ENEPIG表面处理技术应用研究
ENEPIG表面处理技术应用研究
P r i n tENEPIG表面处理技术应用研究by 高峰、温怡芸 —华为技术有限公司工艺技术研究部摘要：为规避化学镍金黑盘（ENIG Black pad）造成的潜在失效风险，解决选择性 ENIG＋OSP设计限制及工艺流程复杂、成本高限制，特选择行业五支主流ENEPIG药 水，对ENEPIG镀层综合性能进行全方位评估，包括：镍腐蚀（黑盘）、透锡率、 焊点强度、按键性等。
从最终评估结果来看，ENEPIG镀层是一种比较完美的镀 层，完全无黑盘失效风险，可替代ENIG规避黑盘失效风险，替代ENIG＋OSP实现成本的降低。
ENEPIG的英文全称是Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold。
在传统ENIG生产线上 增加一个钯槽，即可实现ENEPIG工艺，工艺制作流 程时间相比ENIG无明显提高。
采用氧化还原体系的钯，在 沉积过程中不会对镍层产生攻击，可以作为金沉积过程中 的阻挡层，规避镍腐蚀的产生。
对于焊接来说，钯本身就 是就可以作为抗氧化层，ENEPIG金层的厚度相比ENIG来说 可以降低至0.015um，由于金价远高于钯，所以ENEPIG综合成本相比ENIG并不会太高。
ENEPIG技术需求ENEPIG完全无黑盘失效风险，可替代ENIG规避黑 盘失效风险，不存在ENIG+OSP设计限制条件，且可比成 本低8-10％，故从设计及加工综合考虑，ENEPIG可替代 ENIG+OSP，实现降低成本。
ENIG的黑盘风险传统的ENIG表面处理，由于其存在的置换反应机理， 决定镍腐蚀（Nickel corrosion）不可避免，当镍腐蚀达到 一定程度时，会对焊点存在可靠性隐患，在IMC处发生脆性 断裂，出现黑色的断口，业界将此失效现象定义为“Blackpad＂。
终端手机ENIG+OSP工艺局限性由于ENIG存在黑盘潜在失效风险，手机单板表面处理 有原先单一的ENIG方式切换为ENIG+OSP，ENIG 部位用于 手机按键/Key pad及屏蔽区域，选择性ENIG+OSP工艺流程如下：选择性ENIG+OSP工艺局限性： -> 设计上：要保证一定的间距（12mil），存在高密 布线局限性问题；-> 制造上：工艺流程长，控制复杂，生产效率低， 产品良率低，总体成本高。
镍钯金工艺(ENEPIG)详解
镍钯金工艺（ENEPIG）详解一、镍钯金工艺（ENEPIG）与其他工艺如防氧化（OSP）,镍金（ENIG）等相比有如下优点：1. 防止“黑镍问题”的发生–没有置换金攻击镍的表面做成晶粒边界腐蚀现象。
2. 化学镀钯会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡差。
3. 化学镀钯层会完全溶解在焊料之中，在合金界面上不会有高磷层的出现。
同时当化学镀钯溶解后会露出一层新的化学镀镍层用来生成良好的镍锡合金。
4. 能抵挡多次无铅再流焊循环。
5. 有优良的打金线（邦定）结合性。
6. 非常适合SSOP、TSOP、QFP、TQFP、PBGA等封装元件。
二、镍钯金工艺（ENEPIG）详解：1. 因为普通的邦定（ENIG）镍金板，金层都要求很厚基本上微米以上，ENEPIG板只需钯微米、金微米左右就可以满足（钯是比金硬很多的贵金属，要钯层的原因就是因为单纯的金、镍腐蚀比较严重，焊接可靠性差。
钯还有个作用是热扩散的作用，整体来说ENEPIG 可靠性比ENIG高）。
2. 化学镍钯金属这个制程已经提出好几年了，但是现在能量产的不多，也就是比较大的厂才有部分量产。
流程和化学沉金工艺基本相似，在化学镍和化学金中间加一个化学钯槽（还原钯）ENEPIG制程：除油--微蚀--酸洗--预浸--活化钯--化学镍（还原）--化学钯（还原）--化学金（置换）。
3. 现在说自己能做的供应商人很多，但是真正能做好的没有几家。
控制要主要点钯槽和金槽，钯是可以做催化剂的活性金属，添加了还原剂后，控制不好自己就反应掉，（就是俗话说的翻槽），沉积速度不稳定也是一个问题，很多配槽后速度很快，过不到几天速度就变慢很多。
这不是一般公司能做好的。
4. 化学沉金目前有很多有黑镍问题，以及加热后的扩散，中间添加一层致密的钯能有效的防至黑镍和镍的扩散。
5. 该表面处理最早是由INTER提出来的，现在用在BGA载板的比较多载板一面是需要邦定金线，另一面是需要做焊锡焊接。
