Research Progress in Solderable Black Pad of Electroless Nickel/Immersion Gold

Electroless nickel/immersion gold (ENIG) technology is widely used as one of the surface final finish for electronics packaging substrate and printed circuit board (PCB), providing a protective, conductive and solderable surface. However, there is a solder joint interfacial brittle fracture (or solderability failure) of using the ENIG coating. The characteristics and the application of ENIG technology were narrated in this paper. The research progress on the solderability failure of ENIG was introduced. The mechanism of 'black pad' and the possible measure of eliminating or alleviating the 'black pad' were also introduced. The development direction and market prospects of ENIG were prospected.

Sn95Sb5焊料与ENIG/ENEPIG镀层焊点界面可靠性研究

研究了Sn95Sb5焊料在化学镍金(ENIG)镀层、化学镍钯浸金(ENEPIG)镀层表面形成的焊点界面微观组织形貌与剪切强度。使用Sn95Sb5焊料在FR4印制板上焊接0805片式电容,焊点在高温时效测试和温度循环过程中均表现出较高的剪切强度,焊点界面连续且完整,剪切强度下降的最大幅度不超过19.2%。Sn95Sb5焊料在ENIG镀层表面形成的焊点(Sn95Sb5/ENIG焊点)强度更高。Sn95Sb5焊料在ENEPIG镀层表面形成的焊点(Sn95Sb5/ENEPIG焊点)界面反应更为复杂,在焊点界面附近可观察到条块状的(Pd,Ni,Au) Sn4。Sn95Sb5/ENEPIG焊点界面的金属间化合物层平均厚度约为Sn95Sb5/ENIG焊点界面的2倍。

基于ENEPIG镀层的无压纳米银膏烧结失效分析

总结了在化学镍钯浸金(ENEPIG)镀层上采用纳米银膏进行无压烧结时出现的失效模式。通过分析烧结镀层的微观形貌及力学性能,确认界面污染、烧结不充分及镀层缺陷是导致烧结失效的主要原因。应特别关注镍原子向镀层表面扩散导致的烧结失效风险。为保证烧结质量的稳定性和可靠性,需要充分重视界面的洁净度,对芯片、基板的存储条件和存储寿命实施严格管控,还需要优化烧结曲线,充分考虑溶剂释出所需时间、烧结峰值温度及其停留时间、降温速率等因素。研究结果为纳米银膏的无压烧结研究提供了新的理论参考。

ENIG表面产生焊接界面断裂的关键失效模式

概述了固化不足的阻焊沾污了镀液,导致BLN焊接界面断裂,阐述了出现BLN现象的原因和怎样防止BLN现象。

化学镀镍/钯/金工艺中连接盘设计对金厚影响的研究

通过设计几种常见的连接盘,在化学镀镍/钯/金(置换金体系)后量测连接盘的金层厚度,以研究连接盘对置换金厚的影响。对实验结果进行分析,发现在相同的加工条件下,连接盘的沉金厚度有随着连接盘面积增大而减小的趋势;当连接盘面积小于一定量时,阻焊限定(SMD)连接盘的金厚较相同大小的非阻焊限定(NSMD)连接盘的金厚降低;对于设计大小相同的连接盘,连接盘的金厚与其连接的沉金连接盘或铜面的面积大小呈负相关。

乙醛酸活化铜线路实现无钯ENIG的可行性研究

化学镀镍浸金（ENIG）在PCB表面处理中得到广泛应用，然而铜自身不能启动化学镀镍，因此，在化学镀镍前需要在铜线路表面置换一层金属PdvX启动化学镀镍。但是，由于Pd价格昂贵同时还会存在渗镀、黑盘等问题，因此找到一种方法替代贵金属Pd活化铜线路成为一个迫切的课题。本文对乙醛酸代替Pd启动化学镀镍的可行性进行了研究。首先，通过测量开路电位，研究了乙醛酸启动化学镍的机理，同时利用电化学阻抗研究了由乙醛酸所制备化学镀镍层的耐蚀性。其次，采用40%v／vHNO3研究了化学镀镍层黑盘时间。最后，扫描电子显微镜、X射线荧光光谱以及洛氏硬度计分别表征了镀层的形貌、厚度以及硬度。

