沉镍金可焊性不良分析及改善说明

一、背景

　　1.异常反馈汇总

　　从2月份开始陆续收到研祥投诉沉金可焊性不良问题，异常产品信息如下：

 

2.可焊性不良照片

 

结合客户端反馈的信息来看，缺陷现象有以下三点共性：

1.异常发生在采用无铅焊接工艺的客户；

2.第一面贴装OK，第二面贴装时出现异常；

3.批量异常板D/C集中在0310、0410.

3.上锡不良位置的SEM/EDS分析

3.1 SEM/EDS分析，无异常元素

 

3.1 不润湿焊盘做金相切片，对其截面做SEM分析：

 

从客退不良品SEM分析结果来看，镍面存在较严重的腐蚀现象。

3.2  SEM/EDS分析，含有异常元素

 

3.2 不润湿焊盘做金相切片，对其截面做SEM分析：

 

从上述分析来看，板件受到污染，导致上锡不良。

 

4.小结
从前面的SEM/EDS分析结果知，两方面的原因导致了可焊性不良：

A 镍层有较严重的腐蚀，导致上锡不良；

B 板件沉镍金后，板件收到污染，导致上锡不良。

二、问题分析
1.镍腐蚀严重原因分析
A 特性要因分析

 

 

B 要因查检表

 

 

2.板件收到污染原因信息
A 特性要因分析

 

B 要因查检表

 

3.要因确认

经实验分析验证，下面所述原因是导致可焊性不良的要因。

 

 

1.新金缸药水镍层攻击大

 

新联鼎化金药水性能不稳定，金缸新刚药水对镍面攻击较强，镍面腐蚀严重。

2.镍沉积速率过快
镍的沉积速率控制范围为7-11u"/min，跟踪测量三个镍缸的沉积速率，结果如下表。从数据知，镍的沉积非常快，经常超过控制上限，且沉积速率不稳定。

 

 

 

3.镍缸保护电流过高

2-4月份，镍缸的保护电流经常出现超过控制范围（少于1.0A）的情况，实际生产过程中电流最高达到3.5A，电流偏大将直接导致镍缸活性难于控制，主要表现为镍缸沉积率异常增加，镍缸缸壁上镍，渗镀等问题。

经查证，导致镍缸保护电流过高的主要原因为：
A 加热材质不符合要求。
B加热管保护不到位，打气时浮动。
 

4.金盐浓度过低
2、2月份为了节约金盐成本，金盐浓度曾一度低于0.4g/l，尔金盐控制范围为1.0-2.0g/l。金盐浓度低于控制范围后，易出现镍腐蚀的情况。

5.金面被字符油污染
从部分客诉退回的板件表面、纵切面SEM/EDS分析来看： 
1、上锡不良表面分析：上锡发黑处及少锡（裸镍）部位eds分析发现存在 异常元素如C、O、Br、Si，上
锡OK处未发现异常；
2、切片分析：上锡不良切片之锡饱满处镍层存在粒界腐蚀，eds分析存在少量C、O元素，少锡部位eds分
析有C、O、Br、Si、元素，上锡OK切片镍界面eds分析存在C元素；
3、通过增加一次清洗来看，原本存在有上锡不良的异常，增加一次清洗后能有效的解决此异常；
4、白字中含有较多的C、O、Br、Si，可能为白字返工对金面的污染。

6.生产环境待进一步改善

目前生产线只有天花板具有抽风装置，热蒸汽在天花板顶上易出现冷凝现象，冷凝后形成污水掉落下来，容易出现污染药水的情况。

7.返工返修标识不清
1.通过了解，客户端的可焊性不良板，未上线前金面正常无氧化现象，但在过完一次回流后金面出现严重发红现象；

2.问题板过成品清洗线返清洗后取样验证无焊锡不良现象，传送速度2.0-2.5m/min，酸洗浓度控制在4-6%；

①取不良品型号的留底板进行无铅回流焊路过两次再做浸锡实验，浸锡参数同上，结果发现多处焊盘出现不上锡、少锡的现象；

 

