电路板的ENIG表面处理及其优缺点

ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold，无电镀镍浸金)，是一种用于电路板表面处理(Finished)的制程，一般简称之为「化镍浸金板」或简称为「化金板」，目前广为应用于手机内装的电路板上，有些BGA的载板也会使用ENIG。

相较于电镀镍金来说，这种化镍浸金在电路板厂的制程当中不需要在电路板上通电，也不需要在每一个待电镀的pad上面拉一条导线接通才能镀上镍金，因此其制程相对简单，产量也是倍数以上，所以生产费用相对来说也就比较便宜。

不过ENIG表面处理也有其缺点及问题点，比如说焊接强度偏低，容易生成黑垫(Black pad)也常为人所诟病。

化学镍金的生产流程大致如下：

前处理→除油→水洗→酸洗→水洗→微蚀→水洗→预浸（H2SO4）→活化（Pd触媒）→水洗→化学镍（Ni/P）→水洗→浸镀金→金回收→水洗→烘干

前处理：目的在刷磨或喷砂以去除铜表面的氧化物并糙化铜表面以利增加后续镍和金的附着力。

微蚀：过硫酸钠/硫酸以去除铜面的氧化层并降低前处理时刷磨所造成的沟痕深度。 过深的刷痕经常成为浸金攻击镍层的帮凶。

活化：由于铜面无法直接启动化学镍的沈积反应，所以必须在铜面先上一层钯(Pd)来当作化学镍沈积反应的触媒。 利用Cu的活性比Pd大的原理，使钯离子还原为钯金属并附着于铜面上。

化学镍：Ni/P，其主要作用为阻绝铜与金之间的迁移(migration)与扩散(diffusion)，并作为与后续焊接作用时与锡化学反应生成IMC的元素。

浸镀金：金的主要目的在保护并防止镍层氧化，金在焊锡的过程当中并不会参与化学反应，过多的金反而有碍焊锡的强度，所以金只要够覆盖住镍层使之不易氧化即可，如果要作COB (Chip On Board)打线就另当别论，因为金层要有足够的厚度。

电路板ENIG(化镍浸金)表面处理的优点：

其表面处理可以作当成COB打线的底金属使用。

1、可以反复进行多次reflow(回焊)，一般会要求至少可以耐 3次以上的高温焊接，而且焊接质量还是可以维持一致。

2、具有优异的导电能力。 可以当成按键导通的金手指线路使用，而且信赖度高。

3、黄金金属活性低，不易与大气中的成份起反应，所以可以起到一定的防氧化、抗生锈之能力。 所以ENIG的保存期限一般都可以轻易超过六个月以上，有时候即使放仓库中超过一年以上，只要其保存状况良好，没有生锈的问题，电路板经过烘烤除湿及焊性测试后确认没问题，还是可以继续使用来焊接生产。

4、黄金暴露于空中也不易氧化，所以可以设计大面积的裸露垫(pad)来当做「散热」之用。

5、可以当成刀锋板的接触面之用。 这个应用的镀金层必须要厚一点。 一般会建议镀硬金。

6、ENIG的表面平坦，印刷印锡膏的平整度好，容易焊接。 非常适合用于细间脚零件与小零件，如BGA, Flip-Chip 等零件。

电路板ENIG(化镍浸金)表面处理的缺点：

1、一般来说，Ni3Sn4的焊点强度不如Cu6Sn5，某些特别要求焊接强度的零件可能无法承受过大的外力冲击力而有掉落风险。

2、因为「金」的价格节节高升，所以成本相对的比OSP表面处理来得高。

有「黑垫(Black pad)」或「黑镍」产生的风险，黑垫一旦生成会造成焊点强度急速下降的问题。 黑垫为复杂的NixOy化学式组成，其根本原因为化镍表面在进行浸置换反应时，其镍面受到过度的氧化反应（金属镍游离成为镍离子即可广义的称为氧化），再加以体积甚大的金原子（金原子半径144pm）不规则沈积形成粗糙且松多孔的晶粒排列，也就是说「金」层未能完全覆盖住其底下的「 镍」层，让镍层有机会继续与空气接触，最后在金层下面渐渐形成镍锈，终至造成焊接阻碍。 现有一种「化镍浸钯金((ENEPIG)」的制程可以有效解决「黑垫」的问题，但因为其费用还是相对比较昂贵，所以目前还只有高阶板、CSP或是BGA业者采用。