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。     

化学镍/化学钯/浸金的表面涂覆层的可焊性和可靠性

概述了化学镍/化学钯/浸金(ENEPIG)表面涂(镀)覆层的优点。它比化学镍/浸金(ENIG)有更好的可焊接性和焊接可靠性。化学镍/化学钯/浸金表面涂(镀)覆层应该是有发展前景的。     

不同条件下化学镍钯金的可焊性研究

可焊性是印制电路板组装产品极重要的性能之一。文章讨论了化学镍钯金(ENEPIG)的可焊性,首先对化学镍金(ENIG)和化学镍钯金的特点进行了对比,然后通过实验对影响产品焊接的可能因素进行了验证,得出钯层的有效控制能解决化学镍钯金的可焊性问题。     

化学镀镍镀钯浸金表面处理工艺概述及发展前景分析

随着电子封装系统集成度逐渐升高及组装工艺多样化的发展趋势,适应无铅焊料的化学镀镍镀钯浸金（ENEPIG）表面处理工艺恰好能够满足封装基板上不同类型的元件和不同组装工艺的要求,因此ENEPIG正成为一种适用于IC封装基板和精细线路PCB的表面处理工艺。ENEPIG工艺具有增加布线密度、减小元件尺寸、装配及封装的可靠性高、成本较低等优点,近年来受到广泛关注。文章基于对化学镍钯金反应机理的简介,结合对镀层基本性能及可靠性方面的分析,综述了ENEPIG表面处理工艺的优势并探讨了其发展前景。     

新产品与新技术（91）

非氰化浸金的ENIG工艺 Technic公司宣布其开发的浸金AT8000技术,此为无氰浸金,并提高可焊性,相比典型的氰化物的化学镍金（ENIG）是消除了氰化物,并减少黄金的使用量。AT8000浸金在化学镀镍上沉积金过程较缓慢,显著提高了涂层均匀性和提供了更均匀的镀层厚度,带来了更好可焊性,及消除焊料扩散引起的腐蚀产物。     

半导体晶圆化学镍/金UBM工艺与设备

介绍了半导体晶圆化学镍金UBM的工艺流程及其自动控制生产线,包括设备材料的要求及设备内部结构。在200mm的半导体晶圆上成功制作5μm化学镍/金UBM和18μm化学镍金凸点。在光学显微镜、表面轮廓仪和SEM下检测了化学镍/金镀层的表面形貌。通过EDX分析化学镍/金UBM中的镍磷含量。3D自动光学检测了200mm晶圆上化学镍/金凸点的高度和共面性,讨论了镍/金凸点的剪切强度和失效模式,分析了生产中化学镍/金UBM的两种常见缺陷及成因。     

ENIG镀层质量对软钎焊点的可靠性的影响

借助实际案例,并利用金相切片、扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪等物理分析手段,研究了用化镍浸金工艺处理的PCB焊盘的Ni-P镀层质量对焊点的可靠性的影响,结果表明:Ni-P镀层在ENIG工艺中由于遭受浸金药水的过度攻击,导致其表面产生了严重的氧化腐蚀,造成界面之间生成的IMC层质量差,进而导致焊点结合强度低,在外界应力的作用下或者长期服役过程中,容易引发焊点开裂、掉件等失效现象.     

新产品与新技术(49)

挠性ENEPIG镀层化学镀镍镀钯浸金(ENEPIG)镀层是目前高端PCB表面处理的最佳选择,适合于焊锡连接和打线连接,并有防止铜镍金属氧化物产生的高可靠性。但普通ENEPIG用于挠性印制板存在不耐弯曲的问题。Atotech     

ENIG焊点的失效机理及镀层重工方法研究

采用显微形貌、微观结构和元素成分分析等物理分析方法,以不同类型的化镍浸金(electroless nickel/immersion gold,ENIG)基板为对象,分析了其焊点在不同情形下的失效模式和失效机理,阐述了"黑盘"缺陷的主要失效特征,研究了具有黑盘缺陷的化镍浸金基板的重工工艺.研究结果显示,Ni层断裂表面单一的高P含量或轻微Ni层腐蚀不能作为黑盘缺陷的唯一依据,已形成良好金属间化合物(intermetallic compound,IMC)层的Ni层腐蚀位置的焊接界面仍具有良好的机械结合强度,采用喷锡工艺(hot air solder level,HASL)对具有黑盘缺陷的化镍浸金基板进行重新处理切实可行.     