镍层耐硝酸腐蚀性测试——一种简单的预先探测ENIG镍层“黑盘”现象的测试方法

随着更加精细的SMT、BGA等表面贴装技术的运用,化学沉镍金(ENIG)作为线路板最终表面处理得到了越来越广泛的应用,同时可怕的“黑盘”现象也随之更广泛地“流行”起来,直接导致贴装后元器件焊接点不规则接触不良。为了贯彻执行最好的流程控制和采取有效的预防措施,了解这种焊接失败的产生机理是非常重要的,及早的观测到可能发生“黑盘”现象的迹象变得同样关键。本文介绍了一种简单的预先探测ENIG镍层“黑盘”现象的测试方法-镍层耐硝酸腐蚀性测试,这种测试可以用于作为一种常规的测试方法监测一般化学沉镍溶液在有效使用寿命范围内新鲜沉积的镍层的质量。利用Weibull概率统计分析在不同的金属置换周期(MTO)下镍层的可靠性能表现。结合试验结果得出了一个镍层耐硝酸腐蚀性的判定标准。

选择性ENIG+OSP工艺中金面上膜之解困

文章就印制电路板制造选择性ENIG+OSP工艺中出现金面上膜的原因进行分析,重点阐述了其成因影响因素和改善对策等,为业界工作者改善此类问题提供一点的参考。

化学镀镍/金中铜镍分离的影响因子

讨论了铜镍分离的影响因子,通过交叉对比不同的微蚀、化金药水体系及硫酸来料的影响,对生产过程中所带来的污染源进行试验,最终确定生产过程中带入的污染源导致不同程度的分离问题。通过有效措施进行管控,杜绝了化金线的铜镍分离,并对化金线的铜镍分离问题提供了有效的改善方向。

铜电镀方式对镍钯金表面打线键合性能的影响

铜电镀方式不同,基铜衍射峰强度、晶面取向也会存在差异。在化学镀镍钯金时,不同铜电镀方式会影响金镀层的性能,从而对印制电路板(PCB)键合性能产生影响。通过研究垂直连续电镀、水平直流电镀和水平脉冲电镀3种电镀方式,分析不同电镀方式的基铜衍射峰强度、晶面取向、金面粗糙度、表面能对键合性能的影响。结果表明:基铜采用垂直连续电镀,铜镀层朝(111)晶面择优取向;金面粗糙度Ra为0.227μm、Rz为2.046μm;表面自由能为42.864 mN/m;金线拉力测试达到9.17 g,优于水平直流电镀与水平脉冲电镀。

化学镀镍金及其温度的影响

介绍了化学镀镍金工艺流程和工艺控制,探讨了温度对镀层沉积速率、渗金漏镀、镀层厚度的影响。提出选用高精度、高灵敏度、温度场更均匀的恒温控制设备可以显著提高化学镀镍金的品质。

P对Au／Ni／Cu焊盘与SnAgCu焊点焊接界面可靠性的影响

采用回流焊工艺在ENIG镀层印制电路板上组装289I/Os无铅Sn-3.0Ag-0.5Cu球栅阵列封装器件,对封装后的电路板进行随机振动可靠性试验,采用X-Ray、SEM和EDX等测试确定焊点在随机振动试验过程中的失效机制,探讨焊点沿界面失效与镀层内P元素的分布和含量的关系。在振动试验中失效和未失效的BGA焊点与镀层界面表现出类似的微观形貌,Ni层因被氧化腐蚀而在焊点截面形貌上出现"缺齿"痕迹,而在表面形貌图上此呈现黑色的氧化腐蚀裂纹。P在镀层表面的聚集对Ni的氧化腐蚀有促进作用,同时P的聚集也明显降低焊点结合界面的机械强度。Ni层的氧化和Ni层表面P元素的聚集是引发焊点沿焊点/镀层结合界面开裂的主要原因。

聚乙烯亚胺对置换镀金过程中镍基体腐蚀的影响

通过XRF、SEM、XPS、开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱及红外漫反射等方法,分析了聚乙烯亚胺对置换镀金过程中镍基体腐蚀的影响原因。结果表明:聚乙烯亚胺降低了置换镀金初始时沉积速率,而对长时间施镀镀速的影响较小;聚乙烯亚胺降低了金层Ni、O元素的含量;该添加剂能够在镍、金表面吸附,而且优先在金表面吸附,并加速了镍表面氧化物的溶解速率。聚乙烯亚胺使化学镀镍层表面活性趋于一致,减轻了镍基体的过度腐蚀现象。

