PCB镍钯金工艺技术

1、PCB镰耙金技术电子产品-直趋向体积细小及轻巧，同时包含更多功能而又有更快速的运作效率。 为了达到以上要求，电子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方法，使Z 能在同-块线路版上增加集成电路(IC)的密度，数量及种类。增加封装及连接密度 推动封装方法从通孔技术(THT)到面装配技术(SMT)的演化，它导致了更进步的 应用打线接合的方法(Wire bonding) o缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸封装技 术(CSP),使得装置的密度增大，而多芯片组件(MCM)及系统级封装技术(SiP)使得在 同芯片上嵌入更多功能从不可能变成现实。至今，当半导体工业多年来从缩小线 宽来致力于增进装置的性能时

2、，很少有涉及这样的想法，也就是在-个电子系统中， 装置间应该通过包含这个系统的封装来传递信息。大量的I/O需求及讯号传送质量 已成为半导体工业重要考虑的因素，无论在IC内部的连接或把装置封装在线路版上, 为了达到可靠的连接，封装过程的要求及线路版最终表面处理技术同样重要。本文 章描述影响连接可靠性的主要因素，尤其侧重在打金线接合的应用屮表而处理的性 能。表面处理打线接合的选择虽然电镀擦金能提供优良的打金线接合的性能，它有着三大不足之处，而每一不足之处都阻碍着它在领先领域中的应用。较厚的金层厚度要求使得生产成本上升。在通常所用的厚的金层情况下，由于容易产生脆弱的锡金金属合金化合物(IMC),焊点

3、之可靠性便下降。而为了增加焊点之可靠性，可在需要焊锡的地 方使用不同的表面处理，然而却会造成生产成本上升。电镀工艺要求使用导线连通每个线路，这样就限制了封装载板的最高线路密度。 因为这些限制，使用化学镀的优势表露出来。化学镀的技术包括化学镀镇浸金 (ENIG),化学镀镇化学镀金(ENEG)及化学镀镇耙浸金(ENEPIG)。在这三种选择中，ENIG是基本上不用考虑的,因为它不具备提供高可靠性打 金线接合的工艺条件(尽管它被用在不重要的消费产品的应用中)，而ENEG 具有和电镀擦金同样高的生产成本,在制程方面亦充满了复杂性的挑战。当化学镀擦耙浸金(ENEPIG)在90年代末出现时，但因为2000年

4、时，耙金 属价格被炒卖到不合理的高位，使ENEPIG在市场上的接受延迟了。但是， ENEPIG能够解决很多新封装的可靠性问题及能够符合ROHS的要求，因此在 近年再被市场观注。除了在封装可靠性的优势上，ENEPIG的成本则是另一优势。当近年金价上升 超过US$800/oz ,要求厚金电镀的电子产品便很难控制成本。而耙金属的价 格(US$300/oz)则相对于金价来说远低于一半，所以用耙代替金的优势便显露 出来。表面处理的比较在现在的市场，适合用在线路板上细小引脚的QFP/BGA装置，主要有4种无铅表面 处理化学浸锡(Immersion Tin)化学浸银(Immersion Silver)有机焊

5、锡保护剂(OSP)化学镀银浸金(ENIG)下表列举岀这4种表面处理跟ENEPIG的比较。在这4种表面处理中，没有一种表面 处理能满足无铅组装工艺的所有需求，尤其是当考虑到多重再流焊能力、组装前的 耐储时间及打线接合能力。相反，ENEPIG却有优良耐储时间，焊点可靠度，打线接 合能力利能够作为按键触碰表面，所以它的优势便显示出来。而且在置换金的沉积 反应屮，化学镀吧层会保护银层防止它被交置换金过度腐蚀。不同表面处理性能之比较OSP.ENIG.ENEPIGIrwm&sionSilverImmersionTin耐储时问Shelflife弋垃月”沁2月> 12民ui2月3-6 月谬焊面之

6、接fig., Han dling/Contact with Soldering Surfaces.i免要轰面鞅面平正性SMI Land SurfacePl-anarity-,平平平平八平勢里再寤 Multiple Reflow Cycles好今贰良好今良、好9良、Mo Clean Flux Us-age.PTH/via fill天影晌，无影秋无影晌焊E舉，Solder Joint Reliability良i良如能在生 产"black pad” 的出现良小心畀面之辭 空頓良，用商合 Gold Wire bonding、阿，可电试Electrical lest Pro bi ng差，馀非

7、表面有焊希可，可可，可Corrosion Risk afterAssembly.,会不会，不会r不会会、Con tact Surface Applicationis.,可可7RT当考虑到表面处理在不同组装方法上的表现，ENEPIG能够对应和满足多种不同组装 的要求。打金线接合可靠性的比较在相同打线接合的条件下（用第二焊点拉力测试2nd bond pull test） ,ENEPIG电镀轅金1现状谧之后轻徵地高于平均拉平均拉力 8g力> 9?2左打线接台后艳样加速老化打线接台轻徽地高于平均垃平均拉力 8g|本笊在15LC烤箱力烘烤4小时> 8.5gWt诙试觀试耳的电镀魏金EHEPK3

8、把样本散在150T烤加速老化（彷真固晶轻微地高于平均拉平均拉力8g箱烘烤4小时粘合剂工序）力> 8. 5g4把样本屋露于複拟一个不竟控制的輕微地鬲于平均拉平均拉力 8g85=C/85%相对湿度贮藏坏境力下12小时> 8.5gENEPIG样本抗拉力测试中，观察到主要的打线接合失效模式是断裂在金线及十分之少量的在颈状部位。没有金线不接合和接合点断的情况发生断裂在根部断裂在颈状部位断裂在金线结论-使用ENEPIG的好处：ENEPIG最重要的优点是同时间有优良的锡焊可靠性及打线接合可靠性，优点细列举 如下：1. 防止”黑银问题的发生-没有置换金攻击银的表面做成晶粒边界腐蚀现彖2. 化学镀耙会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