镍钯金工艺(ENEPIG)详解
..镍钯金工艺（ENEPIG）详解一、镍钯金工艺（ENEPIG）与其他工艺如防氧化（OSP）,镍金（ENIG）等相比有如下优点：1. 防止“黑镍问题”的发生–没有置换金攻击镍的表面做成晶粒边界腐蚀现象。
2. 化学镀钯会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡差。
3. 化学镀钯层会完全溶解在焊料之中，在合金界面上不会有高磷层的出现。
同时当化学镀钯溶解后会露出一层新的化学镀镍层用来生成良好的镍锡合金。
4. 能抵挡多次无铅再流焊循环。
5. 有优良的打金线（邦定）结合性。
6. 非常适合SSOP、TSOP、QFP、TQFP、PBGA等封装元件。
二、镍钯金工艺（ENEPIG）详解：1. 因为普通的邦定（ENIG）镍金板，金层都要求很厚基本上0.3微米以上，ENEPIG板只需钯0.1微米、金0.1微米左右就可以满足（钯是比金硬很多的贵金属，要钯层的原因就是因为单纯的金、镍腐蚀比较严重，焊接可靠性差。
钯还有个作用是热扩散的作用，整体来说ENEPIG可靠性比ENIG高）。
2. 化学镍钯金属这个制程已经提出好几年了，但是现在能量产的不多，也就是比较大的厂才有部分量产。
流程和化学沉金工艺基本相似，在化学镍和化学金中间加一个化学钯槽（还原钯）ENEPIG制程：除油--微蚀--酸洗--预浸--活化钯--化学镍（还原）--化学钯（还原）--化学金（置换）。
3. 现在说自己能做的供应商人很多，但是真正能做好的没有几家。
控制要主要点钯槽和金槽，钯是可以做催化剂的活性金属，添加了还原剂后，控制不好自己就反应掉，（就是俗话说的翻槽），沉积速度不稳定也是一个问题，很多配槽后速度很快，过不到几天速度就变慢很多。
这不是一般公司能做好的。
4. 化学沉金目前有很多有黑镍问题，以及加热后的扩散，中间添加一层致密的钯能有效的防至黑镍和镍的扩散。
5. 该表面处理最早是由INTER提出来的，现在用在BGA载板的比较多载板一面是需要邦定金线，另一面是需要做焊锡焊接。
化学镍钯金ENEPIG表面处理工艺研究（可编辑）
化学镍钯金ENEPIG表面处理工艺研究I化学镍钯金 ENEPG 表面处理工艺研究东莞生益电子有限公司纪成光，陈立宇，袁继旺，王燕梅摘要：本文采用SEM、EDX、WettingBalance、拔／撞锡球和打金线WireBonding 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相对化学镍金表面处理可有效防止黑盘 BlackPad 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onENEPl GSurfaceTreatmentTechnoIStudy ogyElectronics YanmeiLtd．jIDongguanShengyi Chengguang，CHENLiyu，YUANJiwang，WANGof fourAbstract：Thereliabilitiestreated kindsofENEPIG medicinewelding pad by liquidwerestudied andbyusingSEM，EDX，wettingbalance，ballpull／ballshear，wirebondingother methodsinthis differencesof reliabi1itiesinENEPIGanalytical paper．The weldingsurfacetreatmentandENIGsurfacetreatmentwerecontrastedandstudied．Theresultsshowedsurface surfacethat withENIG treatmentcancompared treatment，ENEPIG effectivelypreventissuescausedthedefectofBlackPad．jointreliability byreliabiliKeywords ENEPIG：ENIG：Surfacetreatment：Weldingty前言是铜导体，须进行表面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，如手机板、计算机按键、屏蔽器、打金线板等高可靠性产品。
