ENIPIG工藝介紹及其優(yōu)點

黃輝祥 陳潤偉 劉彬云（廣東東碩科技有限公司，廣東 廣州 510288）

ENIPIG工藝介紹及其優(yōu)點

黃輝祥 陳潤偉 劉彬云
（廣東東碩科技有限公司，廣東 廣州 510288）

介紹了一種鎳鈀金ENIPIG工藝，闡述了其工藝流程和優(yōu)點。ENIPIG的鈀層能有效防止金和鎳相互遷移，高溫后仍具有良好的鍵合和焊錫性能，能耐多次回流焊，且能做細小間距的板，適應于高密度HDI的要求。

鎳鈀金；化學鍍鎳鈀金；鍵合；黑鎳；回流焊

1 前言

電子產(chǎn)品趨向于厚度薄、體積小、重量輕，同時需具有更多功能和高速的運行速度。因此，電子封裝的密度不斷增加，新的封裝技術縮小了的連接線間距和應用芯片尺寸，使得裝置的密度增大，目前的化銀、化錫、OSP均存在鍵合（邦定）問題；而傳統(tǒng)的化鎳金做幼細焊墊時易發(fā)生滲鍍，鍍層耐老化性能差，不能有效地避免黑墊問題，傳統(tǒng)的表面處理工藝均無法滿足組裝發(fā)展的所有需求，而新的鎳鈀金（ENIPIG，Electroless Nickel Immersion Palladium and Immersion Gold）工藝綜合了以上各制程的優(yōu)點，能夠滿足新的裝配工藝的要求。下面就介紹這種適用于集成電路的ENIPIG工藝及其優(yōu)點。

2 ENIPIG工藝介紹

鎳鈀金有別于傳統(tǒng)的沉鎳金，最主要的特點是在鎳和金之間多了一層鈀阻擋層，能有效地防止鎳金之間的擴散，保護鎳面不會受到攻擊。ENIPIG的主要流程如表1。

表1 ENIPIG工藝流程控制

3 ENIPIG的優(yōu)點

金鍍層雖然很薄但可打金線，也能打鋁線；

鈀層把鎳層和金層隔開，能防止金和鎳之間的相互遷移，不會出現(xiàn)黑鎳現(xiàn)象；

高溫老化后仍具有良好的可焊性；

能耐多次回流焊；

成本很低，金厚為0.03 μm ～ 0.04 μm，鈀厚平均約0.025 μm ～ 0.03 μm；

鈀層厚度薄，而且很均勻；

能與現(xiàn)有的設備配套使用；

鍍層與錫膏的兼容性很好。

4 ENIPIG可靠性與可焊性測試結(jié)果

4.1 鍵合測試

鍵合設備：Hughes 2460II

測試設備：Dages Series 4000

打金線：K & S Mod.4129，焊線壓力：5cN

鍵合時間：5 s

拉力約：30 cN

（1）不同工藝未老化及老化后打金線對比（表2）。

表2 高溫老化后的邦定測試結(jié)果對比

小結(jié)：傳統(tǒng)的沉鎳金在高溫老化4 h后，邦定測試未通過，而新的鎳鈀金技術可以耐受4 h高溫老化的要求。

（2）ENIPIG經(jīng)過高溫老化（155 ℃/4 h）后進行綁定測試，測試結(jié)果均合格（圖1）。

圖1 高溫老化（155 ℃/4 h）后進行邦定測試結(jié)果

（3）ENIPIG經(jīng)過高溫老化（155 ℃/20 h）后進行邦定測試，測試結(jié)果均合格（圖2）。

圖2 高溫老化（155℃/4小時）后進行邦定測試結(jié)果

4.2 可焊性測試

設備：Metronelec Menisco ST 60

焊料：BalverZinn Typ Sn100C（99.4% 錫，0.5%銅，0.1% 鎳）

焊接溫度： 265 ℃

高溫老化后，ENIPIG的潤濕性比ENIG好。具體結(jié)果如表3。

表3 高溫老化后ENIG與ENIPIG的潤濕性對比

具體的高溫老化（4 h/ 155 ℃）前后濕潤平衡曲線如圖3～圖6。

圖3 ENIG沒有經(jīng)過高溫老化

圖4 ENIG經(jīng)過高溫老化(4 h/ 155 ℃)

圖5 ENIPIG沒有經(jīng)過高溫老化

圖6 ENIPIG經(jīng)過高溫老化(4 h/ 155 ℃)

4.3 鈀層防止金和鎳相互遷移的有效性

設備：SERA-Methode

取經(jīng)過不同老化時間的ENIPIG測試板，用SERA方法進行測試。經(jīng)過不同老化時間，鈀層能有效防止鎳層和金層之間的離子遷移。

4.4 回流焊測試

針對ENIPIG板，通過高溫無鉛焊回流爐后，測試其焊接的可靠性（圖7）。

圖7 回流焊溫度曲線

多次回流焊后的推力測試結(jié)果如下，經(jīng)過5次回流焊后仍保持良好的可焊性（圖8）。

圖8 5次回流焊后的剪切力測試結(jié)果

5 不同表面處理的性能比較（表4）

ENIPIG在鎳層和金層之間沉上一層鈀，能防止鎳和金之間的相互遷移，不會出現(xiàn)黑鎳，具有打線鍵合能力，焊點可靠性良好，能耐多次回流焊和有優(yōu)良耐儲時間等，能夠滿足多種不同組裝的要求。

表4 不同完成表面處理的能力

6 結(jié)論

綜上所述，鎳鈀金ENIPIG完成表面處理工藝主要具有優(yōu)良的打金線鍵合性，能防有效阻止金和鎳之間的相互遷移，不會出現(xiàn)黑鎳現(xiàn)象，能耐多次流焊，高溫老化后仍保持良好的焊錫可靠性。當然，鎳鈀金工藝目前還處于推廣階段，成本雖與傳統(tǒng)的ENIG相近，但對于其它表面處理來說還是相對高一些，對于后續(xù)的研究開發(fā)提出了更高的要求。

[1]Palladium as diffusion barrier-a wany to a multifunctional printed circuit board finish.

[2]DODUCO ENIPIG process manual.

ENIPIG process introduction and its advantages

HUANG Hui-xiang CHEN Run-wei LIU Bin-yun

This paper introduce the ENIPIG process and its advantages. Palladium layer is a diffusion barrier between gold and nickel. After high temperature aging, it still has excellent bonding performance and solderability, and can endure reflow several times. It is also suitable for high density interconnect board manufacture.

Ni/Pd/Au; ENIPIG; Bonding; Black Ni; Reflowing

TN41

A

1009-0096（2014）03-0046-04