②取不良品同型号的留底板，分别用浓度为5%的HCL溶液、异丙醇浸泡并用布擦拭金面后清洗烘干，对样品进行浸锡实验，参数同上，实验结果上锡良好。
 
3.对不良品做EDS分析，未发现异常元素

小结：
从分析结果看，无证据证明可焊性异常为焊盘污染导致，但确认通过返清洗的方式可解决可焊性不良异常；从现场记录来看，FQC返工返修板漏清洗问题存在管控漏洞，仍需提出改善。

四、改善效果措施与效果验证
1.新金缸药水镍层攻击大改善

每次新开金缸留取25L母液进行开缸，对比SEM分析结果发现，留取母液新开金缸生产的板做晶格分析要比未留母液生产要好。

 

4月23日新开缸                                                          5月19日新开缸

 

6月7日新开缸                                                            6月23日新开缸

 

2.镍沉积速率过快改善
A.改善措施
①严格管控镍缸保护电流，控制在1A以内；
②严格控制镍缸负载，控制在1A以内（可通过编程序时间镍缸3个飞把位同时在镍缸的时间，以减少镍缸长期处于高活性状态的时间）；

③严格控制镍缸温度为78-80℃，针对个别型号易漏镀的生产板（对镍缸活性要求较高）通过调整温度来解决漏镀，且温度不超过84℃；

④取消镍缸自动添加系统中镍离子上升管理，镍离子浓度稳定控制在4.5g/l。

B.镍沉积速率统计
5月份不同镍缸MTO数化学镍沉积速度统计:

 

6月份每天化学镍平均沉积速率:

 

7月份每天化学镍平均沉积速率:

 

　　镍沉积速率小结：

　　①沉积速度随镍缸MTO数增加而呈下降趋势；

　　②5月份沉积速度值部分髙于标准值以上（标准值为每分钟 11微英寸）；

　　③5月沉积速度平均值为每分钟10.53微英寸，处于标准值靠近上限；

　　④6月份沉积速度基本在控制范围内，月平均沉积速度为每分钟8.83微英寸；

　　⑤7月份沉积速度完全在标准范围内，月平均沉积速率为每分 钟8.47微英寸，处于标准范围偏下限；

改善后的镍晶体形貌

 

从上面的SEM图可以看出，镍的晶体结构已得到明显改善。

　　3.镍缸保护电流过高改善

　　措施

　　A 更换为原装316不锈钢材料加热管，并拆除放在主槽内的加热管。

　　B 固定加热管，保证与缸壁相连。

　　采取上述措施后，从5月份-至今，未再发生镍缸保护电流过高的情况。

　　进一步预防措施

　　A 严格执行镍缸在开缸前测电导率，清理缸内杂物。

　　B 整流器电压、线路由设备部每月定期校正并检査是否有线路老化、接 触不良等问题。

　　C循环管及过滤泵由设备部定期检査是否有堵塞。

　　4.金盐浓度过低改善

　　改善措施：

　　针对金盐浓度过低仍继续生产的事情，工艺根据实际情况并综合考虑成本，重新制定金盐浓度控制范围。

 

5.金面被字符油污染改善
1、保证沉镍金后产品的清洗效果以及存储环境，叠板运输方式严格执行插架，避免交叉污染；

2、选化板过手动退膜槽的时候，一定要严格控制时间，以及手动退膜槽的温度，浓度；去膜清洗线酸洗缸每生产3-4千尺更换，水洗槽确保每天更换；

3、字符翻洗板需要制定相关返工流程，并在板面增加标识，以便追溯；

4、成品清洗线速度由之前的3m/min更改为2.0-2.5m/min分钟，以确保清洗效果；

　　6.返工返修标识不清

　　对于返工返修板进行拆分流程卡进行单独管控，各流程由相关人员签名确认，并经FQA确认，以防止漏清洗。

　　五、待办事项

　　1、沉镍金线增加抽气装置，避免废气污染药水；

　　2、沉镍金新程式的更改并实验量产；

　　六、控制计划

 

 

编辑：YYX