在前面的文章中,关于公司的产品因ENIG板浸金厚度不足而镍化/无电镀镍ElectrolessNickel氧化,甚至是零件焊接强度不足导致部件掉落的问题进行了说明。然而,在许多文献和资料的记载中,金层电路板的表面处理的作用仅作为空器的阻挡层,以防止下面的镍层氧化,金Au不仅不能在焊料中形成强的焊接被说明形成AuSn和AuSn2等脆弱的IMC并带来金脆的结果。
(延长阅读:部件掉落与电路板镀层厚度的关系)
实际上ENIG板子的真正焊接点必须在镍层完全成长,形成Ni3Sn4的良性IMC。这样的话,就可以确保焊接强度。
ENIGElectrolessNickelImmersion Gold)表面处理后的板在高温焊接的瞬间迅速溶解在金层液体锡中,形成共金IMC,如AuSn2或AuSn4,从ENElectrolessNickel层急速脱离,快速扩散到焊料中。因此ENIG的焊接点应完全生长在EN化镍层的表面,一般金层用于保护镍面不与空气直接接触而生锈氧化。金层太厚的话,不仅起不到什么作用,而且如果超过焊接点重量的3%Au的比重是19.3),反而会引起金脆Gold Embrittlement的问题,形成脆弱的IMC。
下面的4张图像是4500倍扩大SEM图像,表示如果回流焊接炉的热量不足,金成分从镍层分离融入焊料的瞬间,部件受到外力冲击的话,很有可能从AuSn2或者AuSn4IMC中破裂。
以下4个图表示,在焊接的热量不足或不持续的情况下,生成Ni3Sn4的薄IMC层而焊接牢固,但由于AuSn和AuSn2将来脱离,所以停留在共金接口附近,若外力被拉伸则容易破裂。这是ENIG的焊接点强度总是比铜面焊接点Cu6Sn5不牢固的原因之一。
以下两个图表示,在焊接的热充分且持续的情况下,金层完全溶于焊接材料,从图像中小粒子的AuSn分散在焊接材料中浮游,残留有锡镍IMC,能够自然地得到良好的焊接强度。浸出金和镀层金层太厚的话,AuSn共金过剩形成,最终AuSn不能有效地放掉或满足整个焊料,会影响焊接强度。