高可靠性微电子装备国产焊膏研制工程
2021年3月电子工艺技术Electronics Process Technology第42卷第2期113作者简介：樊融融，男，研究员，中兴通讯股份有限公司终身荣誉专家。
摘 要：针对当前国内高可靠性微电子装备用焊膏完全受制于国外，国内尚无一品牌产品可以替代的问题，分析了这一隐患的严重性，对高可靠性微电子装备国产焊膏研制工程的立项背景、实施路线和研制工程试验大纲等进行了详实介绍。
研制工程团队历时两年多先后完成了摸底试验和定型认证试验，积累了海量数据，并进行了归纳处理。
对近千幅分析图像判读和比较，不断浓缩迭代，最终获得受试的１１种焊膏（有铅焊膏国内３种，国外２种；无铅焊膏国内和国外各３种）的全部测试数据项（有铅焊膏５７项、无铅焊膏６３项），并逐项按其性能的优劣进行排序，最后再按获得优项的次数和权重，对受测试的公司再排序，从而获得了对高可靠性微电子装备国产焊膏研制工程成果的评价结论。
关键词：焊膏；互连可靠性；应用工艺性；成果评价；微电子装备中图分类号：ＴＮ６０４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－３４７４（２０２１）０２－０１１３－０７Abstract: In view of the problem that the domestic solder paste for high reliability microelectronic equipment is completely controlled by foreign countries, and there is no domestic brand product to replace, the seriousness of this hidden danger is analyzed, and the project background, implementation route and test program of domestic solder paste for high reliability microelectronic equipment is introduced in detail. It took more than two years for the research and development and engineering team to complete the thorough test高可靠性微电子装备国产焊膏研制工程Research and Development of Domestic Solder Paste with High Reliability forMicroelectronic Equipment樊融融FAN Rongrong（中兴通讯股份有限公司，广东 深圳 ５１８０５７）( Zhongxing Telecommunication Equipment Corporation, Shenzhen 518057, China )高可靠性微电子装备国产焊膏研制工程ｄｏｉ： １０．１４１７６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－３４７４．２０２１．０２．０１５【编者按】 当前国内高可靠性微电子装备用焊膏完全受制于国外，国内尚无一品牌产品可以替代。
PCB表面处理方式
常见的表面工艺大致分为有铅与无铅 工艺.
❖ 有铅的有：有铅喷锡(HASL)
❖ 无铅的有：无铅喷锡、有机可焊性保护 (OSP)、化镍浸金(ENIG),化镍钯浸金 (ENEPIG) 、浸银(Immersion silver)等
❖ 注:一般国内的说法是沉金/沉银/沉锡. 后面大 家可以置换一下哈^_^
OSP特点
❖ 优点:OSP不存在铅污染问题,所以环保. ❖ 缺点:1.由于OSP透明无色,所以检查起来比较困难,很难辨别
PCB是否涂过OSP. 2. OSP本身是绝缘的,它不导电.会影响电气测试.(因为
OSP不导电,所以在这种表面处理时,ICT要开纲网. )OSP更无 法用来作为处理电气接触表面,比如按键的键盘表面.
❖ 如果采用浸锡工艺,必须克服两障碍：颗粒大小和 Cu/Sn金属间化合物的产生.浸锡颗粒必须足够小,而 且要无孔.锡的沉积厚度不低于40μin（1.0μm）是 比较合理的,这样才能提供一个纯锡表面,以满足可 焊性要求.
