化学镍钯金表面处理工艺研究

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1、化学镍钯金表面处理工艺研究纪成光，陈立宇，袁继旺，王燕梅（东莞生益电子有限公司）摘要：采用扫描电子显微镜、润湿性、拔/撞锡球和打金线测试等分析手段，比较研究了四家化学镍钯金药水表面处理焊盘的焊接可靠性，同时比较研究了化学镍钯金表面处理和化学镍金表面处理焊盘的焊接可靠性差异。研究表明，化学镍钯金表面处理相对化学镍金表面处理可有效防止镍腐蚀（黑盘）缺陷引起的连接可靠性问题。关键词：化学镍钯金；化学镍金；表面处理；焊接可靠性中图分类号：TN41文献标识码：A文章编号：1001-3474（2011）02-0090-06StudyonENEPIGSu

2、rfaceTreatmentTechnologyJICheng-guang,CHENLi-yu,YUANJi-wang,WANGYan-mei(DongguanShengyiElectronicsLtd.)Abstract:ThesolderingreliabilitiesofpadtreatedbyfourkindsofENEPIGwerestudiedbyusingSEM,wettingbalance,ballpull/ballshear,wirebondingandotheranalyticalmethods.Thedifferenc

3、esofsolderingreliabilitiesinENEPIGsurfacetreatmentandENIGsurfacetreatmentwerecontrastedandstudied.TheresultsshowedthatENEPIGsurfacetreatmentcaneffectivelypreventjointreliabilityissuescausedbythedefectofBlackPad,comparedwithENIGsurfacetreatment.Keywords:ENEPIG;ENIG;Surfacet

4、reatment;SolderingreliabilityDocumentCode:AArticleID:1001-3474(2011)02-0090-060.03μm～0.05μm[3]。印制电路板焊盘表面须进行涂覆处理以保护连接盘铜面不被污染和氧化，保证元器件焊接可靠性，目前焊盘表面处理有热风整平、有机可焊性保护膜、化学锡、化学银和化学镀镍浸金等，而化学镀镍浸金因其镀层平整度高、镀层耐磨性好且接触电阻低等优越性能，被广泛应用于精密电子产品的印刷电路板的表面处理和微电子芯片与电路板的封装技术中[1]。但化学镀镍浸金涂层在焊接过程中会存在黑

5、盘（镍氧化物）缺陷，发生连接可靠性问题[2]。因此，推出了一种新的焊盘最终表面涂饰处理工艺化学镀镍化学镀钯与浸金，简称化学镍钯金，它是在焊盘铜面上先后沉积镍、钯和金，镀层厚度一般为镍2.00μm～5.00μm、钯0.10μm～0.20μm和金1化学镍钯金工艺1.1工艺原理化学镀镍为自催化氧化还原反应，一般以次磷酸盐作为还原剂，反应式如下：2-+[H2PO2]-+H2O→[HPO3]+H+2HNi2++2H→Ni↓+2H+2[HPO]-+H→[HPO]2-+HO+P+H↑22322化学镀钯反应机理与化学镀镍反应机理相同，也是以次磷酸盐作为还原

6、剂进行的自催化氧化还原反应，反应式如下：-2-+[H2PO2]+H2O→[HPO3]+H+2HPd2++2H→Pd↓+2H+③引入硬度更大的钯镀层（钯莫氏硬度4.75，金莫氏硬度2.50），薄的镀层即可获得较好的耐磨性能和打金线性能，可作为按键触碰表面，适合应用在高连接可靠性的产品上，同时降低印制电路板表面处理成本。因此化学镍钯金被认为是全能型表面处理工艺，特别适合应用在表面贴装和打线混合组装板及手机板等高连接可靠性的产品上，全面取代目前的化学镍金工艺。1.4化学镍钯金与化学镍金兼容性目前市场上推出化学镍钯金药水的厂家有罗门哈斯、安美特、上

7、村化工、乐思化学以及优美科和成功科技等，几家厂家的药水体系基本相同，化学镍钯金工艺和化学镍金工艺兼容，可将化学镍钯金生产线直接用于化学镍金板的生产。1.5化学镍钯金设备材质要求化学镍钯金工艺与化学镍金工艺相比，对镍缸和金缸要求基本相同，镍缸仍然采用不锈钢材料并加阳极保护，金缸采用聚丙烯材料，而较为特殊的则是钯缸，钯缸要求采用聚偏氟乙烯材料或聚四氟乙烯材料。-2-2[H2PO2]+H→[HPO3]+H2O+P+H2↑由化学镀钯反应原理可以看出，钯镀层为化学还原形成，可以有效抑制镍表层的氧化发生，防止黑盘缺陷产生[4]。化学浸金属于置换反应，金

8、与镍置换或金与钯置换。反应式如下：2Au++Pd→2Au+Pd2+或2Au++Ni→2Au+Ni2+若钯层较薄，则金液会透过钯层晶格间隙与镍层接触，金即与钯置换也与镍置换，而金与