ENEPIG表面处理技术

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EPS构件(线条)表面处理技术

EPS构件(线条)表面处理技术

EPS构件(线条)表面处理技术EPS造型表面+玻纤网格布增强防护面层构造EPS造型成型后,用建筑胶粘剂粘接玻纤网格布(或直接用自粘网格布),做EPS造型表面增强防护面层可提高表面抗撞击能力,并与任意一种涂料所相溶,适用于外墙外保温系统工程同步进行施工。

具有优异的耐候性、耐久性、保温隔热性、自重轻、施工成本低的特点。

EPS造型表面+水泥罩面增强防护面层构造EPS造型成型后,用刮浆设备(或用刮板)将抹面砂浆(找平腻子)覆盖其表面,厚度2-3mm,可提高表面抗撞击性以及防水性,并与任意一种涂料所相溶,适用于建筑外挂造型装饰。

具有优异的耐候性、耐久性、保温隔热性、施工方便快捷、自重轻安装成本低、可消除滴雨声的特点。

EPS构件操作规程EPS-Expanded polystyrene发泡聚苯乙烯。

EPS装饰线是一种新型的外墙装饰线及构件,它能替代传统的水泥(GRC)构件,更适用于安装在外墙EPS、XPS保温的墙体上,既能体现欧式、古典、高雅的装饰风格,又能保证主体建筑外墙不出现冷、热桥效应;特别对于高层建筑的欧式风格,安装水泥构件非常困难的地方。

显著的特点:不受温度变化,耐寒,耐热;不受潮湿气侯及酸雨的影响。

一、编制依据1)GB/T10801.1-2002绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料2)DBJ-63-2002外墙保温用聚合物砂浆技术规程3)DBJ/T01-38-2002外墙外保温施工技术规程4)DBJ01-97-2005居住建筑节能保温工程施工质量验收规程二、编制说明●本规程适用于中国建筑材料科学研究总院CBMA-2型EPS欧式构件的现场施工、安装操作。

●安装工人首次安装作业,必须在公司驻现场工程师指导下进行。

三、施工工具锯条、手锯、卷尺、角尺、抹子、壁纸刀、剪刀、托线板、2m靠尺、扫帚、灰刀、电动搅拌器、钢丝刷、墨斗、砂纸等。

四、施工前检查1、施工现场的环境湿度和基层墙体表面温度在施工后24小时内不能低于5℃,风力不得大于5级,基层墙面干燥水率≤10%。

PCB表面处理技术 OSP

PCB表面处理技术 OSP

PCB表面處理技術OSPOSP是Organic Solderability Preservatives 的簡稱,中譯為有機保焊膜,又稱護銅劑,英文亦稱之Preflux。

簡單的說OSP就是在潔淨的裸銅表面上,以化學的方法長出一層有機皮膜,這層膜具有防氧化,耐熱衝擊,耐濕性,用以保護銅表面於常態環境中不再繼續生銹(氧化或硫化等);但在後續的焊接高溫中,此種保護膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除,如此方可使露出的乾淨銅表面得以在極短時間內與熔融焊錫立即結合成為牢固的焊點。

其實OSP並非新技術,它實際上已經有超過35年,比SMT歷史還長。

OSP具備許多好處,例如平整面好,和焊盤的銅之間沒有IMC形成,允許焊接時焊料和銅直接焊接(潤濕性好),低溫的加工工藝,成本低(可低於HASL),加工時的能源使用少等等。

OSP技術早期在日本十分受歡迎,有約4成的單面板使用這種技術,而雙面板也有近3成使用它。

在美國,OSP技術也在1997年起激增,從1997以前的約10%用量增加到1999年的35%。

OSP有三大類的材料:松香類(Rosin),活性樹脂類(Active Resin)和唑類(Azole)。

目前使用最廣的是唑類OSP。

唑類OSP 已經經過了約5代的改善,這五代分別名為BTA,IA,BIA,SBA和最新的APA。

OSP的工藝流程:除油-->二級水洗-->微蝕-->二級水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜風乾-->DI水洗-->乾燥1、除油除油效果的好壞直接影響到成膜品質。