浸锡特点
❖ 优缺点:浸锡的最大弱点是寿命短,尤其是存放 于高温高湿的环境下时,Cu/Sn金属间化合物 会不断增长,直到失去可焊性.
提醒
❖ 一般需要注意的是:一个板有两种或者两种以 上的表面处理:如金手指的板卡类/部分主板类 /特殊要求的板等. 一定要搞清楚表面处理的 选择.
❖ 从PCB加工成本上来说,有的厂家对OSP等会 额外收费.也需要和板厂确认一下.
❖ 局限性:浸银的一个让人无法忽略的问题是银的电子 迁移问题.当暴露在潮湿的环境下时,银会在电压的 作用下产生电子迁移.通过向银内填写有机成分可以 降低电子迁移的发生.
浸锡
❖ 浸锡
❖ 由于两个原因才采用了浸锡工艺：其一是浸锡表面 很平,共面性很好；其二是浸锡无铅.但是在浸锡过 程中容易产生Cu/Sn金属间化合物,Cu/Sn金属间化 合物可焊性很差.
镍钯金技术
电子产品一直趋向体积细小及轻巧，同时包含更多功能而又有更快速的运作效率。
为了达到以上要求，电子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方法，使之能在同一块线路版上增加集成电路(IC)的密度，数量及种类。
增加封装及连接密度推动封装方法从通孔技术(THT)到面装配技术（SMT）的演化，它导致了更进一步的应用打线接合的方法(Wire bonding)。
缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸封装技术(CSP)，使得装置的密度增大，而多芯片组件(MCM)及系统级封装技术(SiP)使得在同一芯片上嵌入更多功能从不可能变成现实。
至今，当半导体工业多年来从缩小线宽来致力于增进装置的性能时，很少有涉及这样的想法，也就是在一个电子系统中，装置间应该通过包含这个系统的封装来传递信息。
大量的I/O需求及讯号传送质量已成为半导体工业重要考虑的因素，无论在IC内部的连接或把装置封装在线路版上，为了达到可靠的连接，封装过程的要求及线路版最终表面处理技术同样重要。
本文章描述影响连接可靠性的主要因素，尤其侧重在打金线接合的应用中表面处理的性能。
表面处理打线接合的选择虽然电镀镍金能提供优良的打金线接合的性能，它有着三大不足之处，而每一不足之处都阻碍着它在领先领域中的应用。
较厚的金层厚度要求使得生产成本上升。
在通常所用的厚的金层情况下，由于容易产生脆弱的锡金金属合金化合物(IMC)，焊点之可靠性便下降。
而为了增加焊点之可靠性，可在需要焊锡的地方使用不同的表面处理，然而却会造成生产成本上升。
电镀工艺要求使用导线连通每个线路，这样就限制了封装载板的最高线路密度。
因为这些限制，使用化学镀的优势表露出来。
化学镀的技术包括化学镀镍浸金(ENIG)，化学镀镍化学镀金(ENEG)及化学镀镍钯浸金(ENEPIG)。
在这三种选择中，ENIG是基本上不用考虑的，因为它不具备提供高可靠性打金线接合的工艺条件（尽管它被用在不重要的消费产品的应用中），而ENEG具有和电镀镍金同样高的生产成本，在制程方面亦充满了复杂性的挑战。
ENEPIG
３．１ 工艺流程对 比
高速光模块 要求焊接、金属线键合、插拔 ，因此使得其流程过于复杂化 ，下面将两种典型传统工艺与 “厚 钯薄金” （Ｐｄ／ ＞０－３ ｌｉｍ、Ａｕ≥０．０５ ｕｍ）工艺进行对比，下表１中以流程①、②、③来表示其工艺流程，流程①：
“水 金 （焊 接 ）＋局 部软 金 （金 属 线键 合 ）＋印制插 头 硬 金 ” ；流 程② ： “镍 钯 金 （焊 接＋金属 线键 合 ）＋印 制插 头 硬 金 ” ）；流程 ③ ： “厚钯 薄金 ”工艺 ；
