丁康康等：无电镀镍浸金处理电路板在NHSO,溶液中的腐蚀电化学行为与失效机制 ·733 b 100m 100m 100m d e 100m 100m 100μm 图1NaHS0,溶液中浸泡不同时间的无电镀镍浸金处理电路板试样表面形貌.(a)0h:(b)12h:(c)24h:(d)48h:(c)96h:(f)168h Fig.1 Surface corrosion morphology of PCB-ENIG immersed in NaHSO,solution for different periods:(a)0h:(b)12 h:(c)24 h:(d)48 h: (e)96h:(f0168h a 高度m (b) 28.00 24.00 20.00 26.49 16.00 12.0 8.00 4.00 0 横向距离m 图296h无电镀镍浸金处理电路板鼓泡处体视学3D形貌(a)及其截面高度测量(b) Fig.2 Stereology of bubble regions for PCB-ENIG immersed for 96 h.(a)3D version:(b)section height measurement results 样表面，分布也更为均匀.图3(d)显示浸泡96h试样 表2，电镀镍浸金处理电路板试样局部能谱分析结果（原子数分数） 表面出现明显的鼓泡现象，个别鼓泡区域甚至发生了 Table 2 EDS results of localized areas in Fig.4(b)% 破损，导致基底裸露 区域 0 Cu Au 对图3(d)破损区域（圆圈内区域）进一步放大如 图4(b)A5.84 26.04 48.98 16.782.36 图4(a)所示.从图中可以看到破损区域周边堆积了 图4(b)B1.32 5.82 23.2366.28 3.34 较多的团絮状腐蚀产物，与图1(e)光学腐蚀形貌一 致.对该区域进一步放大可以看到这些腐蚀产物实际 为探究无电镀镍浸金处理电路板镀层失效机理， 呈枝晶状（图4(b)),结合区域A的能谱分析结果（表 进一步利用能谱仪对镀层鼓泡处截面的元素分布进行 2),S和Cu的原子比接近1：2，而氧元素含量极少，故 面扫分析，结果如图5所示.结合图5(a)和(c)可以 该枝晶主要组分应为Cu,S;与区域B相比，枝晶内Cu 发现，脱离镀层以Ni金属为主，故镀层起泡源于Nⅱ中 与Ni的原子比由镀层处的1：3提升至接近3：1，Cu元 间层和Cu基底的结合处，反映了该部位的结合力要 素含量大幅提升，表明来自C基底的腐蚀产物能够 相对薄弱一些.图5(b)显示脱离镀层中含有微量的 透过表面镀层达到表面.进一步观察图4(b)可以发 Cu元素，特别是表面枝晶状结晶处Cu元素含量有所 现镀层上存在大量微裂纹，由此推测电解质溶液能够 提升.结合图5(d)和(e),该处S元素富集尤为明显， 透过裂纹直达Cu基底，为Cu离子的溶解、迁移与沉 进一步证明C山基底的腐蚀产物能够透过Ni镀层生 积过程提供了电解质通道，由此也解释了裂纹周围分 长，且以Cu的硫化物的形式 布有较多产物结晶的原因. 为进一步确认腐蚀产物组分，对浸泡168h的无电丁康康等: 无电镀镍浸金处理电路板在 NaHSO3溶液中的腐蚀电化学行为与失效机制 图 1 NaHSO3溶液中浸泡不同时间的无电镀镍浸金处理电路板试样表面形貌． (a) 0 h; (b) 12 h; (c) 24 h; (d) 48 h; (e) 96 h; (f) 168 h Fig． 1 Surface corrosion morphology of PCB--ENIG immersed in NaHSO3 solution for different periods: (a) 0 h; (b) 12 h; ( c) 24 h; ( d) 48 h; (e) 96 h; (f) 168 h 图 2 96 h 无电镀镍浸金处理电路板鼓泡处体视学 3D 形貌(a)及其截面高度测量(b) Fig． 2 Stereology of bubble regions for PCB--ENIG immersed for 96 h． (a) 3D version; (b) section height measurement results 样表面，分布也更为均匀． 图 3(d)显示浸泡 96 h 试样 表面出现明显的鼓泡现象，个别鼓泡区域甚至发生了 破损，导致基底裸露． 对图 3(d)破损区域(圆圈内区域)进一步放大如 图 4(a)所示． 从图中可以看到破损区域周边堆积了 较多的团絮状腐蚀产物，与图 1 ( e) 光学腐蚀形貌一 致． 对该区域进一步放大可以看到这些腐蚀产物实际 呈枝晶状(图 4(b))，结合区域 A 的能谱分析结果(表 2)，S 和 Cu 的原子比接近 1∶ 2，而氧元素含量极少，故 该枝晶主要组分应为 Cu2 S;与区域 B 相比，枝晶内 Cu 与 Ni 的原子比由镀层处的 1∶ 3提升至接近 3∶ 1，Cu 元 素含量大幅提升，表明来自 Cu 基底的腐蚀产物能够 透过表面镀层达到表面． 进一步观察图 4( b) 可以发 现镀层上存在大量微裂纹，由此推测电解质溶液能够 透过裂纹直达 Cu 基底，为 Cu 离子的溶解、迁移与沉 积过程提供了电解质通道，由此也解释了裂纹周围分 布有较多产物结晶的原因． 表 2 电镀镍浸金处理电路板试样局部能谱分析结果(原子数分数) Table 2 EDS results of localized areas in Fig． 4(b) % 区域 O S Cu Ni Au 图 4(b) A 5. 84 26. 04 48. 98 16. 78 2. 36 图 4(b) B 1. 32 5. 82 23. 23 66. 28 3. 34 为探究无电镀镍浸金处理电路板镀层失效机理， 进一步利用能谱仪对镀层鼓泡处截面的元素分布进行 面扫分析，结果如图 5 所示． 结合图 5( a)和( c)可以 发现，脱离镀层以 Ni 金属为主，故镀层起泡源于 Ni 中 间层和 Cu 基底的结合处，反映了该部位的结合力要 相对薄弱一些． 图 5( b)显示脱离镀层中含有微量的 Cu 元素，特别是表面枝晶状结晶处 Cu 元素含量有所 提升． 结合图 5(d)和(e)，该处 S 元素富集尤为明显， 进一步证明 Cu 基底的腐蚀产物能够透过 Ni 镀层生 长，且以 Cu 的硫化物的形式． 为进一步确认腐蚀产物组分，对浸泡168 h 的无电 ·733·