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。

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。

基于有机基板的化学镍钯浸金工艺应用与测评

有机基板被广泛应用于电子封装领域,常见的表面处理工艺包括电镀镍金、化学镍金、浸锡、浸银等工艺。在众多表面处理工艺中,化学镍钯浸金工艺因其具有较好的综合性能展现出显著优势。化学镍钯浸金工艺是在化学镍金工艺的基础上增加化镀钯处理,采用该工艺先对基板表面进行化镀镍处理,再进行化镀钯处理,最后完成化学浸金处理。钯镀层可以防止金在沉积过程中腐蚀镍镀层以及阻挡镍向金属间化合物(IMC)层扩散。利用X-Ray、电子扫描显微镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)等图像分析方法,对比了不同厂商的化学镍钯浸金镀层的厚度、微观形貌及质量,结果表明,平整且致密的钯镀层可以有效避免镍腐蚀现象。

ENIG焊点微观组织与失效模式关系研究

无铅有铅混装焊点可靠性问题是军工电子需面对的一个重要问题。随着板级电路组装密度的增大,化学镍金(ENIG)镀层工艺以其平整性好和可焊性好等优势而逐步地取代传统锡铅热风整平工艺。但无铅有铅/ENIG焊点的界面形貌、微观组织与可靠性的相互关系待进一步研究。从焊点界面微观组织、剪切强度、温度循环试验和振动试验等多个方面比较了Sn基焊料在ENIG焊盘和Cu焊盘上的差异,并结合实际案例分析ENIG焊点微观组织结构与Sn基焊料在ENIG焊盘上的脆性界面开裂、非典型黑盘故障和柯肯达尔空洞等多种失效模式的关联关系。

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。

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。

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。

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。

铝材表面化学镀镍技术

在常规铝材化学镀镍工艺基础上,提出一种在酸性化学镀镍前增加一道碱性化学预镀镍工艺的铝材表面化学镀镍新技术.介绍了其预镀镍的工艺流程与操作要点.研制了一种中等浓度的含镍、铁的多元合金浸锌液,并通过正交实验得出了浸锌最佳方案,确定了碱性化学预镀镍的最佳配方:25 g/L硫酸镍,25 g/L次磷酸钠,30 g/L 柠檬酸三钠,10 g/L 焦磷酸钠,10～15 mL/L三乙醇胺,30 g/L氯化铵.弯曲试验表明,镀镍层与铝基体结合强度很高;镀镍层SEM照片显示,镀镍层晶粒尺寸大小均匀,各晶粒间结合紧密,孔隙率低,耐腐蚀能力强.

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。

铝表面前处理及化学沉积镍初期行为

利用开路电位-时间(EOCP-t)曲线,研究铝表面经浸镍和化学预镀镍前处理后,化学沉积镍的初期行为;通过扫描电子显微镜(SEM)观察铝表面经前处理后的表面形貌.结果表明:未经及经前处理的铝表面,化学沉积镍的初期行为都经历去氧化膜、活化、混合控制以及化学沉积过程.经过浸镍和化学预镀镍前处理后的铝表面附着细小的镍颗粒.依据EOCP-t和SEM的最佳实验结果,在含有络合剂和还原剂的碱性预镀镍溶液中,经二次化学预镀镍前处理,成功实现铝基底弱酸性化学镀镍.所获得的化学镀镍层与铝基底结合牢固,呈团颗粒状形貌和非晶态结构.

镁合金化学镀镍工艺研究进展

镁合金以其质量轻、比强度高、成型性好等优点备受人们关注。但是镁的电极电位比较低,容易被腐蚀,因此,使其应用受到限制。在镁合金表面进行化学镀镍,生成一层光滑、平整、致密的镍镀层,能有效地提高镁合金的耐蚀性能。

ZM6镁合金化学镀镍预处理工艺及镀层耐蚀性

采用浸锌预处理工艺,研究在碱式碳酸镍体系中ZM6镁合金表面化学镀镍层性能。用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X线衍射仪(XRD)研究浸锌层和镀镍层的形貌、成分及镀层结构,采用极化曲线测试镀层的耐蚀性。研究结果表明,浸锌溶液中加入Sn2+可在ZM6镁合金表面获得均匀致密的浸锌层,后续在碳酸镍体系中施镀1 h后所得非晶态Ni-P镀层均匀致密,无明显缺陷,厚度为8.74μm,磷质量分数达9.29%;在3.5%NaCl溶液中,镀层的自腐蚀电位为-0.609 V,腐蚀电流密度约为基体的1/10,耐腐蚀性能良好。

镍上化学浸镀仿金工艺

为了制备色泽纯正的仿金层,且满足工艺操作简单、对环境污染小的要求,采用化学镀镍与化学浸镀仿金相结合的方法在A3钢表面制备仿金层,探讨了化学浸镀仿金液的组成、温度及施镀时间对仿金层色泽和附着力以及仿金液稳定性的影响。结果表明:最佳工艺为6～8g/LSnSO4,5～8g/LCuSO4.5H2O,10～20g/L配位剂,10～25mL/LH2SO4,5～10mL/L稳定剂,温度15～35℃,时间3～5min;仿金镀层色泽均匀,装饰效果好,且工艺操作简单,镀液无毒,对环境污染小。

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。

铝基化学镀镍浸镍前处理的研究进展

铝基表面欲获得结合力好的镀层,关键在于前处理工艺的选择。尽管浸锌法是目前研究较多、效果较好的前处理方法,但仍存在一些不足,而浸镍法可以避免这些不足,有望取代浸锌法。较详细地阐述了浸镍法的原理及研究现状,并将文献中涉及的浸镍法分为活化浸镍、碱性预镀镍和二次浸镍。活化浸镍液中一般不含还原剂,主要通过置换反应生成一层具有催化作用的镍,进而促使化学镀过程中镍紧密均匀地沉积;碱性预镀镍则是通过含有还原剂的镍盐溶液,在铝基表面预化学镀上一薄层镍,其原理与化学镀镍相同。同时,对比分析了两种浸镍法及其组合处理法之间的区别与联系。最后,指出了浸镍法未来的发展方向:其一,简化工艺,用一次浸镍法代替二次浸镍法;其二,无毒、低污染,研发出无氟浸镍液;其三,获得高性能,即优化浸镍液配方,使得镀层与基体结合强度更好。