金 属 钯 属于 铂 系 元 素 ，化 学性 质 稳 定 ，具 有 耐酸 、耐 氧化 的 性能 ， 同时 金属 钯 的硬 度 大于 硬 金 （含钴 ） ， 具 有 较 好 的 耐插 拔 性 能 。化 学镍 钯 金 工 艺 引入 了金 属 钯 在ＰＣＢ中 的应 用 ， 当ＥＮＥＰＩＧ镀 层 中的钯 层 的厚度 足 够 时 ， 即厚钯 薄 金 的ＥＮＥＰＩＧ表面 处理 ，具有 较好 的 耐插拔 性 能 。
２０１ ５秋 季 国 际 ＰＣＢ技 术 ／信 息 论 坛
表 面 处 理 与涂 覆 Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇ
Ｅ Ｎ Ｅ Ｐ Ｉ Ｇ印制插 头工艺 的可行性研 究
Ｐａｐｅｒ Ｃｏｄｅ：Ｓ－０７６
况 东来 周 波 胡 梦海 （广 州兴森快捷 电路科技有限公 司，广东 广州 ５１０６６３） （深圳 市兴 森 快捷 电路科 技 股份 有 限公 司 ，广 东 深圳 ５１８０２８） ຫໍສະໝຸດ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ．
１ 前 沿
化 学 镍钯 金ＥＮＥＰＩＧ是 常见 的 一种 表面 处 理类 型 ，与 传统 的化 学镍 金表 面处 理 工艺 不 同的是 在镍 层与 金层 间 引入 了一层 钯 ，能 有 效地 阻止 镍 向金层 的 迁移 ， 因此 具有 良好 的打线 性 能 】，耐老 化性 能 。
导电滑环接触件镀层工艺性能对比分析
导电滑环接触件镀层工艺性能对比分析——导电滑环接触件的三级超硬金处理技术（ENAP）介绍导电滑环的接触件结构设计与处理工艺，是导电滑环最为核心的技术工艺，直接影响导电滑环的使用寿命、导电性能、稳定性及可靠性，而耐磨性、耐腐蚀性则是关系到导电滑环接触件稳定性、可靠性的关键指标。
比如，镀银的导电性是公认最高的，但由于银抗氧化性及耐磨性较低，在中国航天工业行业标准QJ450A，就明确规定了受摩擦的零件不允许镀银。
滑环行业接触件的表面处理技术，大多以镍打底，再用银、金、贵金属或它们的合金做表层为主，特点性能各有所长，如：镀银（Ep•Ag）、镀镍银（Ep•NiAg）、镀金（Ep•Au）、镀镍金（Ep•NiAu）、镀镍硬金（Ep•NiAuhd）等，也有一些高品质要求的采用成本较高的化学镀镍钯浸金技术（ENEPIG）。
在这些表面处理技术中，化学镀镍钯浸金技术（ENEPIG）因具有较低的接触电阻、导电性能良好、易于焊接、耐腐蚀性强的综合性能，被认为是目前应用在PCB、连接器接触件等电子电气领域最理想的表面处理技术。
但在滑环行业接触件上应用，它有一个致命的弱点，因为最外面的纯金（或硬金）浸镀膜层技术工艺极难在耐磨性、耐腐蚀性及延展性取得平衡，仍无法适应导电滑环接触件在长时间、高速、高温、高导电率的摩擦要求。
因此，它只适用于相对静态的、非摩擦型的接触件。
“工艺复杂，成本高，性价比差距不大”，这正是化学镀镍钯浸金技术为什么十几年来红极了连接器领域，却一直无法取代镀镍硬金技术（Ep•NiAuhd）在滑环市场的主导地位的重要原因。
随着军工、航天、航海等高端领域科技的飞速发展，现有的滑环接触件表面处理技术已日渐难以适应高转速、高寿命、高稳定性的市场应用需求。
不少滑环厂家采取了添加润滑油脂、增加镀层厚度、二次表面抛光、降低刷丝压力甚至降低转速要求等的解决方案，却都只是一时的权宜之计，需牺牲某些品质性能，无法从根本上解决问题，还可能给导电滑环造成一些安全隐患，如《导电滑环使用润滑油脂的安全隐患浅析》。
“先进电子装联的DFX(可制造性,成本,可靠性)实施方法与案例解析”高级研修班
“先进电子装联的DFX（可制造性/成本/可靠性）实施方法与案例解析”高级研修班招生对象R&D研发设计人员、电子企业管理人员、电子企业NPI经理、中试/试产部经理、工艺/工程/制造部人员、NPI主管及工程师、COB NPI工程师、R&D(研发人员)、PM(项目管理)人员、DQA(设计质量保障工程师)、PE(制程工程师)、QE(质量工程师)、IE(工业工程师)、测试部人员、SQM(供货商质量管理人员)及SMT和COB相关人员等。