元件焊端镀层对无铅焊点可靠性的影响

电子产品无铅化的转变加速了对元件焊端镀层的无铅化研究，目前候选无铅镀层有纯锡、锡铋或锡铜合金。当然,Sn—Ag—Cu焊料和以上这些镀层结合而构成的焊点的可靠性是大家关注的重点。Sn—Ag—Cu焊料和元件焊端镀层若不相容会导致焊点变脆、强度降低、缺乏热疲劳抵抗力，特别在产品生命周期的后期。对焊点的可靠性影响尤为明显。在本中我们研究了由Sn-3．8Ag-0．7Cu焊料和不同的元件焊端镀层：纯锡、Sn-3Cu、锡铋合金(铋的重量百分比分别为1％、3％、6％)组成的SMT焊点可靠性。中给出了焊点金相分析、焊点老化前和老化后的引脚拉伸测试的试验结果，首次发表了SMT焊点加速热循环试验的结果，也提到了Sn—Bi和Sn—Pb镀层对波峰焊焊点可靠性的少量研究结果。通过我们的研究发现，所有试验元件的无铅镀层和Sn—Ag—Cu焊料构成的焊点性能至少和常规的锡铅焊点一样好。     

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。     

电迁移对Ni/Sn63Pb37/Cu焊点界面反应的影响

研究了在125℃,1×103 A/cm2条件下电迁移对Ni/Sn63Pb37/Cu BGA焊点界面反应的影响.回流后,在焊料/Ni界面处形成Ni3Sn4、在焊料/Cu界面处形成Cu6Sn5的金属间化合物.随着电迁移时间增加,芯片侧金属间化合物转变为(Cu,Ni)6Sn5类型化合物,印制板侧Cu6Sn5金属间化合物类型保...     

SiC基IGBT高铅焊料芯片固晶层的热冲击失效机理

目前大功率SiC IGBT器件常用高熔点的高铅焊料作为固晶材料，为保证功率器件的长期使用，需研究温度冲击条件下高铅焊点的疲劳可靠性，并探究其失效机理。采用Pb92.5Sn5Ag2.5作为SiC芯片和基板的固晶材料，探究温度冲击对固晶结构中互连层疲劳失效的影响。结果表明，温度冲击会促进焊料与SiC芯片背面的Ti/Ni Ag镀层反应生成的块状Ag₃Sn从芯片/焊料层界面往焊料基体内部扩散，而焊料与Cu界面反应生成的扇贝状Cu₃Sn后形成的富Pb层阻止了Cu和Sn的扩散反应，Cu₃Sn没有继续生长。750次温度冲击后，焊料中的Ag与Sn发生反应生成Ag₃Sn网络导致焊点偏析，性质由韧变脆，焊点剪切强度从29.45 MPa降低到22.51 MPa。温度冲击模拟结果表明，芯片/焊料界面边角处集中的塑性应变能和不规则块状Ag₃Sn导致此处易开裂。     

化学镍钯金表面处理工艺研究

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.     

表面处理工艺的新发展简

文章简述了当下流行的有机涂覆（OSP）、化学镀镍浸金（ENIG）、化学镀镍镀钯浸金（ENEPIG）等表面处理技术的发展现状;并对浸银（IAg）、浸锡（ISn）和直接浸金（DIG）以及自组装单分子（SAM）等新工艺进行了简单讨论,并提出了一些降低工艺成本,改进技术,提高工艺可靠性的方法。     

化学沉镍金板线路阻焊剥离的原因探讨

作为印制电路板表面处理的一种方式,化学沉镍金能起到保护焊接镀层并提供可导电、可焊接界面的功能,因而得到广泛应用。然其本身仍有一些难以消除的问题,其中就包括线路阻焊剥离。本文讨论导致化学沉镍金板线路阻焊剥离的因素,包括阻焊后固化的温度(T)和时间(t)、油墨厚度(H)、油墨特性、沉镍金参数和沉镍金药水特性的影响。文章最后讲述一些基于作者经验的消除化学沉镍金板线路阻焊剥离的相对有效的措施。     

