化學(xué)鍍鎳/金的滲鍍?cè)蚣敖鉀Q方案

陳紅華

（福建藍(lán)建集團(tuán)有限公司工藝部，福建 福州 350301）

0 引言

在化學(xué)鍍鎳/金（electroless Nickel/immersion Gold，ENIG）制程中產(chǎn)生滲鍍是一種常見(jiàn)現(xiàn)象，一般可通過(guò)調(diào)整ENIG 的各項(xiàng)參數(shù)得到解決或改善。本公司出現(xiàn)的滲鍍現(xiàn)象與以往有所不同，調(diào)整ENIG 各項(xiàng)參數(shù)后，改善不明顯。IC 連接盤(pán)邊緣的滲鍍現(xiàn)象如圖1所示。

圖1 IC連接盤(pán)邊緣滲鍍現(xiàn)象

1 過(guò)程分析及實(shí)驗(yàn)方案

解決滲鍍的常規(guī)方法一般是調(diào)整活化或鎳缸，調(diào)整活化參數(shù)后的滲鍍情況如表1所示。

表1 調(diào)整活化參數(shù)后滲鍍

由表1可知，調(diào)整活化濃度時(shí)間及溫度、調(diào)整鎳缸的溫度濃度負(fù)載及pH 值等后，改善效果均不明顯。從“人機(jī)物法環(huán)”5 個(gè)方面逐一進(jìn)行排查，排除了沉鎳金工序本身的問(wèn)題，因此懷疑是否來(lái)料有異常，使用放大鏡觀察確認(rèn)，未發(fā)現(xiàn)有殘銅或蝕刻不盡的現(xiàn)象。又因?yàn)楸九螡B鍍不良板主要集中在多層板，隨后鎖定銅箔及半固化材料（prepreg，PP），通過(guò)對(duì)不同批次的PP 及銅箔與其他廠家進(jìn)行交叉驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)有部分批次的銅箔出現(xiàn)滲鍍情況，如表2所示。

由表2可知，滲鍍?cè)蚺cPP 關(guān)聯(lián)較低，問(wèn)題可能出現(xiàn)在5月份批次的銅箔中。銅箔導(dǎo)致滲鍍問(wèn)題及產(chǎn)生機(jī)理、不同批次的銅箔主要差異，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：① 板面是否殘留其他雜質(zhì)；② 銅箔毛面粗糙度是否異常；③ 銅箔毛面的銅牙是否有異常。

表2 不同批次的PP及銅箔驗(yàn)證滲鍍

關(guān)于第①點(diǎn)，本文對(duì)蝕刻后ENIGd 的前與后板子進(jìn)行了掃描電鏡/能譜儀（scanning electronic microscopy/energy dispersive spectrometer，SEM/EDS）分析，發(fā)現(xiàn)在基材區(qū)有微量銅元素存在，這種銅元素并非由蝕刻不盡產(chǎn)生，重新再過(guò)一次蝕刻依然會(huì)有滲鍍現(xiàn)象，初步判斷可能是銅牙或銅粉陷在基材中無(wú)法去除。

關(guān)于第②及第③點(diǎn)，使用粗糙度測(cè)試儀，測(cè)試銅箔毛面及蝕刻后基材表面的粗糙度，如表3所示。

表3 不同銅箔粗糙度

由表3可知，18 μm 滲鍍與未滲鍍的粗糙度數(shù)值差異不大；35 μm 及50 μm 粗糙度均大于18 μm，但均無(wú)滲鍍現(xiàn)象，說(shuō)明銅箔粗糙度與沉金滲鍍關(guān)聯(lián)性較小。

對(duì)比滲鍍及未滲鍍的切片，未滲鍍的板子銅牙長(zhǎng)度最深為4.05 μm，滲鍍的板子銅牙長(zhǎng)度最深為5.37 μm；另外在高倍顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)有6～10 μm 的蜂窩狀空洞，說(shuō)明滲鍍的板子比未滲鍍的板子空洞更加密集。

綜上所述，此次滲鍍的原因可能為銅箔毛面處理不良，導(dǎo)致基材區(qū)殘留銅元素，銅牙較深及空洞較密集的部分易產(chǎn)生滲鍍。

高倍顯微鏡下的基材區(qū)蜂窩狀空洞如圖2所示。部分不規(guī)則的空洞深陷在基材區(qū)，藥水滲進(jìn)去后不易清洗，可能產(chǎn)生殘留，造成滲鍍。

圖2 基材區(qū)的蜂窩狀空洞

藥水殘留造成的滲鍍，以2種方案進(jìn)行驗(yàn)證：

（1）如果是ENIG過(guò)程中產(chǎn)生藥水殘留導(dǎo)致滲鍍，則加強(qiáng)水洗，特別是活化后的水洗。但通過(guò)調(diào)整活化后酸洗及水洗時(shí)間，以及調(diào)整酸洗濃度后，效果均不明顯，滲鍍依然較為嚴(yán)重。

（2）如果是ENIG前藥水殘留產(chǎn)生的滲鍍，為排除阻焊工序的影響，從蝕刻后取板直接清洗做ENIG，再通過(guò)以下步驟加以驗(yàn)證：① 過(guò)除油及水平微蝕；② 通過(guò)離子測(cè)試機(jī)清洗；③ 過(guò)退膜（3～5% NaOH）處理1～2 min。其中①和②幾乎無(wú)效，③效果最好，ENIG后無(wú)滲鍍現(xiàn)象。

以上測(cè)試在阻焊返工板中及負(fù)片流程中也得到驗(yàn)證，板經(jīng)阻焊返洗（堿液）后，ENIG 再未出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象。將③方案應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，多層板在蝕刻后先經(jīng)過(guò)退膜處理1～2 min，然后再做阻焊，即可杜絕滲鍍現(xiàn)象。另外，經(jīng)NaOH處理后，滲鍍問(wèn)題同樣得到改善，驗(yàn)證過(guò)程如下：板子過(guò)NaOH浸泡前后，對(duì)比基材表面EDS/SEM 的變化，發(fā)現(xiàn)表面銅元素消失或含量下降。由此可以判斷經(jīng)過(guò)NaOH處理可以起到咬蝕及清洗作用。

2 結(jié)語(yǔ)

本次出現(xiàn)沉鎳金滲鍍問(wèn)題，原因主要為銅箔毛面出現(xiàn)異常。通過(guò)NaOH 清洗，咬蝕基材，可去除陷在PP 中的銅粉或銅粒；另外，也可在一定程度上改善或整平部分蜂窩狀的空洞，減少藥水的殘留。使用NaOH 清洗的方法也為解決沉鎳金滲鍍問(wèn)題提供了與以往不同的思路，除了使用堿洗，還可使用其他方法處理，如等離子清洗等。

同時(shí)要求銅箔供應(yīng)商整改，管控銅箔粗糙度及銅牙的穩(wěn)定性。截至目前，新批次的銅箔無(wú)須經(jīng)NaOH處理，并再未出現(xiàn)滲鍍現(xiàn)象。