别要考虑在给定应用场合里表面处理的各种属性。只是用于热焊接，还是同时也要用于诸如键盘开关或弹簧连接器之类的机电接触？

　　迄今为止，还不存在一种通用的表面处理方法，它即能提供很高的焊料连接可靠性，又能提供很高的机电接触盘可靠性。弹簧承载的连接器普遍用于手机，机电接触盘就是为之设计的。

　　根据基本要求的差异，可以把PWB表面处理分成2个主要的群组：

　　2.1. 用于热焊接的表面处理:

　　一个用于热焊接的表面处理不得不满足以下几个要求：

　　● 较高的可湿润性；

　　● 焊料连接力；

　　● 适于细间距和CSP组装的表面平坦度。

　　业界有许多处理方法可供选择，其中有：

　　● HASL (热风整平)

　　● 浸锡；

　　● 镍/金(ENIG)；

　　● 浸银；

　　● OSP(有机表面保护剂)

　　并不是所有表面处理的性能都是一样的。

　　2.2. 用于机电连接盘的表面处理:

　　一个用于机电连接盘的表面处理不得不满足以下几个要求：

　　● 机械耐久力(磨损抵抗力)

　　● 抗腐蚀性

　　● 接触电阻

　　其中有几种处理方法：

　　● 镍/金(电镀)；

　　● 镍/金(ENIG)；

　　● 浸银；

　　● 碳；

　　● 焊膏(锡/锡接触)。

　　2.3. 处理方法总结

　　当对过去20年广泛用于便携式电子设备的各种表面处理进行调查时，发现ENIG变得如此流行，而其他处理方法被冷落多年的原因并不合乎逻辑：

　　● 当然，其中的一个解释是，直到近我们依然不知道其失效机理是什么。随着经验的增加，它们已经逐渐浮出水面。

　　● 另外一个解释是，不愿意更改电子行业的那些传统的东西，即使在分析实验室和可靠性已经提出这些问题之后。

　　● 一个解释是，在PWB制造方面，表面处理物理可用性的缺乏总会耽搁向其他处理方法的转变。已经把资金投到ENIG工艺了，为其他处理方法添置新的设备需要更多的投资。这个事实也造成了一定的耽搁。

　　下面的段落将纵览已经对表面处理技术的变化产生影响的事件。

　　3、手机PWB表面处理的历史演变：

　　3.1. HASL + 碳

　　在代产品中，从80年代后期起，PWB盘面的正常表面处理是热风整平(HASL)。在很多场合，HASL与碳被组合起来作为键盘和LCD焊盘的表面处理方法。

　　那时候表面贴装器件技术还处于早期阶段，殴翅型器件拥有间距相对较疏(1.27mm)的引脚。90年代初期，对更多I/O的需求要求使用新的封装技术，QFP应运而生。间距降到了0.6mm的时候，由于HASL厚度不均，大量焊料桥连发生了。新的需求要求替代低产量的HASL。

　　3.2. 化镍浸金(ENIG)

　　摆脱困境的办法是找到另外一种平且共面的可焊的表面处理方法。裸铜容易氧化，影响可焊性(湿润)，不符合要求。

　　OSP在当时不是讨论的对象，即使存在那种技术！

　　ENIG 被推举为HASL的继承者。当时的感觉是，找到了一种既适于热焊接，又适于键盘的通用型表面处理方法。

　　碳因此不再被认为是必要的，它在即使不存在技术和可靠性问题的情况下销声匿迹了。

　　在一段时期里，总体来讲，ENIG 工艺表现非常。但另一方面，由于需要在更小的空间里面容纳更多的功能，QFP被球形栅阵列(BGA)和芯片级封装替代了。BGA封装(图3)同时也带来了一些新的挑战。伴随着电子行业内前所未有的大批量生产，出现了更小的焊盘。PWB制造业以极其高的产量运转，意味着此工艺的任何弱点都变得更加清晰可见和严重。

　　3.2.1. 黑盘

　　在所有供应商那里都会随机发生一个名叫黑盘的问题，即使他们使用不同牌子的镍/金工艺。随便在哪一个盘上缺少金，其影响是润湿不良或者不润湿，导致的结果是失去内部互联。黑盘缺陷主要在手机组装线被发现和拒收；但是坏的情况是如果某台产品通过了100%的电气试验，后来却在市场上失去了功能。如果弯曲PWB，可能就像不良焊料连接失去连接一样产生随机错误。

　　已经有很多理论解释黑盘出现的原因，但到底是什么触发了黑盘的出现，至今尚未达成共识。然而，这几年电镀槽制造商在这个领域已经取得了一些进展，不过ENIG工艺依然不能杜绝这种实效，它有时可能和PWB设计有关。

　　3.2.2. 焊球界面破裂

　　据透露，界面降级，是一个新型的与黑盘问题相关的失效。失效的BGA或CSP的微切片显示，在Cu焊盘和焊球之间的界面内部存在裂缝，即使是已经完美湿润了（图5）。

　　原因可能是什么？在经过大量调查之后，发现是3个问题联合作用的结果：

　　● 一个被忽略的问题，在镍和锡之间的易碎的金属间化合物(IMC)。