最近我们公司的SMT代工厂及电路板的生产厂商一直在吵 ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold) 板子的镀金厚度规格，原因是EMS工厂最近生产了一批ENIG的板子，经过SMT后作整机组装时发现有零件掉落的问题，一开始SMT工厂强烈认定是黑垫(Black pad)所造成，因为从外观看起来，在零件掉落处的焊垫呈现出黑垫的颜色，而且大部份的焊垫也都随着零件整个掉落而连接在零件脚上，推想可能掉落处在化镍(Electroless Nickel)层或富磷(P-rich)层位置。

其实我们公司的产品是外包给专业代工厂生产的，所以生产的品质代工厂当然得负责，不过外包作业有时候就是会有许多扯不清楚的地方，尤其是关系到责任的归属与赔偿的问题时，所以就看SMT代工厂与电路板生产厂两边来来回回的打了好几回合的仗，这边说是黑垫的问题，因为做了切片打了EDX/SEM，认为磷（P）的含量有点偏高，那边说他们也做了切片也打了EDX/SEM，可是磷（P）的含量应该在正常的范围内；这边说镀金层太薄小于1.0µ"，那边又辩说金层在焊锡中是没有太多用处的…等，可是却没有一方真正用心去做切片然后分析零件究竟是从哪一个层面剥离？是IMC长成不好？是温度加热不足造成焊锡不良？是镍层(EN, Electroless Nickel)氧化造成焊接强度变弱？

 

弄到后来我们公司的货出不出去，最后还是得自己跳下去作仲裁，把双方人马通通抓进来一起开会！

首先当然就是要了解现状，先确定零件掉落只有发生在后段产品整机组装(Box Build)的时候，因为整机组装的时候需要插拔零件，前面的SMT及ICT都没有发现到问题，而且检查了有问题及之前没有问题的电路板组装后，发现良品的电路板零件可以承受到6～8Kg-f的推力不会掉落，而不良品的电路板只要推到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来Sorting(挑选)良品及不良品，不过作过推力的零件需要再手焊一次以确保零件没有因为执行推力而引起细微的焊点龟裂；至于已经整机组装好的完成品，可就伤脑筋了，我们最后决定以最后入库的一批产品先作100％的插拔测试，然后按AQL0.4拆机检查零件推力，其他的批量则以栈板为单位，作100%的插拔测试并抽2台作推力测试。这可是大工程啊！

接着推敲里清零件掉落的真因，其实零件掉落不外乎上面提到的几个可能性，先检查零件断裂在什么地方，大概就可以知道问题出在哪里了：

▪　如果零件脚上根本就没沾锡，那肯定是零件脚氧化或是锡膏不良所引起。

▪　如果根本就没有长成IMC，那reflow热量应该不足。

▪　如果是断裂在IMC层的表面，就要看IMC的长成有没有问题，假设设计上没有问题而IMC长成不好，则可能是Reflow温度不足…等问题。

▪　如果断裂处发生在IMC与镍层之间，可以检查富磷层是否明显，建议一定要打元素分析看看是否含磷量是否过多。如果富磷层明显而且过厚就会影响到日后的可靠性，也会引起结构不足的现象；另外也可能是镍层氧化造成焊接强度不足。

下面的图片拿取了有问题的板子，然后在有零件掉落的焊垫与零件没有掉落的焊垫上作切片，另外再拿一片之前生产没有问题的板子，在现在发现零件掉落的焊垫上作切片。

说明	切片图片
这是拿有问题的板子作切片零件掉落焊垫的图片。  可以很明显看出零件掉落焊垫的IMC似乎没有长成完全，似乎依稀还可以看到AuSn及AuSn2还未来得及逸走的痕迹（没有打元素成份，个人不太敢确定）。
这是拿有问题的板子作切片其他零件未掉落焊垫的图片。  发现其他零件焊垫上的IMC长成正常，金层也完全融入了焊锡当中。
拿以前没有问题的板子  切片检查同一个零件掉落的位置，发现IMC长成也是正常。

 

经过连续几天的追踪讨论下来，真相好像也渐渐有了眉目，我们发现零件是掉落在IMC与镍层之间，而且IMC的生长似乎也有点不足，双方也都在镍层中发现了O(氧)的成份，虽然一方还是坚持有镍层腐蚀(Ni Erosion)的黑垫可能性，另一方则坚持没有镍层腐蚀，而是镍层氧化(Ni oxidization)造成，虽然依稀觉得电路板厂商没有把全部的真相说出来，但至少电路板厂商已经初步承认其电路板的制程有些问题，而且在其某条金槽的管控上发现了些许问题，也愿意吸全部收损失，所以我们也不再继续往下扒粪。

只是镍层腐蚀(Nickel erosion)与镍层氧化(Ni oxidation)在金层厚度的控制上似乎刚好颠倒，或许是深圳宏力捷的认识还不足吧！

深圳宏力捷在这里的意见当参考就好，如果有电路板的专家路过的话，请不吝提供意见。依据IPC4552的要求一般化金层的厚度建议在2µ"～5µ"，化学镍层在3µm(118µ")～6µm(236µ")。不过金层要越薄越好，以免造成金脆与反向腐蚀，因为「金」在焊接过程中是不起反应的元素；但是金层如果太薄，就无法完全覆盖住镍层，存放的时间一久要再拿出来焊接，就容易出现氧化而有拒焊的现象，所以「金」的目的在这里最主要在防止电路板氧化。至于「镍」的目的何在？就请参考这篇文章：电子工业中零件或电路板镀镍的目的何在？
 

因为最近金价飙涨，所以我们公司的ENIG板的镀层厚度也从原本的最少2.0µ"下降到1.2µ"以上就可以了，也就是说金层厚度已经薄到不能再薄了，再加上板子有时候一放就是三个月～半年，有些还会超过了一年，着实有些担心，老实说我们还在密切观察这样的金层厚度会不会有什么副作用出现，不过上面的老板既然已经答应供应商且决定如此，我们也只能等着看。

这次出问题的板子大概放了三个月，不过有问题板子的金层厚度大约只有1.0µ"左右或更薄，根据电路板厂商最后回答的8D报告结论，是因为其电路板的金层厚度控制是以2mmx2mm的方框来作为量测的基淮，但这次出问题的焊垫实际上比起这个尺寸可就大多了，所以这里的焊垫金层厚度并没有受到管控，造成有些板子的浸金厚度不足，至使部份板子的镍层氧化，最后形成焊接强度不足的现象。以上是电路板供应商的部份回答，个人还是有些疑虑未清啦。