最近我們公司的SMT代工廠及電路板的生產廠商一直在吵 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 板子的鍍金厚度規格，原因是EMS工廠最近生產了一批ENIG的板子，經過SMT后作整機組裝時發現有零件掉落的問題，一開始SMT工廠強烈認定是黑墊(Black pad)所造成，因為從外觀看起來，在零件掉落處的焊墊呈現出黑墊的顏色，而且大部份的焊墊也都隨著零件整個掉落而連接在零件腳上，推想可能掉落處在化鎳(Electroless Nickel)層或富磷(P-rich)層位置。

其實我們公司的產品是外包給專業代工廠生產的，所以生產的品質代工廠當然得負責，不過外包作業有時候就是會有許多扯不清楚的地方，尤其是關系到責任的歸屬與賠償的問題時，所以就看SMT代工廠與電路板生產廠兩邊來來回回的打了好幾回合的仗，這邊說是黑墊的問題，因為做了切片打了EDX/SEM，認為磷（P）的含量有點偏高，那邊說他們也做了切片也打了EDX/SEM，可是磷（P）的含量應該在正常的范圍內；這邊說鍍金層太薄小于1.0µ"，那邊又辯說金層在焊錫中是沒有太多用處的…等，可是卻沒有一方真正用心去做切片然后分析零件究竟是從哪一個層面剝離？是IMC長成不好？是溫度加熱不足造成焊錫不良？是鎳層(EN, Electroless Nickel)氧化造成焊接強度變弱？

 

弄到后來我們公司的貨出不出去，最后還是得自己跳下去作仲裁，把雙方人馬通通抓進來一起開會！

首先當然就是要了解現狀，先確定零件掉落只有發生在后段產品整機組裝(Box Build)的時候，因為整機組裝的時候需要插拔零件，前面的SMT及ICT都沒有發現到問題，而且檢查了有問題及之前沒有問題的電路板組裝后，發現良品的電路板零件可以承受到6～8Kg-f的推力不會掉落，而不良品的電路板只要推到2Kg-f以下零件就掉落了。

所以短期措施可以先用推力的方式來Sorting(挑選)良品及不良品，不過作過推力的零件需要再手焊一次以確保零件沒有因為執行推力而引起細微的焊點龜裂；至于已經整機組裝好的完成品，可就傷腦筋了，我們最后決定以最后入庫的一批產品先作100％的插拔測試，然后按AQL0.4拆機檢查零件推力，其他的批量則以棧板為單位，作100%的插拔測試并抽2臺作推力測試。這可是大工程??！

接著推敲里清零件掉落的真因，其實零件掉落不外乎上面提到的幾個可能性，先檢查零件斷裂在什么地方，大概就可以知道問題出在哪里了：

?　如果零件腳上根本就沒沾錫，那肯定是零件腳氧化或是錫膏不良所引起。

?　如果根本就沒有長成IMC，那reflow熱量應該不足。

?　如果是斷裂在IMC層的表面，就要看IMC的長成有沒有問題，假設設計上沒有問題而IMC長成不好，則可能是Reflow溫度不足…等問題。

?　如果斷裂處發生在IMC與鎳層之間，可以檢查富磷層是否明顯，建議一定要打元素分析看看是否含磷量是否過多。如果富磷層明顯而且過厚就會影響到日后的可靠性，也會引起結構不足的現象；另外也可能是鎳層氧化造成焊接強度不足。

下面的圖片拿取了有問題的板子，然后在有零件掉落的焊墊與零件沒有掉落的焊墊上作切片，另外再拿一片之前生產沒有問題的板子，在現在發現零件掉落的焊墊上作切片。

說明	切片圖片
這是拿有問題的板子作切片零件掉落焊墊的圖片。  可以很明顯看出零件掉落焊墊的IMC似乎沒有長成完全，似乎依稀還可以看到AuSn及AuSn2還未來得及逸走的痕跡（沒有打元素成份，個人不太敢確定）。
這是拿有問題的板子作切片其他零件未掉落焊墊的圖片。  發現其他零件焊墊上的IMC長成正常，金層也完全融入了焊錫當中。
拿以前沒有問題的板子  切片檢查同一個零件掉落的位置，發現IMC長成也是正常。

 

經過連續幾天的追蹤討論下來，真相好像也漸漸有了眉目，我們發現零件是掉落在IMC與鎳層之間，而且IMC的生長似乎也有點不足，雙方也都在鎳層中發現了O(氧)的成份，雖然一方還是堅持有鎳層腐蝕(Ni Erosion)的黑墊可能性，另一方則堅持沒有鎳層腐蝕，而是鎳層氧化(Ni oxidization)造成，雖然依稀覺得電路板廠商沒有把全部的真相說出來，但至少電路板廠商已經初步承認其電路板的制程有些問題，而且在其某條金槽的管控上發現了些許問題，也愿意吸全部收損失，所以我們也不再繼續往下扒糞。

只是鎳層腐蝕(Nickel erosion)與鎳層氧化(Ni oxidation)在金層厚度的控制上似乎剛好顛倒，或許是深圳宏力捷的認識還不足吧！

深圳宏力捷在這里的意見當參考就好，如果有電路板的專家路過的話，請不吝提供意見。依據IPC4552的要求一般化金層的厚度建議在2µ"～5µ"，化學鎳層在3µm(118µ")～6µm(236µ")。不過金層要越薄越好，以免造成金脆與反向腐蝕，因為「金」在焊接過程中是不起反應的元素；但是金層如果太薄，就無法完全覆蓋住鎳層，存放的時間一久要再拿出來焊接，就容易出現氧化而有拒焊的現象，所以「金」的目的在這里最主要在防止電路板氧化。至于「鎳」的目的何在？就請參考這篇文章：電子工業中零件或電路板鍍鎳的目的何在？
 

因為最近金價飆漲，所以我們公司的ENIG板的鍍層厚度也從原本的最少2.0µ"下降到1.2µ"以上就可以了，也就是說金層厚度已經薄到不能再薄了，再加上板子有時候一放就是三個月～半年，有些還會超過了一年，著實有些擔心，老實說我們還在密切觀察這樣的金層厚度會不會有什么副作用出現，不過上面的老板既然已經答應供應商且決定如此，我們也只能等著看。

這次出問題的板子大概放了三個月，不過有問題板子的金層厚度大約只有1.0µ"左右或更薄，根據電路板廠商最后回答的8D報告結論，是因為其電路板的金層厚度控制是以2mmx2mm的方框來作為量測的基淮，但這次出問題的焊墊實際上比起這個尺寸可就大多了，所以這里的焊墊金層厚度并沒有受到管控，造成有些板子的浸金厚度不足，至使部份板子的鎳層氧化，最后形成焊接強度不足的現象。以上是電路板供應商的部份回答，個人還是有些疑慮未清啦。