文献与摘要(132)

成功的化学镀镍浸金电镀配方Successful Formulation of ENIG Plating对于无铅装配的高密度细节距PCB表面选用化学镀镍浸金(ENIG)涂层较为普遍,而稳定成功的ENIG镀液与工艺还在不断探索。文章介绍在大型PCB生产应用获得成功的ENIG镀液配方与工艺条件,叙述了ENIG工艺顺序,化学镀镍与浸金溶液的组成成分,操作温     

Au-Ni-Sn三元合金在铅基和无铅基焊点界面的生长抑制

以前研究：BGA、Pb-Sn焊料／Au／Ni组成的焊点，经过几个小时150℃的退火处理后呈现出连续层状的三元合金(Au，Ni)Sn4，它紧邻Ni3Sn4层。Ni3Sn4层发生在焊料与Ni的界面上。在界面形成的双层结构金属间化合，导致焊点性能变差。这是我们不希望的。这个发现促进了后来的研究，并由这些研究得知在界面三元合金生长，强烈依赖焊点的金属组成和再流焊条件。在本次研究中，我们集中注意再流焊条件(温度和液相线以上的时间)和焊料组成，对在不同焊点上，三元化合物(Au，Ni)Sn4生长，形态和位置的影响。我们研究的焊点是由0．1Au-99．9Sn或者26Pb-73．9Sn-0．1Au(原子百分含量，除非特殊注明)的焊料在Ni基板上经过再流焊形成。以及研究94．35Sn-3．8Ag-1．85Cu在金／镍金属面上再流焊形成的焊点。26Pb-73．9Sn-0．1Au焊料合金在Ni基板、在185℃液相线以上30秒，进行再流焊。随后150℃退火处理。在基板界面上产生二层金属间化合物：Ni3Sn4和(Au，Ni)Sn4.但是这些焊料合金在235℃，液相线以上经过30秒的再流焊，只有一个层Ni3Sn4生长在26Pb-73．9Sn-0．1Au与Ni的界面上。而(Au，Ni)Sn4三元物在焊料体中形成，与此相似，(Au，Ni)Sn4沉积物：出现在244℃峰值温度，液相线以上74秒再流焊形成的SnAgCu／Au／Ni焊点体中。这个三元中铜的百分含量小于1％，经过261个小时的150℃温度退火处理后这个三元化合物仍留在焊点中。对于Au0．1Sn99．9／Ni系统，经过260℃，液相线以上46秒的再流焊和150℃，49小时的退火处理只有一层Ni3Sn4在焊料与基板界面生长。     

镍层耐硝酸腐蚀性测试——一种简单的预先探测ENIG镍层“黑盘”现象的测试方法

随着更加精细的SMT、BGA等表面贴装技术的运用,化学沉镍金(ENIG)作为线路板最终表面处理得到了越来越广泛的应用,同时可怕的“黑盘”现象也随之更广泛地“流行”起来,直接导致贴装后元器件焊接点不规则接触不良。为了贯彻执行最好的流程控制和采取有效的预防措施,了解这种焊接失败的产生机理是非常重要的,及早的观测到可能发生“黑盘”现象的迹象变得同样关键。本文介绍了一种简单的预先探测ENIG镍层“黑盘”现象的测试方法-镍层耐硝酸腐蚀性测试,这种测试可以用于作为一种常规的测试方法监测一般化学沉镍溶液在有效使用寿命范围内新鲜沉积的镍层的质量。利用Weibull概率统计分析在不同的金属置换周期(MTO)下镍层的可靠性能表现。结合试验结果得出了一个镍层耐硝酸腐蚀性的判定标准。     

ENIG黑焊盘的原因分析及其对焊点质量的影响

本文利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析仪(EDS)以及金相切片等物理分析手段,研究了化镍浸金(ENIG)焊盘润湿不良及焊后发黑的根本原因,即镍层由于遭受浸金药水的过度攻击而产生了严重的氧化腐蚀。镍层的腐蚀不仅会降低焊盘可焊性,也会极大减弱焊点界面的结合强度,造成焊盘润湿不良或焊点开裂失效。