除油不良,則成膜厚度不均勻。

一方面,可以通過分析溶液,將濃度控制在工藝範圍內。

另一方面,也要經常檢查除油效果是否好,若除油效果不好,則應及時更換除油液。

2、微蝕微蝕的目的是形成粗糙的銅面,便於成膜。

微蝕的厚度直接影響到成膜速率,因此,要形成穩定的膜厚,保持微蝕厚度的穩定是非常重要的。

一般將微蝕厚度控制在1.0-1.5um比較合適。

ENP是化学镀镍的简称

ENP是化学镀镍的简称

ENP是化学‎镀镍的简称化学镀镍技术‎是采用金属盐‎和还原剂,在材料表面上‎发生自催化反‎应获得镀层的‎方法。

到目前为止,化学镀镍是国‎外发展最快的‎表面处理工艺‎之一,且应用范围也‎最广。

化学镀镍之所‎以得到迅速发‎展,是由于其优越‎的工艺特点所‎决定。

一、化学镀镍层的‎工艺特点1. 厚度均匀性厚度均匀和均‎镀能力好是化‎学镀镍的一大‎特点,也是应用广泛‎的原因之一,化学镀镍避免‎了电镀层由于‎电流分布不均‎匀而带来的厚‎度不均匀,电镀层的厚度‎在整个零件,尤其是形状复‎杂的零件上差‎异很大,在零件的边角‎和离阳极近的‎部位,镀层较厚,而在内表面或‎离阳极远的地‎方镀层很薄,甚至镀不到,采用化学镀可‎避免电镀的这‎一不足。

化学镀时,只要零件表面‎和镀液接触,镀液中消耗的‎成份能及时得‎到补充,任何部位的镀‎层厚度都基本‎相同,即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此‎。

2. 不存在氢脆的‎问题电镀是利用电‎源能将镍阳离‎子转换成金属‎镍沉积到阳极‎上,用化学还原的‎方法是使镍阳‎离子还原成金‎属镍并沉积在‎基体金属表面‎上,试验表明,镀层中氢的夹‎入与化学还原‎反应无关,而与电镀条件‎有很大关系,通常镀层中的‎含氢量随电流‎密度的增加而‎上升。

在电镀镍液中‎,除了一小部分‎氢是由NiS‎O4和H2P‎O3反应产生‎以外,大部分氢是由‎于两极通电时‎发生电极反应‎引起的水解而‎产生,在阳极反应中‎,伴随着大量氢‎的产生,阴极上的氢与‎金属Ni-P合金同时析‎出,形成(Ni-P)H,附着在沉积层‎中,由于阴极表面‎形成超数量的‎原子氢,一部分脱附生‎成H2,而来不及脱附‎的就留在镀层‎内,留在镀层内的‎一部分氢扩散‎到基体金属中‎,而另一部分氢‎在基体金属和‎镀层的缺陷处‎聚集形成氢气‎团,该气团有很高‎的压力,在压力作用下‎,缺陷处导致了‎裂纹,在应力作用下‎,形成断裂源,从而导致氢脆‎断裂。

氢不仅渗透到‎基体金属中,而且也渗透到‎镀层中,据报道,电镀镍要在4‎00℃×18h或23‎0℃×48h的热处‎理之后才能基‎本上除去镀层‎中的氢,所以电镀镍除‎氢是很困难的‎,而化学镀镍不‎需要除氢。

表面工程与表面处理技术

表面工程与表面处理技术

新材料、新技术的研发
新材料研发
随着科技的发展,新型材料如纳 米材料、高分子复合材料等不断 涌现,为表面工程与表面处理技 术提供了更多可能性。
新技术探索
如激光表面处理、等离子喷涂、 离子注入等先进技术,在提高表 面性能、降低环境污染等方面具 有巨大潜力。
环境友好型表面处理技术的发展
无害化技术
研发无毒、无害的表面处理试剂和工艺,减少对环境和人体 的危害。
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表面工程与表面处理技术的应用 案例
汽车工业中的应用
总结词
提高耐腐蚀性和耐磨性
详细描述
在汽车工业中,表面工程与表面处理技术被广泛应用于提高汽车零部件的耐腐蚀性和耐 磨性。例如,对发动机气缸、活塞环和齿轮等关键部件进行表面处理,可以显著提高其
使用寿命和可靠性。
航空航天工业中的应用
总结词
轻量化和提高疲劳寿命
物理吸附的吸附热较小,吸附层较薄, 物理吸附的解吸温度也较低,一般在室
一般在单分子层数量级。温到几的范围内。表面化学反应原理
表面化学反应是指表面与反应物之间发生 的化学键合作用。这种反应通常需要一定 的活化能,因此在常温下难以进行。
表面化学反应的解吸温度较高,一般 在几的范围内。表面化学反应的吸附热较大,一般在 几百到几千kJ/mol范围内。
定性,从而提高整个电子产品的性能。
建筑行业中的应用
总结词
增强耐久性和美观性
详细描述
在建筑行业中,表面工程与表面处理技术主要用于增 强建筑物的耐久性和美观性。通过使用各种表面处理 技术,可以保护建筑结构免受腐蚀和磨损,同时还可 以改善建筑外观,提高其市场价值。
05
表面工程与表面处理技术的发展 前景与挑战
随着环保意识的提高,未来表面处理 技术将更加注重环保和可持续发展, 减少对环境的负面影响。

