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选择性镍金工艺在高密度产品贴装的应用 上海美维电子有限公司 吴启昌 摘要：本文介绍高密度产品在表明贴装出现的问题，选择性镍金板的批量使用；介绍选择性油墨替代二次干膜，其成本低，生产好控制。 关键词：黑垫、断裂、选择性油墨工艺流程、去膜不净、非金位上金 一、前言 在表面贴装中，使用ENIG做表面处理，在BGA位常出现断裂现象，我们的客户常常投诉此问题，甚至还要求索赔，双方为了验证问题的责任方，同时送至研究所进行分析，很多研究所均认为镍腐蚀引起，但是从20000倍显微镜观察未发现镍腐蚀，研究所的分析均未能使众人折服。 目前PCB板的表面处理主要有以下几种：（1）热风整平；（2）化学沉镍金；（3）整板电镀镍金；（4）有机涂覆（有机保护膜）；（5）化学浸银；（6）化学沉锡；（7）选择性沉镍沉金。 热风整平的锡面不平整，不适合HDI板的贴装工艺，整板电镀镍金成本高，焊接性不好；化学浸银对环境要求特别严，极易被空气的硫氧化，其致命的缺点开路至今无一家供应商能解决：与孔、Pad连接线（3mil以下的线）在浸银后会断开，如右图所示： 化学沉锡对对阻焊攻击很大，很容易造成阻焊脱落，贴装后的几个月内会长锡须；有机涂覆处理表面平整，焊接性能强，但不耐磨，不适合有按键位的HDI产品；化学沉镍金板较耐磨，但在贴装中受镍腐蚀的影响，BGA位的锡、镍界面层极易断裂（由镍的性质决定），如左图所示：选择性镍金能克服上述发生的问题，但一般做选择性镍金时多数用杜邦的TW-250干膜来盖盘， 在生产中发现如下几个问题： 使用干膜经常出现退膜不净，而返工常会引起阻焊气泡。 焊盘发黑，沉镍金时干膜被高温下的化学药水攻击，药水污染焊盘。 为了解决二次干膜不能解决的问题，本章介绍选择性油墨替代TW-250干膜，目前能替代TW-250干膜的有两家供应商：PETERS的SD2149、朝日化学（ASH）的MR-300B，SME使用的是安美特代理的PETERS的SD2149。下图为SD2149油墨做的板。 二、原因分析及实验 2.1、BGA位断裂原因分析及实验安排 PCB厂商的 ENIG线问题 磷含量偏高 镍的厚度过厚过薄 磷含量偏低 金的厚度过厚过薄 BGA位断裂 回流温度偏低 镍的脆性较大 锡膏本身特性决定 贴装厂的问题 ENIG工艺 2.1.1、PCB厂商的 ENIG线问题分析： 对于ENIG线、ENIG镍的脆性影响BGA位断裂的因素排如下的DOE试验 2.1.1.1试验因子及水平对照表: factor 代号 水平 交互作用 1 2 Ni A 0 mto 5mto 　 　 Au B 0 mto 6mto 　 　 Au 厚度 C 0.07-0.08um 0.03-0.04um 　 　 P含量 D 3-5% 7-10% 　 　 不同表面处理 E ENIG OSP 　 　 2.1.1.2 配置方法及交互作用 2.1.1.2.1 采用L16(215)方式配置 2.1.1.2.2 点线图 C4 BC6 AC5 AB3 D7 A1 B2 ED15 E8 2.1.1.2.3 试验配置及数据 试验配置 　 A B A*B C A*C B*C D E error error error error error erro