一批化学镍金(ENIG)板做完金面封孔。
中性盐雾通过。
金面没有明显黑点。
但产品到了含硫的工业环境,没过多久却开始局部发黑。
有些腐蚀产物还沿着表面向外爬,接触电阻也开始变化。
现场很容易产生疑问:
盐雾都通过了,为什么H₂S还是防不住?
因为盐雾和含硫气体,不是同一条腐蚀路径。
中性盐雾测的,不是“所有环境耐腐蚀”
ASTM B117规定的是盐雾设备、程序和受控条件。常见中性盐雾的主要介质是氯化物盐雾。
它适合比较试样在规定盐雾条件下的相对耐蚀表现,但标准本身并不把结果解释为产品在所有自然或工业环境中的寿命。
而H₂S、SO₂等含硫气体属于另一类环境介质。
IEC 60068-2-60专门针对流动混合气体对电工产品、触点和连接部位的腐蚀影响。它与盐雾试验关注的环境不同,不能用一个结果替代另一个结果。
为什么含硫环境会从金层微孔往下攻击
ENIG表面是一层很薄的浸金,下面是化学镍,再下面是铜。
金本身相对稳定。
但真实镀层并不等于一整块完全无缺陷的金。局部微孔、结晶边界、划伤、边缘覆盖不足或污染,都可能成为介质进入底层的通道。
在含H₂S和湿度的环境里,水膜为离子反应提供条件。含硫介质一旦沿微孔接触到底层镍或铜,就可能形成局部腐蚀。
公开的ENIG PCB失效分析发现,H₂S与潮湿环境共同作用时,可出现铜的电偶腐蚀,形成铜硫化物和硫酸盐。腐蚀产物沿表面扩展后,严重时可能造成短路。
为什么盐雾正常,H₂S却可能先出问题
因为两种环境的反应物不同。
- 氯盐雾重点考察氯化物、水分和镀层缺陷共同作用;
- 含硫气体重点关注H₂S、SO₂等硫污染物与湿度、镀层微孔及底层金属的作用;
- 流动混合气体还可能同时包含多种腐蚀气体,更接近部分室内工业环境;
- 如果产品带电工作,电位差还可能进一步改变局部腐蚀和爬移风险。
所以盐雾通过,只能说明盐雾这条验证路径获得了合格结果。
它不能自动推出耐H₂S、耐SO₂或耐混合工业气体。
先确认产品到底处在什么环境
遇到含硫失效,不要只问“盐雾做了多少小时”。
先确认以下信息:
- 环境中是否存在H₂S、SO₂、硫化物粉尘或含硫挥发物;
- 气体浓度、湿度、温度和暴露时间;
- 产品是否通电,接触点是否承载电流;
- 异常是发生在ENIG焊盘、电镀金触点,还是沉银表面;
- 黑点集中在孔口、边缘、划伤、探针点还是随机位置;
- 包装、橡胶、泡棉、纸张或其他邻近材料是否释放含硫物质。
这些信息决定该选盐雾、单一气体还是流动混合气体试验。
ENIG、电镀金和沉银不能混在一起判断
三种表面体系面对含硫环境时,反应路径并不相同。
ENIG和电镀金需要关注贵金属层的孔隙、底层镍铜以及触点用途。
沉银表面本身对硫污染更敏感,容易发生硫化变色。不能因为产品名称里都有“金属保护”,就把ENIG的验证结论直接套用到沉银。
同样,焊接焊盘和长期电接触部位的判定也不同。焊盘要看可焊性和焊点可靠性;触点还要看接触电阻和插拔后的稳定性。
怎样设计对照,才知道保护是否真的适用
建议使用同批次、同金厚和同镍层状态的样板,至少设置:
- 未封孔对照组;
- 按现行工艺封孔组;
- 经过实际回流、老化或插拔后再做含硫试验的封孔组;
- 必要时设置带偏压或真实接触载荷组。
验证项目不要只看颜色:
- 统一光源下记录黑点、爬腐蚀和位置分布;
- 用显微镜观察微孔、划伤和边缘异常;
- 必要时用SEM/EDS或XPS识别腐蚀产物;
- 焊接用途检查润湿和焊点可靠性;
- 电接触用途比较暴露前后的接触电阻;
- 带电产品同步关注绝缘下降与短路风险。
试验气体组成、浓度、湿度、温度和时间必须写清楚。脱离这些条件,只说“H₂S通过多少小时”,数据很难比较。
金面封孔在这里能解决什么
对于基本合格、连续且清洁的金面,封孔保护的目标,是降低腐蚀介质沿金层微孔和局部薄弱位置进入底层的机会。
这类保护是否适合某个含硫环境,必须按真实气体条件、湿度和后续工艺做平行验证。
对于基本合格的ENIG、电镀金等金面,可结合GEN-GP102E金面封孔保护剂开展盐雾、含硫环境、回流或接触电阻的组合评价。样板结果只在明确条件和边界内成立。
哪些问题不能靠封孔补救
- 金层缺镀、划伤,已经露镍或露铜;
- 镍层已经发生黑盘或严重腐蚀;
- 腐蚀产物已经形成并沿表面扩展;
- 包装或邻近材料持续释放含硫物质;
- 实际环境需要混合气体或带偏压验证,却只做中性盐雾;
- 把沉银、ENIG和电镀金的结论互相套用。
结论:不是盐雾时间不够,而是试验环境没有对上
金面封孔后盐雾通过,是一条有价值的耐蚀证据。
但如果产品真实环境存在H₂S、SO₂或其他含硫气体,就必须增加与目标环境相匹配的验证。
真正该问的,不是“盐雾做了多少小时”,而是试验里的腐蚀介质,是否就是产品现场真正面对的介质。
参考资料
- IEC 60068-2-60:2015:Environmental testing – Test Ke: Flowing mixed gas corrosion test。
- ASTM B117-26:Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus。
- Salahinejad E. 等:Corrosion failure analysis of printed circuit boards exposed to H₂S-containing humid environments,Engineering Failure Analysis,2017,DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.05.038。
- Corrosion behavior of PCB-ENIG in a simulated marine atmospheric environment with industrial pollution,International Journal of Electrochemical Science。