2024年5月11日发(作者：s680)

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化镍浸金焊接黑垫之探究与改善

TPCA技术顾问 白蓉生

本文原载于TPCA会刊第十五期

一、化镍浸金流行的原因

各种精密组件组装的多层板类，为了焊垫的平坦、焊锡性改善，焊点强

度与后续可靠度更有把握起见，业界约在十余年前即于铜面逐渐采用化镍浸

金(Electroless Nickel and Immersion Gold;EN/IG)之镀层，作为各种SMT

焊垫的可焊表面处理(Solderable Finishing)。此等量产板类有：笔记型计

算机之主机板与通讯卡板，行动电话手机板，个人数字助理(PDA)板，数字相

机主板与卡板，与摄录像机等高难度板类，以及计算机外设用途的各种卡板

(Card，是指小型电路板而言)等。据IPC的TMRC调查指出ENIG在1996年只

占PCB表面处理的2%，但到了2000年时却已成长到了14%了。以台湾量产经

验而言，1000l之化镍大槽中，单位操作量（Loading Factor）已达1.5ft2/gal

（360cm2/L），工作忙碌时两三天就需要换槽。ENIG之所以在此等困难板类

大受上下游欢迎的原因，经过深入了解后计有下面四点：

图1.此为Errison著名手机T-28之HDI六层板（1+4+1），线宽3mil

雷射盲孔5mil，其基频区共装了一颗mini-BGA及4颗CSP，其

Via in Pad之垫径仅12mil左右，是1999被Prismark推崇的明星

机种。初上市时售价台币两万六，由于竞争激烈及电磁波太强，

2001年已跌价到了999元，灾情之惨重岂仅是唏嘘慨叹而已。

1.1 表面平坦好印好焊，小型承垫独领风骚

当板面SMT的细长方形、或圆形、或方形之焊垫越来越多、

越密、越小时，熔锡与喷锡处理垫面之高低不平，造成锡膏印

刷不易与零件踩脚困难，进而造成热风或热氮气熔焊（Relow）

品质的劣化。此与十余年前盛行的通孔波焊，或后来垫面还够

大时的锡膏熔焊等皆大异其趣。彼时之垫面喷锡处理，无论在

焊锡（Solderablity）或焊点强度（Joint Strength）方面，

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均非其它可焊处理之所能望其项背。良好的ENIG平均可耐到3

次的高温焊接，目前也是浸银或浸锡处理所无法相提并论的。

图2.由于微小球垫上ENIG之焊接不太可靠，加以黑垫又常发生，逼得

组装者对该等难缠的CSP微垫只好改采OSP皮膜，板价不断下降，做

法反倒更难，如此HDI高科技有何荣耀可言？甚至业者还将之改成

Super Solder 先上焊料，更是大材小用其心良苦。

然而如今手机板上所装的多颗mini-BGA或CSP，其众多微

垫之焊接，不但让组件商与组装者心惊胆跳，PCB业者更是草木

皆兵闻 退 变色(品质不佳退货赔偿)。目前手机板上一般行情

的CSP(此芯片级封装品系指垫距Pitch在0.8mm以下之BGA)，

其圆型承垫之Pitch仅30mil，而垫径更只有14mil而已；而且

小型QFP长方焊垫的垫宽更已窄到了只有8mil，如此狭小垫面

上所印的精密锡膏，如何能容忍先前喷锡的高低不平?

均匀平坦的可焊处理层，当然不是只有ENIG而已，曾经量

产者尚有OSP有机保焊处理，浸锡处理（Immersion Tin；最近

已出现量产之规模，后效如何尚待观察），化镍浸钯金处理，

甚至化学浸锡或化学锡铅等处理。其中除了OSP外，其它多半

由于制程不稳或后患太多而无法成其气候，实务上当然根本不

是化镍浸金的对手。且OSP的耐久性与抗污性又不如化镍浸金，

而免洗锡膏中活性甚弱的助焊剂，是否在焊前瞬间能及时除去

OSP之老化皮膜，而能顺利沾锡焊妥者亦大有问题。

图3.左为三四年前赫赫有名计算机心脏CPU，其FC式P-3封装载板腹底植针焊接之基垫情形。中为

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