印刷线路板中的选择性化学镍金技术

介绍了选择性化学镀镍、浸金工艺的原理、流程和操作参数。该技术用于印刷线路板表面精饰,镀层平整、电阻小、锡焊性好、耐磨性强。

印制电路板用化学镀金工艺的研究进展

化学镀金作为印制电路板表面处理工艺,能够提供可焊性、延展性和抗腐蚀性等良好的镀金层,因而被广泛关注和研究。综述了印刷电路板(PCB)上化学镀金的研究进展,介绍了化学镀金原理和化学镀金液组成,叙述了无氰镀金体系的发展,同时从PCB镍金和镍钯金工艺的角度,分析了镀镍层、镀钯层和镀金层之间的相互影响,并对置换镀金和还原镀金进行了讨论,指出后者在生产效率和镀层质量上具有较大优势,并将逐渐取代置换镀金工艺。

前处理工艺对印刷线路板表面化学镀镍/置换镀金层性能的影响

分析了酸洗、微刻蚀及活化等前处理工艺对印刷线路板(PCB)表面化学镀镍/置换镀金层性能的影响。结果表明:各前处理工序对PCB表面性能具有较大影响,在此基础上得到了优化后的前处理工艺。

亚硫酸盐体系置换镀金的性能表征及工艺优化

针对亚硫酸盐体系镀金液的稳定性和镀层均匀性问题,制定了测试评估方法及工艺改进方案。提出了高温稳定性测试、Ni^(2+)耐受能力测试和还原剂稳定性测试3种方法来评价镀金液稳定性。镀层均匀性则通过测厚仪多点测厚,计算总体相对标准偏差(RSD)进行表征。通过单因素试验对配位剂组成和工艺条件进行了优化,得到置换镀金的最佳镀液组成和工艺条件为:Na_3Au(SO_3)_25 mmol/L,Na_2SO_3 0.3 mol/L,三乙醇胺0.1 mol/L,Na_2S_2O_3 5 mmol/L,Na_2HPO_4 0.2 mol/L,pH 6.5,温度60°C,搅拌速率1 m/min。优化后的镀液稳定,施镀10 min所得镀层的平均厚度约为0.05μm,RSD小于10%,表面粗糙度为20.8 nm左右,满足化学镀镍/置换镀金(ENIG)工艺的要求。

工艺参数对印刷线路板表面化学镀镍/置换镀金层性能的影响

分析了工艺参数(如温度、pH值、沉积时间等)的变化时印刷线路板(PCB)表面化学镀镍/置换镀金层性能的影响。结果表明:工艺参数对镀层性能具有较大影响。在此基础上优化了化学镀镍/置换镀金工艺,获得了性能良好的镍/金镀层。

化学镀镍浸金金厚不均探究

分析了化学镀镍浸金过程中金层厚度不均的现象及其产生的原因。试验发现,面积不同的铜面发生电气互联时容易造成金厚不均的现象,而无电气互联情况时,金厚均匀性比较好。导致金厚不均的原因有两种情况,一种是电势影响,二是双极性效应。

ENEPIG在倒装芯片用陶瓷外壳中的应用可行性

目前倒装芯片用陶瓷外壳的表面处理工艺以化学镀镍/浸金(ENIG)为主,而ENIG带来的黑盘现象使封装产品面临润湿不良和焊接强度不足等一系列问题。化学镀镍/化学镀钯/浸金(ENEPIG)是ENIG的一种改进方案,可有效避免黑盘现象。对分别采用ENIG和ENEPIG镀层的陶瓷外壳样品在外观、微观形貌以及焊接强度等方面进行了对比,采用ENEPIG镀层样品的表现优于采用ENIG镀层的样品。对采用ENEPIG镀层的外壳样品进行了芯片贴装,并进行了热冲击、温度循环等一系列试验,试验合格率100%,说明该方案可以满足器件级鉴定检验要求。验证结果表明,ENEPIG在高密度陶瓷封装领域具有良好的应用前景。