【主办单位】中国电子标准协会培训中心【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司培训时间：2014年6月20-21日 (深圳) 2014年7月04-05日 (苏州)培训费用：2800元/人课程内容－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－一、前言：电子产品制造的微小型化和利润的日益缩水,使电子制造企业正面临着较大的生存和发展压力。
对一个新产品来说，产品的成本和开发周期是决定这个设计成败的关键因素。
业界研究表明，产品设计开支虽一般只占产品总成本的约5%，但它却影响产品整个成本的70%。
为此，搞好产品的成本及质量控制，在新产品设计的初期，针对产品各个环节的实际情况和客观规律，须全面执行最优化设计DFX(制造性\成本\可靠性\装配性)方法。
企业在管理上，对设计工作务须规范；对相关技术管理人员的培训、辅导和约束，不可或缺。
为此，中国电子标准协会，邀请大型企业的电了产品组装设计和制程工艺方面的实践型资深顾问工程师，举办为期二天的“先进电子装联的DFX（制造性\成本\可靠性\装配性）实施方法及案例解析”高级研修班。
欢迎咨询报名参加！二、课程特点：本课程的重点内容，主要有以下几个方面：1.新型电子产品装联中的FPC、Rigid-FPC, 高密度组装多层互联板（HDI），以及LED Metal PCB,Ceramic PCB的拼板设计与板材利用率、生产效率、产品可靠性之间的平衡问题；2.Shielding Case或Shielding Flame，Fine Pitch Connector，倒装焊接器件QFN/BGA/WLP/CSP/POP的焊盘和布局设计技巧；3.Smart Phone及相关电子产品的DFM(制造性设计）、DFR（可靠性设计）、DFA(组装性设计）等先进电子制造的最优化设计；4.手机摄像头CIS（CMOS Image Sensor)COB和COF的DFM及组装工艺技术，是来自APPLE\Sumsung\Dell\HTC\BBK\小米等大型企业研发产品之DFX及DFM实战经验分享。
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ENEPIG表面处理技术应用研究
by 高峰、温怡芸 —华为技术有限公司工艺技术研究部
摘要：
为规避化学镍金黑盘（ENIG Black pad）造成的潜在失效风险，解决选择性 ENIG＋OSP设计限制及工艺流程复杂、成本高限制，特选择行业五支主流ENEPIG药 水，对ENEPIG镀层综合性能进行全方位评估，包括：镍腐蚀（黑盘）、透锡率、 焊点强度、按键性等。
从最终评估结果来看，ENEPIG镀层是一种比较完美的镀 层，完全无黑盘失效风险，可替代ENIG规避黑盘失效风险，替代ENIG＋OSP实现成本的降低。
ENEPIG的英文全称是Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold。
在传统ENIG生产线上 增加一个钯槽，即可实现ENEPIG工艺，工艺制作流 程时间相比ENIG无明显提高。
采用氧化还原体系的钯，在 沉积过程中不会对镍层产生攻击，可以作为金沉积过程中 的阻挡层，规避镍腐蚀的产生。
对于焊接来说，钯本身就 是就可以作为抗氧化层，ENEPIG金层的厚度相比ENIG来说 可以降低至
0.015um，由于金价远高于钯，所以ENEPIG综合成本相比ENIG并不会太高。
ENEPIG技术需求