PCB板的无铅表面处理比较

PCB板的无铅表面处理比较

PCB板的无铅表面处理比较随着环保意识的日益增强,无铅表面处理技术在PCB板制造中得到了广泛应用。

无铅表面处理技术旨在代替传统的有铅表面处理方法,从而避免铅对环境和人类的健康造成的潜在风险。

在本文中,我们将对几种常见的无铅表面处理方法进行比较,并探讨它们的优缺点。

1. OSP(Organic Solderability Preservatives)OSP是一种环保的表面处理技术,它通过在基材表面形成一层有机保护剂(常见的有机保护剂有有机酸、有机锡等)来提高基材的可焊性和可针性。

相对于有铅表面处理技术,OSP的优点是无需高温处理和特殊设备,成本较低。

而缺点是OSP对环境湿度较为敏感,容易在潮湿环境下失去保护作用。

2. ENIG(Electroless Nickel Immersion Gold)ENIG是一种无铅表面处理方法,它在基材表面形成一层镀镍和镀金的保护层。

ENIG技术的优点是镀金层具有良好的抗氧化性和焊接性能,使得焊接过程中不易产生焊接缺陷。

而缺点是ENIG镀层的成本较高,特别是对于大批量生产来说不太经济。

3. Immersion Tin浸锡是一种常见的无铅表面处理方法,它通过在基材表面形成一层锡保护层来提高其可焊性。

浸锡技术的优点是成本较低,生产过程简单。

而缺点是锡层易于氧化,从而降低其可靠性和可维修性。

4. HASL(Hot Air Solder Leveling)HASL是一种传统的有铅表面处理方法,但也可以通过使用无铅焊锡来实现无铅处理。

HASL技术的优点是成本低,适用于批量生产。

然而,由于铅的环境和健康风险,HASL正逐渐被更环保的无铅表面处理技术所取代。

总的来说,不同的无铅表面处理方法各有优缺点。

在选择适合自己的无铅表面处理方法时,需要考虑生产成本、产品可靠性、环境要求等方面的因素。

同时,随着技术的不断发展,无铅表面处理技术也在不断进化,未来可能会有更多新的无铅表面处理方法出现。

PCB表面处理方式综述

PCB表面处理方式综述
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化学镍金镀层质量问题探讨
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目录
1、化学镍金反应机理 2、磷含量的定义 3、磷含量的分类 4、磷含量对镀层质量的影响 5、富磷层的定义和产生机理 6、IMC的定义和产生机理 7、金脆的定义 8、富磷层、IMC、金脆对焊接的影响 9、图例解说 10、如何保证ENIG产品的可靠性
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1、化学镍金的反应机理
⑴、 化学镍的反应原理:铜面在钯金属之催化作 用下通过“还原剂”和“镍离子”开始化学镀镍反 应,由于镍本身是进一步化学镀镍的催化剂,与镀 液中次磷酸钠的为还原剂的共同作用下,化学镀镍 沉积过程将不断继续下去,直至产品从槽液中取出。 ⑵、磷在化学镍的沉积过程中共镀到化学镍的镀层 中,所以化学镍并不是单纯的“镍”而实际上应该 是“镍磷”合金。严格来说“化学镀镍”也应该称 之为“化学镀镍磷合金”。 ⑶、化学金的反应原理:通过镍金置换的(或半置 换半还原)方式在镍面上沉积上金。
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2、磷含量的定义
磷含量: 指在化学镀镍磷合金镀层中,磷所占的重量比 (w/w%)。 P%( w/w%)=(P/P+Ni)*100%
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3、磷含量的分类
化学镍磷镀层根据镀层中磷含量的不同通常分为: 低磷镍、中磷镍、高磷镍。 低磷: 指镀层中磷含量占合金重量的比例为1—5%。 中磷: 指镀层中磷含量占合金重量的比例为6—9%。 高磷: 指镀层中磷含量占合金重量的比例为9—13%。
电镀镍金 10% 化学钯 很少
表面处理方式 无铅喷锡 OSP 化学镍金 化学锡 化学银 电镀镍金 化学钯
焊接主体 IMC主要成份 锡-锡 锡-铜 锡-镍 锡-铜 锡-铜 锡-镍 锡-铜 锡铜、锡锡 锡铜 锡镍 锡铜 锡铜 锡镍 锡铜
焊接可靠性 一般 好 好 一般 一般 一般 一般

