沉镍钯金ENEPIG电路板-镍钯金ENEPIG PCB-ENEPIG电路技术

本文章介绍了一种适用于集成电路的沉镍钯金ENIPIG PCB工艺及其优点.

电子产品一直趋向厚度薄,体积细小,重量轻,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.为了达到可靠的连接,封装过程的要求及线路板最终表面处理技术同样重要.

表面处理打线接合的选择

虽然电镀镍金Plating gold能提供优良的打金线接合的性能,但也有很多不足之处:

1.较厚的金层厚度要求使得生产成本上升.

在通常所用的厚金层情况下,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,需要在厚金之外的地方使用不同的表面处理,然而却会造成PCB工厂生产的不便及生产成本上升.

2. 电镀工艺要求使用导线连通每个线路,这样就限制了PCB线路设计密度.

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)及沉镍钯浸金(ENEPIG)PCB.

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.

当沉镍钯浸金（ENEPIG）PCB在90年代末出现时,但因为2000年时,钯金属价格被炒卖到不合理的高位,使沉镍钯浸金ENEPIG PCB在市场上的接受延迟了.但是,沉镍钯浸金ENEPIG PCB能够解决很多新封装的可靠性问题及能够符合ROHS的要求,因此在近年再被市场观注.

除了在封装可靠性的优势上, 沉镍钯浸金ENEPIG PCB的成本则是另一优势.当近年金价上升超过US$800/oz,要求厚金电镀的电子产品便很难控制成本.而钯金属的价格(US$300/oz)则相对于金价来说远低于一半,所以用钯代替金的优势便显露出来.

表面处理的比较

适合用在线路板上细小引脚的QFP/BGA装置,主要有4种无铅表面处理:

化学浸锡(Immersion Tin)
化学浸银(Immersion Silver)
有机焊锡保护剂(OSP)
化学镀镍浸金(ENIG)

这4种表面处理跟沉镍钯浸金ENEPIG PCB的比较,没有一种表面处理能满足无铅组装工艺的所有需求,尤其是当考虑到多重再流焊能力、组装前的耐储时间及打线接合能力.相反,沉镍钯浸金ENEPIG PCB却有优良耐储时间,焊点可靠度,打线接合能力和能够作为按键触碰表面,所以它的优势便显示出来.而且在置换金的沉积反应中,化学镀钯层会保护镍层防止它被交置换金过度腐蚀.

表 1 – 不同表面处理性能之比较

镍钯金ENEPIG性能之比较