ENIPIG工艺介绍及其优点

黄辉祥 陈润伟 刘彬云（广东东硕科技有限公司，广东 广州 510288）

ENIPIG工艺介绍及其优点

黄辉祥 陈润伟 刘彬云
（广东东硕科技有限公司，广东 广州 510288）

介绍了一种镍钯金ENIPIG工艺，阐述了其工艺流程和优点。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键合和焊锡性能，能耐多次回流焊，且能做细小间距的板，适应于高密度HDI的要求。

镍钯金；化学镀镍钯金；鍵合；黑镍；回流焊

1 前言

电子产品趋向于厚度薄、体积小、重量轻，同时需具有更多功能和高速的运行速度。因此，电子封装的密度不断增加，新的封装技术缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸，使得装置的密度增大，目前的化银、化锡、OSP均存在鍵合（邦定）问题；而传统的化镍金做幼细焊垫时易发生渗镀，镀层耐老化性能差，不能有效地避免黑垫问题，传统的表面处理工艺均无法满足组装发展的所有需求，而新的镍钯金（ENIPIG，Electroless Nickel Immersion Palladium and Immersion Gold）工艺综合了以上各制程的优点，能够满足新的装配工艺的要求。下面就介绍这种适用于集成电路的ENIPIG工艺及其优点。

2 ENIPIG工艺介绍

镍钯金有别于传统的沉镍金，最主要的特点是在镍和金之间多了一层钯阻挡层，能有效地防止镍金之间的扩散，保护镍面不会受到攻击。ENIPIG的主要流程如表1。

表1 ENIPIG工艺流程控制

3 ENIPIG的优点

金镀层虽然很薄但可打金线，也能打铝线；

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；

高温老化后仍具有良好的可焊性；

能耐多次回流焊；

成本很低，金厚为0.03 μm ～ 0.04 μm，钯厚平均约0.025 μm ～ 0.03 μm；

钯层厚度薄，而且很均匀；

能与现有的设备配套使用；

镀层与锡膏的兼容性很好。

4 ENIPIG可靠性与可焊性测试结果

4.1 键合测试

键合设备：Hughes 2460II

测试设备：Dages Series 4000

打金线：K & S Mod.4129，焊线压力：5cN

键合时间：5 s

拉力约：30 cN

（1）不同工艺未老化及老化后打金线对比（表2）。

表2 高温老化后的邦定测试结果对比

小结：传统的沉镍金在高温老化4 h后，邦定测试未通过，而新的镍钯金技术可以耐受4 h高温老化的要求。

（2）ENIPIG经过高温老化（155 ℃/4 h）后进行绑定测试，测试结果均合格（图1）。

图1 高温老化（155 ℃/4 h）后进行邦定测试结果

（3）ENIPIG经过高温老化（155 ℃/20 h）后进行邦定测试，测试结果均合格（图2）。

图2 高温老化（155℃/4小时）后进行邦定测试结果

4.2 可焊性测试

设备：Metronelec Menisco ST 60

焊料：BalverZinn Typ Sn100C（99.4% 锡，0.5%铜，0.1% 镍）

焊接温度： 265 ℃

高温老化后，ENIPIG的润湿性比ENIG好。具体结果如表3。

表3 高温老化后ENIG与ENIPIG的润湿性对比

具体的高温老化（4 h/ 155 ℃）前后湿润平衡曲线如图3～图6。

图3 ENIG没有经过高温老化

图4 ENIG经过高温老化(4 h/ 155 ℃)

图5 ENIPIG没有经过高温老化

图6 ENIPIG经过高温老化(4 h/ 155 ℃)

4.3 钯层防止金和镍相互迁移的有效性

设备：SERA-Methode

取经过不同老化时间的ENIPIG测试板，用SERA方法进行测试。经过不同老化时间，钯层能有效防止镍层和金层之间的离子迁移。

4.4 回流焊测试

针对ENIPIG板，通过高温无铅焊回流炉后，测试其焊接的可靠性（图7）。

图7 回流焊温度曲线

多次回流焊后的推力测试结果如下，经过5次回流焊后仍保持良好的可焊性（图8）。

图8 5次回流焊后的剪切力测试结果

5 不同表面处理的性能比较（表4）

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，不会出现黑镍，具有打线键合能力，焊点可靠性良好，能耐多次回流焊和有优良耐储时间等，能够满足多种不同组装的要求。

表4 不同完成表面处理的能力

6 结论

综上所述，镍钯金ENIPIG完成表面处理工艺主要具有优良的打金线键合性，能防有效阻止金和镍之间的相互迁移，不会出现黑镍现象，能耐多次流焊，高温老化后仍保持良好的焊锡可靠性。当然，镍钯金工艺目前还处于推广阶段，成本虽与传统的ENIG相近，但对于其它表面处理来说还是相对高一些，对于后续的研究开发提出了更高的要求。

[1]Palladium as diffusion barrier-a wany to a multifunctional printed circuit board finish.

[2]DODUCO ENIPIG process manual.

ENIPIG process introduction and its advantages

HUANG Hui-xiang CHEN Run-wei LIU Bin-yun

This paper introduce the ENIPIG process and its advantages. Palladium layer is a diffusion barrier between gold and nickel. After high temperature aging, it still has excellent bonding performance and solderability, and can endure reflow several times. It is also suitable for high density interconnect board manufacture.

Ni/Pd/Au; ENIPIG; Bonding; Black Ni; Reflowing

TN41

A

1009-0096（2014）03-0046-04