ENEPIG完全无黑盘失效风险，可替代ENIG规避黑 盘失效风险，不存在ENIG+OSP设计限制条件，且可比成 本低8-10％，故从设计及加工综合考虑，ENEPIG可替代 ENIG+OSP，实现降低成本。
ENIG的黑盘风险
传统的ENIG表面处理，由于其存在的置换反应机理， 决定镍腐蚀（Nickel corrosion）不可避免，当镍腐蚀达到 一定程度时，会对焊点存在可靠性隐患，在IMC处发生脆性 断裂，出现黑色的断口，业界将此失效现象定义为“Blackpad＂。
终端手机ENIG+OSP工艺局限性
由于ENIG存在黑盘潜在失效风险，手机单板表面处理 有原先单一的ENIG方式切换为ENIG+OSP，ENIG 部位用于 手机按键/Key pad及屏蔽区域，选择性ENIG+OSP工艺流程如下：
选择性ENIG+OSP工艺局限性： -> 设计上：要保证一定的间距（12mil），存在高密 布线局限性问题；-> 制造上：工艺流程长，控制复杂，生产效率低， 产品良率低，总体成本高。
ENEPIG行业应用情况 由于较薄的钯层及较厚金层即可实现电镀软金（金 层厚0.3um）一样的打金线性能，故此项技术在IC 封装 Bonding及基板行业开始应用，但在PCB行业研究和应用则 刚处于起步阶段。
ENEPIG评估方案 选择行业五家主流ENEPIG药水供应商（编号1－5＃） ，其中3＃及5＃ 钯为氧化还原沉积，4＃钯为置换反应沉 积。
测试项目主要包括：镍扩散、镍腐蚀、通孔透锡率及 焊点机械强度，并与ENIG（编号6＃）及OSP（编号7＃）进行对比。
试验结果及分析
镍扩散/迁移测试 采用Augertest，测试前样品经过5次无铅回流和 175℃/16h高温两种条件老化。
由于4＃药水采用的是置换 钯，所得的钯镀层仅在0.015～0.05um左右，经过热老化 后，存在镍扩散/迁移至金表面，与常规ENIG表现接近；对 于采用氧化还原钯的1-3＃及5＃样品，钯镀层厚度在0.05- 0.20um，未发现镍迁移的现象。
根据以上分析可以看出，钯镀层厚度对镍扩散/迁移 有较大影响，ENEPIG的钯镀层最小厚度需控制在最小0.05um，可作为有效的阻挡层，保护镍层，可耐至少5次无 铅回流老化，不会发生镍氧化而影响镀层的可焊性。
镍腐蚀测试
1、剥金后镍表面扫描电镜（SEM）观测 将1－5＃ENEPIG样品剥金/钯及6＃ENIG剥金，并进 行SEM 观测分析，可以发现1－3＃及5＃样品未发现任何镍 腐蚀现象，表明钯采用氧化还原体系的ENEPIG药水，钯在 沉积的过程中，不会攻击镍层产生镍腐蚀，由于采用的是 氧化还原反应，钯可以沉积一定的厚度，有效地作为阻挡 层，防止金缸药水对镍的进一步攻击。
对于钯采用氧化还原体系的ENEPIG药水，在钯沉积的 过程中，发生的镍置换钯反应，对镍层会产生一定的腐蚀， 由于采用的是置换反应，钯沉积的厚度有限，并不能完全将 镍层覆盖保护，在金沉积的过程中，同时会发生镍置换金的 反应，对镍层进一步攻击，不可避免地存在一定的镍腐蚀 （4#样品为置换钯体系，剥金后发现金面与1－3＃/5＃样品表现差异较大，与ENIG接近）。
2、焊锡后断面SEM观测
将1－5＃ENEPIG样品剥金/钯及6＃ENIG进行焊锡，切 片断面SEM分析IMC的微观结构。
对于钯采用氧化还原反应的ENPIG镀层，IMC结合优异，无任何Ni spike现象，对于4＃样品，IMC界面出现黑色微裂纹，经过SEM进一步放大，可以发现为连续的镍腐蚀，进一步证明采用置换钯的ENEPIG药水不可完全避免镍腐蚀问题。
PTH通孔透锡性能测试
分别将1－7＃样品经过5X LF回流老化后，再进行波峰焊透锡率测试，参考如下标准。
