烯派格印制电路板

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ENEPIG(无电解镍无电解钯浸金)。
完美的电子产品装置应尽可能地小而轻,同时包含最大数量的电子功能,并以尽可能高的速度运行。为了满足这些需求,电子封装行业一直被驱使着开发更多更先进的封装方法,既要提高单个PCB上集成电路的密度,也要将多种功能结合到单个密集的封装中。

封装和互连密度的提高推动了组装方法从通孔技术(THT)向表面贴装技术(SMT)的演变,并导致越来越多地使用线束将器件固定在PCB基材上。减少互连间距和使用芯片级封装(CSP)使得器件密度增加,而多芯片模块(MCM)/系统级封装(SiP)方法使得在单一晶圆基板上难以生产的功能得以整合。

当半导体行业多年来一直专注于通过减少关键尺寸来提高器件的性能时,直到最近才考虑到电子系统中的器件必须通过包含它们的封装来相互通信这一事实。大的I/O要求和信号传输质量已经成为半导体封装行业的关键考虑因素,同样,用于实现IC封装内和器件在PCB基板上的第二层封装的可靠互连的组装工艺要求和PCB基板的最终表面处理也是如此。

下文介绍了影响互连可靠性的关键因素,特别是重点介绍了金线粘接应用的表面处理性能。

焊线的表面处理选项

虽然电解镍金提供了出色的金丝键合性能,但它有三个主要缺陷,每一个都是其在前沿应用中的主要障碍:

由于所需的金厚度相对较高,因此工艺成本较高。
在通常使用的较高的金厚度下,由于锡-金金属间的形成,焊点的可靠性可能会降低。如果精加工与第二种最终精加工相结合,更适合于焊接应用,那么二次成像操作的额外成本也会产生。
在电镀过程中,连接到特征所需的电气母线限制了可以实现的特征密度。

这些限制为无电解工艺的选择提供了一个机会。这包括无电解镍浸金(ENIG),无电解镍浸金(ENEG)和无电解镍浸钯金(ENEPIG)。

在这三种选择中,ENIG通常被认为在高可靠性金丝键合方面没有可接受的工艺窗口(尽管它已被用于一些较低端的消费应用),而ENEG则存在许多与电解镍金相同的工艺成本问题,以及操作更复杂的无电解金工艺带来的额外挑战。

虽然无电解镍无电解钯浸金(ENEPIG)最早出现在20世纪90年代末,但由于2000年左右钯金属的价格非常不稳定,其市场接受度被推迟了。然而,在最近几年,由于用户开始认识到ENEPIG在解决许多新的包装可靠性需求方面的潜力,同时也满足了无铅/ROHS的要求,市场需求呈现强劲增长。

除了包装可靠性的优势外,ENEPIG的成本现在已成为一个积极的考虑因素。随着最近金价上涨到每金衡盎司800美元以上的水平,需要厚金电镀的电子设备的生产成本变得非常难以控制。由于钯金属的成本(每金衡盎司300美元)与黄金相比仍然相对较低,现在有机会通过用钯替代黄金来节约成本。

最终表面处理的比较

在现有市场上,有4种主要的无铅最终处理方式适用于组装细间距QFP/BGA器件的PCBs:

浸锡
浸渍银
有机保焊剂(OSP)
化学镍浸金(ENIG)

下表显示了这四种最终表面处理和ENEPIG之间的比较。由于各种不同的顾虑,包括多次回流循环能力、组装前的保质期和焊线能力,这四种主要的最终处理方案都不适合无铅组装。相比之下,ENEPIG显示出巨大的优势,它结合了出色的保存期限、焊点可靠性、金线粘合性和作为接触面的使用。

在浸金之前,通过形成一个薄的无电解钯层来保护化学镍界面,消除了在化学镍表面出现过度的金攻击的可能性。

当我们考虑到在各种不同的装配方法中的最终完成性能时,可以看出ENEPIG适用于广泛的装配要求。

ENEPIG的优势
ENEPIG的主要优势,结合了优秀的焊点和金线连接的可靠性,可以总结为以下几点:

不含 “黑镍”–浸泡在金中的镍表面没有晶界腐蚀的可能
钯作为一个额外的阻隔层,进一步减少铜向表面的扩散,从而确保良好的可焊性
钯金完全溶解在焊料中,不会留下过高的富含P%的界面,暴露出无氧化的镍表面,允许可靠地形成Ni/Sn金属间化合物
经得起多次无铅回流焊接的考验
表现出优异的金线粘合性
工艺成本大大低于电解镍金或无电解镍的无电解金
Rohm and Haas Electronic Materials LLC是一家提供全面的最终处理产品的全球供应商,包括预处理化学品、无电解镍、无电解钯和浸泡金和锡产品。

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