選擇性化金流程介紹

1、選擇性化金介紹選擇性化金介紹定義定義: : 選擇性化金選擇性化金( (Selective Glod)Selective Glod)簡(jiǎn)稱(chēng)選化簡(jiǎn)稱(chēng)選化, ,即為即為( (Entek+Immersion Gold),Entek+Immersion Gold),是目前業(yè)界對(duì)印刷電路板是目前業(yè)界對(duì)印刷電路板( (PCB)PCB)特別是手機(jī)板所採(cǎi)用的比較新的一種表面處理特別是手機(jī)板所採(cǎi)用的比較新的一種表面處理( (Surface Finished)Surface Finished)方式方式, ,因其表面處理方式部分為因其表面處理方式部分為 化金處理化金處理, ,而其餘為而其餘為ENTEK,ENTEK,故稱(chēng)

2、為選擇性化金。故稱(chēng)為選擇性化金。 目前國(guó)際上主要的手機(jī)制造商目前國(guó)際上主要的手機(jī)制造商,(,(NOKIA,MOTOROLANOKIA,MOTOROLA等等) )的的PCBPCB設(shè)計(jì)時(shí)均采用此種表面處理方式。設(shè)計(jì)時(shí)均采用此種表面處理方式。選擇性化金介紹選擇性化金介紹PCBPCB常用的表面處理方式常用的表面處理方式1. 1. Entek Entek ( (有機(jī)保焊處理有機(jī)保焊處理)指裸銅板之指裸銅板之OSP(OSP(OrganicOrganic Solderability PreservativeSolderability Preservative) )處理處理 原為美商公司原為美商公司Entho

3、neEnthone所開(kāi)發(fā)的護(hù)銅皮膜技術(shù)，商名簡(jiǎn)稱(chēng)所開(kāi)發(fā)的護(hù)銅皮膜技術(shù)，商名簡(jiǎn)稱(chēng)為為EntekEntek。係利用係利用Banzotriazo(BTA)Banzotriazo(BTA)有機(jī)化學(xué)品的槽液，對(duì)有機(jī)化學(xué)品的槽液，對(duì)裸銅面裸銅面( (焊墊焊墊) )進(jìn)行一種透明膜之護(hù)銅處理，而達(dá)到護(hù)銅和可進(jìn)行一種透明膜之護(hù)銅處理，而達(dá)到護(hù)銅和可焊焊( (易溶於微酸液中易溶於微酸液中) )的雙重目的。的雙重目的。 早期曾在早期曾在IBMIBM之之PCBPCB流程中充作暫時(shí)性的護(hù)銅劑，品名稱(chēng)為流程中充作暫時(shí)性的護(hù)銅劑，品名稱(chēng)為CU-56CU-56，其改良後的現(xiàn)役商品稱(chēng)為其改良後的現(xiàn)役商品稱(chēng)為”Entek Plu

4、s CU-106A”Entek Plus CU-106A”，可代替噴錫做為細(xì)線薄板的可焊處理層，對(duì)降低成本有很大可代替噴錫做為細(xì)線薄板的可焊處理層，對(duì)降低成本有很大好處。好處。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹 2. Electroless Nickel/ Immersion Gold (EN/IG) 化鎳浸金 許多面積較小或不適於噴錫的板類(lèi)，經(jīng)常在裸銅焊墊或焊環(huán)上，加做化學(xué)許多面積較小或不適於噴錫的板類(lèi)，經(jīng)常在裸銅焊墊或焊環(huán)上，加做化學(xué)鎳與浸鍍金的皮膜，可達(dá)到焊接零件的目的外，尚可執(zhí)行鎳與浸鍍金的皮膜，可達(dá)到焊接零件的目的外，尚可執(zhí)行”接觸接觸”導(dǎo)通導(dǎo)通( (Contact)Contact)，散