表面处理技术的途径

表面处理技术的途径
表面处理技术是一种重要的制造工艺,用于改善材料表面的性能和外观。

表面处理技术有许多不同的途径,以下是其中几种常见的技术:
1. 电镀:电镀是一种将金属离子沉积到基材表面的方法。

这种工艺可以改善材料的耐腐蚀性、导电性和外观。

2. 喷涂:喷涂是一种将涂料均匀喷到基材表面的方法。

喷涂可以改善材料的耐磨损性、耐腐蚀性和外观。

3. 离子注入:离子注入是一种将离子注入到材料表面的方法。

这种工艺可以改善材料的硬度、耐磨损性和耐腐蚀性。

4. 焊接:焊接是一种将材料加热到熔点并使其融合的方法。

焊接可以改善材料的强度和耐冲击性。

5. 磨削:磨削是一种将材料表面研磨到一定平滑度的方法。

这种工艺可以改善材料的表面粗糙度和外观。

以上这些途径都可以改善材料的性能和外观,但选择不同的途径需要考虑材料的种类和使用环境等因素。

因此,在进行表面处理时,需要根据具体情况选择最适合的工艺。

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表面处理和预处理-爱牢达粘接技术

愛牢達® 粘接技術表面處理和預處理采用愛牢達®膠粘劑粘接結構材料時獲得最佳附著力所需的表面處理作業指導。

愛牢達®膠粘劑能夠堅固持久地粘接塑料、金屬、玻璃、橡膠等材料。

各行各業的設計人員日益發現,對於新材料、現存材料的新用法以及新技術和制造工藝所突顯出的生產難題,采用愛牢達®膠粘劑均可迎刃而解。

前言愛牢達®樹脂能夠牢固地粘接大多數材料。

去除待粘接表面的油脂和松散的表面沉積物(例如鐵銹)之後即可獲得高強度的粘合,但如果需要最大的粘接強度,則建議對粘接表面進行徹底的機械或化學預處理。

表面處理粘接表面需要以下列預處理工藝之一進行處理(按處理效果從低到高排列)。

1. 只進行除油處理。

2. 除油、打磨並去除松散顆粒。

3. 除油並進行化學預處理。

注意在預處理之時和之後不要污染表面。

請戴上干淨的手套。

污染的途徑可能有:指印、不太干淨的抹布、油、髒污的研磨劑、不合規格的除油劑或化學處理劑等。

污染也可能由粘接區域所進行的其它處理造成。

特別要排除的是機械、噴塗工序(油漆、脫模劑等)以及涉及粉末材料的處理過程所產生的油蒸汽。

無論采用何種預處理工藝,最好是在完成預處理工序後盡快進行表面粘接。

注意:如果多個部件的粘接工序安排造成預處理和粘接工序脫節,可在預處理後立即在粘接表面塗覆底劑,以保持最佳的表面特性。

第一部分 除油除去待粘接表面的油脂痕跡是最基本的要求。

即使待粘接表面看上去很干淨,也應采用以下四種方法之一進行除油處理。

除油方法按以下步驟去除油脂痕跡:(a) 將工件懸掛在充滿常見除油溶劑(如丙酮、甲基乙基酮、乙醇或異丙醇溶劑)*蒸汽的蒸汽除油裝置中。

除油裝置可配備能夠在液體溶劑中進行初步清洗的清洗室。

或如果沒有蒸汽除油設備:(b) 將工件依次浸入兩個含有相同除油溶劑的清洗槽內。

第一個清洗槽起清洗作用,第二個起漂洗作用。

清洗槽內的溶劑污染嚴重時,則清除槽內溶劑,重新加入干淨溶劑。

镍钯金工艺介绍及其优点

ENIPIG工艺介绍及其优点ENIPIG-An advanced surface finish黄辉祥陈润伟(广东东硕科技有限公司,广州,510288)Huang Hui-xiang,Chen Run-wei(GUANGDONG Toneset Science & Technology co.,LTD,Guanzhou,510288)摘要:本文介绍了ENIPIG的工艺流程,与其他最终表面处理相对比,阐述了其优点。

