但随着无铅焊接峰值温度的提高，使焊接工艺窗口由50 ℃减小到15 ℃。焊料、PCB表面处理和元器件表面处理的多元化，涌现了很多兼容性问题，尤其是带来了更繁芜的沉金PCB焊盘不润湿问题。
如图1所示，失落效样品上的焊盘普遍上锡不良，紧张表现为焊盘部分区域未上锡，表面金层未完备溶进焊估中。而在正常的焊接过程中，镍金焊盘在高温焊接的瞬间，表面金层将连忙溶于焊估中，形成AuSnX 系列合金而快速分开焊盘，迅速扩散到焊料之中。
本文将重点磋商一套完全的焊盘不润湿的剖析方法，为剖析办理沉金PCB焊盘不润湿问题供应有力的剖析方法和手段。
1、焊接热量
当涌现焊盘不润湿的情形，首先该当进行焊接工艺过程的成分排查。当焊接热量不敷或锡膏润湿性差时，也会导致焊盘不润湿。以是首先须要对NG（No Good）品上的上锡不良焊点以及上锡良好焊点进行电子扫描显微镜（SEM）切片剖析，剖析其锡膏对元器件的可焊端/引脚润湿情形以及其界面的IMC（金属间化合物，Intermetallic Compound）层厚度，以确定焊接工艺是否正常。
1.1 NG品上的不良焊点剖析
将NG品上的不良焊点制成切片，并对其截面进行SEM不雅观察，如创造图2所示状况，即创造焊料缩聚在电阻可焊端，该界面润湿良好，界面金属间化合物厚度约为1.3 μm。
而焊料对焊盘则不润湿，不润湿区域可见明显金层覆盖PCB焊盘已上锡区域，焊料对PCB焊盘均已润湿。解释焊接热量和锡膏润湿性没有问题。反之，如果创造器件侧同样没有形成良好的IMC层，则解释焊接热量不敷或锡膏润湿性差。
1.2 NG品上的上锡良好焊点剖析
将同一个NG品上的上锡良好焊点制成切片，并对其截面进行SEM不雅观察，如创造图3所示情形：焊料对元器件润湿良好，其界面处的IMC层厚度约为1.2 μm，PCB焊盘侧也被润湿。解释焊接热量和锡膏润湿性没有问题。
2、金镍镀层厚度
一样平常金镍镀层焊盘表面哀求金厚0.050～0.152 μm，镍厚3～8 μm。如表1所示，有研究结果表明金厚对焊锡延展性有显著影响，即金层越薄，焊锡延展性越差，金层越厚，焊锡延展性越好。
金镍厚影响焊接效果的机理是：金与银焊锡性都很好是由于它们在强热中能快速形成IMC(AuSn4与Ag3Sn)，且IMC还能迅速分散溶入液态的焊估中。金溶进高锡量SAC305焊料的速率可达2.995 μm/s，银也能快到1.107 μm/s，远超过铜(0.104 μm/s)和镍（0.001 μm/s）这2种基底金属形成IMC的速率。故沉金板不上锡时，打消掉焊接工艺成分后第一韶光该当用金厚测试仪进行金镍厚的测试。
3、镍层磷含量
根据SEM扫描微不雅观图，低P含量的镍层晶格界线明显，而高P层的镍层表面晶格模糊，呈现非晶体构造。高P含量的Ni-P镀层，其优秀耐蚀性能起因于它的非晶态构造，这种在非晶态构造中不存在晶界、位错、孪晶或其他毛病，耐蚀性能相对较好。
但是高P含量的镍层，由于有效焊接金属的减少，而焊接过程中，P是不参与到焊接合金层构造中的，以是当P含量超越一定程度时候，镍层表面将呈现非晶体构造，极大增加了镍层的耐堕落性，但同时其润湿性能、可靠性能将低落。在确定金镍厚度无非常时，就要进一步用EDX剖析镍层磷含量，镍层磷含量质量分数一样平常在7%～11%。
4、镍堕落
在镍堕落严重时，每每会造成焊盘不润湿，即Ni层受到深度堕落而引起ENIG（Electroless Nickel/Immersion Gold）处理焊点断裂的失落效模式。一样平常业界比较认可的镍堕落剖断标准为：
1）在放大3 000倍的条件下采取SEM不雅观察，焊盘表面50 μm范围内Ni堕落深度超过Ni层厚度40%的条数不超过4条；
2）IMC镀层不许可涌现连续的Ni堕落，如图4所示。在涌现沉金焊盘不润湿的情形下，要用SEM不雅观察镍层纵切片，确认镍堕落情形。
5、焊盘表面污染
5.1 非常元素剖析
对上锡不良的焊点进行EDX（Energy DispersiveX-Ray Spectroscopy）身分剖析，确认是否有非常元素存在。在PCB生产过程中，笔墨以及阻焊塞孔等工序可能会涌现笔墨或者阻焊剂上焊盘导致焊盘不润湿的情形。
如图5所示，创造焊盘表面有非常元素Ti，Ti是字符油墨的特色元素，可以剖断有字符污染物存在。针对字符污染焊盘的不良，可采取沉金前印字符工艺，这样可以有效避免字符污染焊盘导致的焊接不良，目前业界有多个PCB厂家采取沉金前印字符工艺。
5.2 有机物污染剖析
当进行EDX元素剖析时，未创造明显非常元素存在时，就要不雅观察氧含量是否正常。如图6所示，这个不上锡焊盘表面Au层氧元素含量较高，解释焊盘存在一定程度的氧化或者存在有机物污染的情形。进而依据IPC-J-STD-003B方法，用体积分数20%的HCl洗濯不润湿的焊盘，洗濯后如果可焊性明显改进，就可以进一步确认焊盘存在一定程度的氧化或者存在有机物污染的情形。
无论是焊盘表面有非常元素存在，还是焊盘表面有氧化或者有机物污染物存在。经由笔者大量实践，在PCB包装前用体积分数1%～3%的稀硫酸+超声波水洗的办法进行PCB洗濯，可以很好地规避焊接不良问题。异丙醇、柠檬酸以及盐酸的洗濯办法浸染有限，不推举利用。尤其是盐酸要禁止对金面进行洗濯，由于盐酸会带来严重的镍堕落问题。
6、金层氧化
当以上所有的剖析结果都没有非常时，这个时候就要用SEM重点不雅观察确认沉金表面后是否对金面进行了物理处理，比如喷砂。一样平常在金面有非常，例如金面污染、金面发红和金面氧化等正常酸洗流程无法处理时，有些PCB厂家会采取喷砂等物理办法对金面进行处理。如图7所示，在沉金后做过喷砂处理，全体金面的晶体构造已经完备毁坏，有漏镍征象，这些位置会造成金原子之间的镍原子大量氧化，终极造成焊盘不润湿。
7、结束语
1）沉金PCB焊盘不润湿应从以下六个方面进行重点失落效剖析：
①焊接热量不敷；
②镍层磷含量非常；
③镍堕落；
④金镍厚度非常；
⑤焊盘表面污染；
⑥金层氧化。
2）沉金后利用物理办法对金面进行返工，会造成金晶格变形，露镍位置镍氧化，进而造成焊盘不润湿。
3）在PCB包装前用体积分数1%～3%的稀硫酸+超声波水洗的办法进行PCB洗濯，可以很好地规避焊接不良问题。
4）采取沉金前印字符可以有效避免字符污染焊盘导致的焊接不良，目前业界有多个PCB厂家在采取。
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