通过Auger test发现，经过回流老化后，氧化还原体系 的钯（厚度0.05～0.15um）完全可以作为阻挡层，阻止镍扩散迁移，一旦无镍迁移至Au表面，镍层不会被氧化，加以金的润湿性本身比较好，所以ENEPIG的通孔透锡高度可以达到100％，但ENIG存在镍扩散问题，所以润湿性相比ENEPIG要差，OSP 属有机膜，经过多次回流老化后，可焊性会变得更差（5＃样品手工加工，孔内ENEPIG镀层覆盖不良，故透锡率相对较差）。
焊点强度测试
设计SMD焊盘，焊盘尺寸0.40mm，采用Sn63Pb37和 SAC305植球，分别进行正常速度/高速
（1,000mm/S）焊 球拉力和剪切力测试，并与ENIG和OSP作对比，分析断口失效模式和表现特征。
1、焊球拉力测试（速度0.5mm/s，Sn63Pb37）
采用Sn63Pb37焊料，对比在速度0.5mm/s条件下的起 拔，1-3＃及5＃ENEPIG与OSP接近，4＃样品5次回流后， 部分样品出现IMC界面断裂，6＃ENIG出现脆性断口的比率较高。
2、焊球剪切力测试（SAC305）
焊球剪切力测试结果与焊球拉力测试结果类似，1-3＃及5＃优于4＃和5＃，与7＃接近。
手机按键性能测试
将测试板组装成整机，以5-7N的压力、56+/-5次/min速度进行按键，规格要求为80万次，不可出现按键
不良，测试后手机按键的手感良好。
最终结论为通过，其耐磨性满足手机按键耐久性要求，测试后按键上没有出现明显的磨损痕迹。
结论
1、ENEPIG钯镀层形成应采用氧化还原方式沉积，不推荐使用置换钯体系的化学镍钯金药水；
2、用氧化还原沉积的钯，厚度在0.05～0.15um，经过5次回流或175℃/16h高温老化，不会出镍扩散/迁移现象，通孔透锡性能表现优异，透锡率可达100％；
3、采用氧化还原方式沉积钯的ENEPIG镀层完全无镍腐蚀风险，焊球拉力测试结果表面，明显优于常规ENIG镀层，与OSP接近，可以替代ENIG，规避黑盘风险；
4 、ENEPIG 镀层可满足手机按键要求， 可取代ENIG+OSP满足高密设计需求以及实现成本下降。
参考文献：
[1] Evaluation of Pb-free BGA Solder Joint Reliability on Nickel-based Surface Finishes using Alternative Solder Ball Shear Speeds. Sven Lamprecht, Hugh Roberts, Shozo Nishiba, Mustafa Ozkok Kuldip Johal;Atotech Deutschland GmbH, Berlin, Germany; Atotech USA Inc., Rock Hill, SC, USA; Atotech Japan K.K., Yokohama, Japan.
[2] A ROOT CAUSE FAILURE MECHANISM FOR SOLDER JOINTINTEGRITYOFELECTROLESS NICKEL / IMMERSION GOLDSURFACE FINISHES. Nicholas Biunno and Michael Barbetta, HADCOCorporationSanta Clara, CA.
[3] IS ENEPIG THE SOLUTION OF LEAD FREE SOLDERING ON PCB ANDIC PACHAGING APPLICAHTION? Dennis Yee. Rohm and Haas Electronic Materials.
[4 Investigations of Brittle Failure of IMCs on ENIG. Pericles A.Kondos, Joseph W. Therriault, Pushkraj Tumne, and Jing Li. UNOVIS.
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