【正文】 及 ），按一般條件去進行鍍金，下圖 45 及表 5 即為其實驗數(shù)據(jù)與實驗架構(gòu)。 圖 ，所得金厚 度差異的比較；右為實驗理念之簡圖。 上述實驗還看到了另一事實，那就是當(dāng)金水使用了前兩種錯化劑，只要沈金厚度超過 6 in時，其剝金后的鎳面都會發(fā)黑。第三種的咬鎳速率極慢，即使浸鍍 30 分鐘所得之金層也只有 in 而已，故并未發(fā)現(xiàn)鎳面之黑墊。第四種無錯化劑者則根本不會發(fā)生置換反應(yīng)。 表 結(jié)論 1. 為了強化鎳面晶瘤之間的 “界溝 ”，而不致被金水集中攻擊的考慮下，鎳厚度至少須在 160 in（ 4 m）以上。為了降低金水對鎳層的過度傷害，以便減少黑墊的發(fā)生與改進焊點強度起見，金層厚度不宜超過 5 in，最好控制在 到 in左右。 2. 當(dāng)板面之小銅墊已有導(dǎo)線連通到大銅面（比例達 16:1）時，則在后續(xù)鍍金的過程中，會在小墊上發(fā)生異常溶鎳與沈金的劇烈反應(yīng)（尤其所連者為鍍不上鎳裸的銅面時），極有可能發(fā)生黑墊，此即賈凡尼電化學(xué)作用的明證。不過此現(xiàn)象在第二次實驗的大小鎳面上，卻又未能再次出現(xiàn)。 3. 金 水中所添加的錯化劑會影響到金層還原的速率及金層厚度，尤其當(dāng)鎳層的磷含量較低（ 57%）時，效果將更為明顯。以上各實驗及所得結(jié)果均是針對 ATO 的槽液而言，其他藥水是否有相同的結(jié)果則不得而知。 其他有關(guān) ENIG 之論文摘要（略） 另外 6Shiply 曾在 2021/10 的 Circuitree 有一篇文章，提到鎳層的卵石狀結(jié)晶是源自銅面的微粗化與具瘤狀的活化鈀層（上村公司亦有相同的看法），此種瘤狀組織愈粗糙時，浸金時裂縫中的金愈少，造成面金與深溝中的電性差異，在賈凡尼效應(yīng)下對鎳的攻擊愈猛。但當(dāng)化鎳層愈 厚時表面也愈平滑（通常要求應(yīng)在 160 in 以上），以減少局部過度腐蝕與造成黑墊的機會。磷含量會影響結(jié)構(gòu)與抗蝕力（不宜與抗自然氧化混為一談），在 7%以下時呈微晶狀（ Microcrystaline）， 7%以上時呈非晶之不定形狀（ Amorphone）。 圖 ，右為厚度 160 mm以上較均勻的表面 。 剝錫成裸銅板時要做得徹底，以免殘余錫或錫鉛層造成賈凡尼效應(yīng)對銅面的過度腐蝕。綠漆的硬化必須完善，以免綠漆在高溫鎳水與金水中遭到漂洗（ Leaching）。此二因素皆會影響鎳層瘤狀的大小。 鍍鎳的速率要放慢以減少瘤狀與深溝，操作中的 pH 要控制在 的范圍（不可冷后再測），液溫也要在 1℃ 之內(nèi)。安定劑（ Stabilizer）的管控要按供貨商的規(guī)定，超規(guī)時將會發(fā)生漏鍍（ Skip Plating即露銅）或邊緣露銅現(xiàn)象。金水的溫度與濃度也舉足輕重，溫度太高與金量太小將會造成鎳層的過度腐蝕與 金層覆蓋太慢太薄，黑墊發(fā)生的機率當(dāng)然就會上升。．鍍金后的情況絕對重要，任何目視不到的不潔，都將會導(dǎo)致免洗錫膏中軟弱助焊劑的無能為力、高溫水沖、純水熱洗、外加強力的機械助力（如超音波或吹氣等）都絕對必要，之后清潔的熱風(fēng)干風(fēng)干燥也是成敗的關(guān)鍵。 四、半置換半還原金層對黑墊的改善 日本上村（ Uyemura）曾在 IPC 發(fā)表多篇有關(guān) ENIG 焊錫性及焊點強度的文章，最有創(chuàng)意的是更改配方為半浸鍍及半還原的復(fù)合金層（商名 TSB71），以減少對鎳層的過度攻擊。此種改善措施其減少黑墊的成效極為顯著，現(xiàn)將兩種不同金層之表現(xiàn) 綜合整理如下： 上村已研發(fā) 5 年的 TSB71 金水配方中，曾加入某些還原劑，使在鍍金的后半歷程中，不再是攻擊鎳而得到置換金（ Substitution），而是改采還原法得到了較致密的還原金層（ Reduction），對于難以捉摸的黑墊問題，目前已迎刃而解。除了金價以外其他成本約上升 倍，此種高價對于 FCBGA 等高階封裝板尚可忍耐，一般產(chǎn)品（如手機板或卡板等）將不易負擔(dān)。 圖 65% 置換加上 35% 還原可耐黑墊的特殊商用金層；右為 100% 置換的一般商用浸金制程。 