化鎳鈀金，就是在PCB制造中，采用化學(xué)的方法，在印制線路銅層的表面沉上一層鎳、鈀和金，是一種非選擇性的表面加工工藝。其主要工藝流程是除油—微蝕—預(yù)浸—活化—沉鎳—沉鈀—沉金—烘干，每個(gè)環(huán)節(jié)之間都會(huì)有多級水洗進(jìn)行處理?；瘜W(xué)鎳鈀金反應(yīng)的機(jī)理主要包括氧化還原反應(yīng)和置換反應(yīng)兩種，其中還原反應(yīng)更容易應(yīng)對厚鈀和厚金的產(chǎn)品。

化學(xué)鎳鈀金是印制線路板行業(yè)的一種重要的表面處理工藝，廣泛的應(yīng)用于硬質(zhì)線路板（PCB），柔性線路板（FPC），剛擾結(jié)合板及金屬基板等生產(chǎn)制程工藝中，同時(shí)也是未來印制線路板行業(yè)表面處理的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。

鍍層厚度的影響

化學(xué)沉鈀層結(jié)構(gòu)致密，夾在鎳和金之間，能夠有效阻止鎳向金擴(kuò)散，鈀層質(zhì)量和厚度對金絲鍵合工藝的可靠性至關(guān)重要，厚度方面不宜太薄。資料表明：ENEPIG金絲鍵合及可靠性試驗(yàn)后，鈀層應(yīng)完整，鈀層厚度≥0.10 μm。金層本身具有良好的金絲鍵合能力，由于致密鈀層的保護(hù)阻止了浸金工藝過程中金對鎳層的攻擊，金層純度高，較薄的金層≥0.05 μm就能滿足金絲鍵合需求，更厚的金層可保障金絲鍵合工藝的穩(wěn)定性和可靠性。

表面狀態(tài)的影響

由于PCB加工步驟多，化學(xué)鎳鈀金工藝控制復(fù)雜，國內(nèi)有的PCB廠家工藝控制不穩(wěn)定，在PCB鍵合焊盤表面存在各種缺陷，例如清潔性差，表面污染、鍍層缺陷等， 這些缺陷對SMT焊接工藝可以勉強(qiáng)接受，對金絲鍵合工藝是不可接受的，典型缺陷類型如圖1所示。PCB金絲鍵合焊盤表面鍍層不完整，存在露銅或露鎳的缺陷，金層被磨損，PCB焊盤中孔表面鼓脹，無法鍵合金絲。

微組裝工藝過程的影響

在微組裝工藝過程中，化學(xué)鎳鈀金鍍層的PCB經(jīng)受的工藝過程復(fù)雜，包括多次回流焊、清洗及多次導(dǎo)電膠粘接等工步。每一步都會(huì)對化學(xué)沉鎳鈀金焊盤表面造成污染，影響金絲鍵合性。SMT工藝回流焊接中，焊錫膏的微量助焊劑殘留對化學(xué)沉鎳鈀金焊盤的可鍵合性影響很大，對焊錫膏的類型、清洗的方式和清洗工藝參數(shù)都應(yīng)嚴(yán)格選擇和控制。組裝工藝流程宜盡量簡化，避免多次焊接，尤其是凹腔內(nèi)的焊接和清洗。

SMT焊點(diǎn)的可靠性

理論上，PCB化學(xué)鎳鈀金鍍層在鎳和金之間加入薄的一層鈀，阻止浸金工藝中金對鎳的攻擊，徹底防止“黑焊盤”現(xiàn)象。在實(shí)際工作中，工藝控制不當(dāng)，也會(huì)產(chǎn)生“黑焊盤”現(xiàn)象，影響SMT焊點(diǎn)的可靠性，對產(chǎn)品質(zhì)量造成危害。

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BGA植球強(qiáng)度低的問題現(xiàn)象（1）

某廠家生產(chǎn)的某批次化學(xué)鎳鈀金鍍層PCB基板植球后，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)錫球剪切力異常偏低。用鎢針或手術(shù)刀可以輕松推落錫球，呈現(xiàn)脆性斷裂模式，殘留焊盤如圖2所示。整個(gè)批次基板呈現(xiàn)類似問題，不區(qū)分焊盤位置。斷裂界面一部分是在Ni和金屬間化合物（IMC）之間，一部分在焊料和IMC之間。

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選擇其他批次的同型號基板，按照相同的工藝條件植球，以相同方式推錫球，錫球不易剝離，多數(shù)錫球有明顯塑性拉伸變形，剝離后大多有焊料殘留于焊盤，呈現(xiàn)塑性斷裂模式，不同批次化學(xué)沉鎳鈀金PCB基板BGA植球剪切力。

按照GJB7677-2012球柵陣列試驗(yàn)方法中焊球剪切強(qiáng)度推薦值，對直徑0.5 mm的焊錫球，最小剪切力為3.5 N。雖然脆性斷裂的PCB的錫球剪切力大于該值，但是對比剪切力試驗(yàn)結(jié)果，脆性斷裂PCB平均剪切力低約1.20 N，該強(qiáng)度差異在高速應(yīng)力加載條件下體現(xiàn)應(yīng)更為明顯。

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