并通过试验测试,进一步说明了ENIPIG的钯层能有效防止金和镍相互迁移,高温后仍具有良好的邦定和焊锡性能,能耐多次回流焊。

Abstract:关键词:镍钯金、ENIPIG、邦定、黑镍Key words:Ni/Pd/Au、ENIPIG、Bonding、black pad0、前言电子产品趋向于厚度薄、体积细小、重量轻,同时包含更多功能和高速的运行速度。

因此,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。

目前的化银、化锡、OSP和化镍金等均无法满足无铅组装工艺的所有需求。

本文章介绍了一种适用于集成电路的ENIPIG工艺及其优点,并进行了邦定、可焊性等测试。

1、ENIPIG工艺介绍及其优点1.1 表面处理的比较ENIPIG在镍层和金层之间沉上一层钯,能防止镍和金之间的相互迁移,不会出现黑pad . 具有打线接合能力,焊点可靠度好,能耐多次回流焊和有优良耐储时间等,能够对应和满足多种不同组装的要求.下表是不同表面处理的性能比较:项目OSP 化锡化银ENIG ENIPIG热超声焊- - - + +超声楔焊- - - - +导电性- - + + +可靠性+ + + + ++润湿平衡+ + + + +平整性+ + + + +坚固性+ + - ++ +++多次回流焊+ + + + ++耐储时间+ - + ++ ++1.2 ENIPIG的优点n金镀层很薄即可打金线, 也能打铝线;n钯层把镍层和金层隔开,能防止金和镍之间的相互迁移;不会出现黑镍现象;n提高了高温老化和高度潮湿后的可焊性 ,可焊性优良,高温老化后的可焊性同样很好;n成本很低,金厚为0.03~0.04um,钯厚平均约0.025~0.03um;n钯层厚度薄,而且很均匀;n镍层是无铅的;n能与现有的设备配套使用;n镀层与锡膏的兼容性很好。

化学镀镍 ENP 工艺介绍

化学镀镍ENP 工艺介绍化学镀镍(ENP)工艺介绍2010-07-11 15:36 ENP(Electroless Nickel plating)工艺是一种用非电镀(化学)的方法,在零部件表面沉镀出十分均匀、光亮、坚硬的镍磷硼合金镀层的先进表面处理工艺。

它兼有高匀性、高结合强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和无漏镀缺陷及仿真性极好六大优点,其综合性能优于电镀铬。

在很多环境介质中甚至比不锈钢更耐腐蚀,用来代替不锈钢可以降低工件成本。

在工艺方面,化学镀镍是靠化学方法形成镀层,不受零件形状和尺寸的限制,任何复杂形状的零件各部位镀层厚度均匀一致,施镀过程中厚度精度为±2μm,能够满足各种复杂精密部件的尺寸要求,而且镍合金镀层质密光滑,镀后无需任何加工,还可以反复修镀。

该技术是目前发达国家重点推广的表面处理新技术。

一、ENP的基本原理ENP的基本原理是以次亚磷酸盐为还原剂,将镍盐还原成镍,同时使金属层中含有一定的磷,沉淀的镍膜具有催化性,可使反应继续进行下去。

关于ENP的具体反应机理,目前尚无统一认识,现为大多数人所接受的原子氢态理论是:1、镀液在加热时,通过次亚磷酸根在水溶液中脱氢,而形成亚磷酸根,同时放出生态原子氢,即:H2PO2-+H2O→H2PO32-+H++2[H]2、初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化,使镀液中的镍离子还原,在催化金属表面上沉积金属镍:Ni2++2[H]→Nio+2H+3、随着次亚磷酸根的分解,还原成磷:H2PO2-+[H]→H2O+OH-+Po镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P合金,因此,ENP的基本原理也就是通过镀液中离子还原,同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子进入镀层,形成过饱和的Ni-P固溶体。

二、ENP工艺特点1、该工艺从原料到操作对环境无毒无污染,属于环保型表面处理工艺。

2、属于热化学镀,靠化学反应在零件表面生成镀层。

3、工艺独特,对任何复杂形状的零件,只要浸到镀液,就能获得各个部位完全均匀一致的镀层(彻底弥补了电镀工艺的漏镀缺陷)。

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ENEPIG表面处理技术应用研究
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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