上村曾用氰化物將兩類鍍金層同時剝除，除比較其鎳面是否有黑墊黑點等目視缺點外，并利用 ESCA（ Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）去分析鎳層瘤狀結(jié)晶，偵測其界隙中是否藏有深深刺入的微量黃金。一般 ENIG 均難逃此一靈敏檢驗，而 TSB71 卻無跡可尋。 圖 ：左為置換與還原合并之金層其底鎳十分完好；右為一般浸金層，甚底鎳已出現(xiàn)黑點黑線了。 此 TSB71 現(xiàn)已在覆晶（ Flip Chip）式高階載板（如 P4 之 CPU）的量產(chǎn)中使用，下游客戶所關(guān)心的植球剪力（ Ball Shear）測值，均遠優(yōu)于一般置換型的浸金層。甚至還將兩類試樣分別在1N 的鹽酸浸泡 6 小時，再于其惡劣老化之后進行 Dage 測儀的推球 剪力試驗，所得結(jié)果不但優(yōu)劣立判而且數(shù)據(jù)相差很大。 圖 Dage 試驗機推球試驗之現(xiàn)場實物圖 ，左下為試驗之規(guī)格。右為新型半置換半還原之浸金與傳統(tǒng)浸金金，兩種浸酸后推再球所得數(shù)據(jù)的優(yōu) 劣對比。 分別新配置換型與復(fù)合型等兩種金水，將相同的化鎳層各自浸入鍍金，發(fā)現(xiàn) TSB71 在復(fù)合型金水中的溶鎳量遠低于置換型之 金液，此亦證明后者攻擊鎳層的程度遠超過前者。 圖 ，兩種金水中在溶鎳量上的比較，輕咬的鎳當(dāng)然黑墊機會也會少。右為比較各種可焊皮膜老化后焊接質(zhì)量的散錫能力試驗儀器。 再利用 “ 散錫能力 ” （ Solder Spreading）來比較兩者之焊錫性，亦可明顯看出 TSB71 之底鎳層，在未遭蹂躪 下的優(yōu)異焊錫性。上村亦曾利用本試驗比對 ENIG 與浸錫或浸銀等制程，在各種老化條件下評判其焊錫性，發(fā)現(xiàn)此二新制程目前都還不是 ENIG 的對手。 五、全文總結(jié)論 1. ENIG 中金層的用途只是在保護鎳層免于生銹而已，并未參到焊點結(jié)構(gòu)中去。金層愈厚則界面品質(zhì)愈差，而焊點也愈形脆弱。 千萬勿再自作聰明以為金層愈厚愈好， “咸鴨蛋是咸鴨子生的 ”這種老師傅型自以為是的歪理，實在不敢恭維！ BGA 組件載板的電鍍鎳金層，全系外加電流所沉積，從無置換反應(yīng)，當(dāng)然也就不會有鎳面發(fā)黑的道理。組裝板上的 QFP 或 BGA等焊墊若其金層太厚時，則其底鎳 必已遭金水之強攻，黑墊極有可能發(fā)生。 2. 有關(guān) SMT表面焊裝的板類，不宜再繼續(xù)早年通孔插裝年代的 “烤板政策 ”，認(rèn)為板子要先烘烤其焊錫性才會良好， 此種想法并不正確。須知愈烤則 IMC 愈厚而焊錫性也將愈糟，桿面扙吹火豈有通氣之理？其實當(dāng)年 PTH 板類的焊前先烤只是想要趕走孔壁破洞的吸濕而免于吹孔（ Blow Hole）而已。然則孔壁的 Void 不從鉆孔與鍍孔上去根本改善，反倒是到了焊接的臨頭才來亂烤一通。這又豈是智者之所為？須知 “錯誤的政策比貪污還可怕 ”，不管是如何的忙，基本知識總還是要吸收一點吧！ 3. 天下烏鴉一般黑， ENIG 的黑墊問題堪稱自古至今無人得免，差別只在災(zāi)情大小而已。雖經(jīng)眾多賢者們的長期努力，但真正成因則至今未明。下游資淺用戶所常念的緊箍咒 “別家都很好就是你不行 ”！這種程咬金三釜頭的老套， 用久了不但會破綻穿綁，更曝露了自我的低能與無知。業(yè)者避禍求福的可行辦法只有減少鎳槽的壽命至 4MTO，并加強金槽管理與減少污染之嚴(yán)格把關(guān)，或根本改用半置換半還原另類鍍金之上策，以求高枕無憂一勞永逸。 4. 各種可能取代 ENIG 的其他制程，目前長期量產(chǎn)的經(jīng)驗均尚不足，一時還不致威脅到 ENIG。其中含有機物的浸銀層不耐老化 ，且制程穩(wěn)定度尚差， 二次焊接也幾乎全軍覆沒！加以成本不低，故大規(guī)模流行的機會不大。至于浸錫則因配方中難以取代的硫 （ Thiourea），會傷害板感光型的綠漆，而衍生極多的后患，造成板面離子污染度的大增，而讓下游客戶們擔(dān)心受怕難以認(rèn)同。且其量產(chǎn)管理經(jīng)驗尚缺，意外經(jīng)過高溫或長期不良儲存者，表面的薄錫一旦與底銅轉(zhuǎn)化為 IMC 層，則對后續(xù)焊錫性將造成永久性的傷害。更改配方談何容易，想必白錫還需一段很長的改善時間，才可能成為一方之霸。