電路板ENIG表面處理是什么？有何優(yōu)缺點(diǎn)？

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold，無(wú)電鍍鎳浸金)，是一種用于電路板表面處理(Finished)的制程，一般簡(jiǎn)稱之為「化鎳浸金板」或簡(jiǎn)稱為「化金板」，目前廣為應(yīng)用于手機(jī)內(nèi)裝的電路板上，有些BGA的載板也會(huì)使用ENIG。
相較于電鍍鎳金來(lái)說(shuō)，這種化鎳浸金在電路板廠的制程當(dāng)中不需要在電路板上通電，也不需要在每一個(gè)待電鍍的pad上面拉一條導(dǎo)線接通才能鍍上鎳金，因此其制程相對(duì)簡(jiǎn)單，產(chǎn)量也是倍數(shù)以上，所以生產(chǎn)費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)也就比較便宜。
不過(guò)ENIG表面處理也有其缺點(diǎn)及問(wèn)題點(diǎn)，比如說(shuō)焊接強(qiáng)度偏低，容易生成黑墊(Black pad)也常為人所詬病。
ENIG電路板
 
化學(xué)鎳金的生產(chǎn)流程大致如下：
前處理→除油→水洗→酸洗→水洗→微蝕→水洗→預(yù)浸（H2SO4）→活化（Pd觸媒）→水洗→化學(xué)鎳（Ni/P）→水洗→浸鍍金→金回收→水洗→烘乾
前處理：目的在刷磨或噴砂以去除銅表面的氧化物并糙化銅表面以利增加后續(xù)鎳和金的附力。
微蝕：過(guò)硫酸鈉/硫酸以去除銅面的氧化層并降低前處理時(shí)刷磨所造成的溝痕深度。過(guò)深的刷痕經(jīng)常成為浸金攻擊鎳層的幫兇。
活化：由于銅面無(wú)法直接啟動(dòng)化學(xué)鎳的沉積反應(yīng)，所以必須在銅面先上一層鈀(Pd)來(lái)當(dāng)作化學(xué)鎳沉積反應(yīng)的觸媒。利用Cu的活性比Pd大的原理，使鈀離子還原為鈀金屬并附著于銅面上。
化學(xué)鎳：Ni/P，其主要作用為阻絕銅與金之間的遷移(migration)與擴(kuò)散(diffusion)，并作為與后續(xù)焊接作用時(shí)與錫化學(xué)反應(yīng)生成IMC的元素。
浸鍍金：金的主要目的在保護(hù)并防止鎳層氧化，金在焊錫的過(guò)程當(dāng)中并不會(huì)參與化學(xué)反應(yīng)，過(guò)多的金反而有礙焊錫的強(qiáng)度，所以金只要夠覆蓋住鎳層使之不易氧化即可，如果要作COB (Chip On Board)打線就另當(dāng)別論，因?yàn)榻饘右凶銐虻暮穸取?br />  
電路板ENIG(化鎳浸金)表面處理的優(yōu)點(diǎn)：
其表面處理可以作當(dāng)成COB打線的底金屬使用。
可以反覆進(jìn)行多次reflow(回焊)，一般會(huì)要求至少可以耐 3次以上的高溫焊接，而且焊接品質(zhì)還是可以維持一致。
具有優(yōu)異的導(dǎo)電能力?？梢援?dāng)成按鍵導(dǎo)通的金手指線路使用，而且信賴度高。
黃金金屬活性低，不易與大氣中的成份起反應(yīng)，所以可以起到一定的防氧化、抗生銹之能力。所以ENIG的保存期限一般都可以輕易超過(guò)六個(gè)月以上，有時(shí)候即使放在倉(cāng)庫(kù)中超過(guò)一年以上，只要其保存狀況良好，沒(méi)有生銹的問(wèn)題，電路板經(jīng)過(guò)烘烤除濕及焊性測(cè)試后確認(rèn)沒(méi)問(wèn)題，還是可以繼續(xù)使用來(lái)焊接生產(chǎn)。
黃金暴露于空中也不易氧化，所以可以設(shè)計(jì)大面積的裸露墊(pad)來(lái)當(dāng)做「散熱」之用。
可以當(dāng)成刀鋒板的接觸面之用。這個(gè)應(yīng)用的鍍金層必須要厚一點(diǎn)。一般會(huì)建議鍍硬金。
ENIG的表面平坦，印刷印錫膏的平整度好，容易焊接。非常適合用于細(xì)間腳零件與小零件，如BGA, Flip-Chip 等零件。
 
電路板ENIG(化鎳浸金)表面處理的缺點(diǎn)：
一般來(lái)說(shuō)，Ni3Sn4的焊點(diǎn)強(qiáng)度不如Cu6Sn5，某些特別要求焊接強(qiáng)度的零件可能無(wú)法承受過(guò)大的外力衝擊力而有掉落風(fēng)險(xiǎn)。
因?yàn)椤附稹沟膬r(jià)格節(jié)節(jié)高升，所以成本相對(duì)的比OSP表面處理來(lái)得高。
有「黑墊(Black pad)」或「黑鎳」產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，黑墊一旦生成會(huì)造成焊點(diǎn)強(qiáng)度急速下降的問(wèn)題。黑墊為複雜的NixOy化學(xué)式組成，其根本原因?yàn)榛嚤砻嬖谶M(jìn)行浸金置換反應(yīng)時(shí)，其鎳面受到過(guò)度的氧化反應(yīng)（金屬鎳游離成為鎳離子即可廣義的稱為氧化），再加以體積甚大的金原子（金原子半徑144pm）不規(guī)則沉積形成粗糙且疏松多孔的晶粒排列，也就是說(shuō)「金」層未能完全覆蓋住其底下的「鎳」層，讓鎳層有機(jī)會(huì)繼續(xù)與空氣接觸，最后在金層下面漸漸形成鎳銹，終至造成焊接阻礙?，F(xiàn)在有一種「化鎳浸鈀金((ENEPIG)」的制程可以有效解決「黑墊」的問(wèn)題，但因?yàn)槠滟M(fèi)用還是相對(duì)比較昂貴，所以目前還只有高階板、CSP或是BGA業(yè)者采用。