5、熱與打線的其他功能，是近年來(lái)筆記型電腦板類(lèi)與手機(jī)板類(lèi)散熱與打線的其他功能，是近年來(lái)筆記型電腦板類(lèi)與手機(jī)板類(lèi)的主要表面處理皮膜。的主要表面處理皮膜。 不過(guò)因其焊點(diǎn)強(qiáng)度與可靠度時(shí)常出問(wèn)題，目前手機(jī)板許多焊點(diǎn)已改成了不過(guò)因其焊點(diǎn)強(qiáng)度與可靠度時(shí)常出問(wèn)題，目前手機(jī)板許多焊點(diǎn)已改成了OSPOSP有機(jī)保焊劑處理，而只在按鍵或圍牆基地上改採(cǎi)用選擇性的有機(jī)保焊劑處理，而只在按鍵或圍牆基地上改採(cǎi)用選擇性的EN/IGEN/IG了了。 至於至於”浸鎳金浸鎳金”的生長(zhǎng)，則是一種無(wú)須還原劑的典型的生長(zhǎng)，則是一種無(wú)須還原劑的典型”置置換換”(”(Replacement)Replacement)反應(yīng)，也就是說(shuō)當(dāng)反應(yīng)，也就是說(shuō)

6、當(dāng)”化學(xué)鎳表面化學(xué)鎳表面”進(jìn)入浸金槽液中時(shí)，進(jìn)入浸金槽液中時(shí)，在鎳層被溶解拋出兩個(gè)電子的同時(shí)，其在鎳層被溶解拋出兩個(gè)電子的同時(shí)，其”金層金層”也隨即自鎳表面取得電子也隨即自鎳表面取得電子而沉積在鎳金屬上。一旦鎳表面全被金層所蓋滿(mǎn)後，金層的沉積反應(yīng)逐漸而沉積在鎳金屬上。一旦鎳表面全被金層所蓋滿(mǎn)後，金層的沉積反應(yīng)逐漸停止，很難增加到相當(dāng)?shù)暮穸?，至於另一系列停止，很難增加到相當(dāng)?shù)暮穸?，至於另一系列”厚化金厚化金”，則還須強(qiáng)力的，則還須強(qiáng)力的還原劑方可使金層逐漸加厚。還原劑方可使金層逐漸加厚。 一般而言，化鎳層厚度幾乎可以無(wú)限增長(zhǎng)，實(shí)用規(guī)格以一般而言，化鎳層厚度幾乎可以無(wú)限增長(zhǎng)，實(shí)用規(guī)格以150200

7、150200u”u”為為宜，而浸鍍金層的厚度則以宜，而浸鍍金層的厚度則以2525u”u”而已，厚化金有時(shí)可達(dá)而已，厚化金有時(shí)可達(dá)20302030u”u”，當(dāng)然當(dāng)然價(jià)格也就另當(dāng)別論了。價(jià)格也就另當(dāng)別論了。選擇性化金介紹選擇性化金介紹3. Hot Air Solder Leveling (HASL) Hot Air Solder Leveling (HASL) 噴錫 是將印過(guò)綠漆半成品的板子浸在溶錫液體中，使其孔壁是將印過(guò)綠漆半成品的板子浸在溶錫液體中，使其孔壁及裸銅焊墊上沾滿(mǎn)銲錫，接著立即自錫池中提出，再以高及裸銅焊墊上沾滿(mǎn)銲錫，接著立即自錫池中提出，再以高壓的熱風(fēng)自?xún)蓚?cè)用力將孔中的填錫吹出，但

8、仍使孔壁及板壓的熱風(fēng)自?xún)蓚?cè)用力將孔中的填錫吹出，但仍使孔壁及板面都能沾上一層有助於焊接的銲錫層，此種製程稱(chēng)為面都能沾上一層有助於焊接的銲錫層，此種製程稱(chēng)為”噴噴錫錫”，業(yè)界又有直譯為，業(yè)界又有直譯為”熱風(fēng)整平熱風(fēng)整平”。 由於無(wú)鉛由於無(wú)鉛( (Lead Free)Lead Free)焊接的環(huán)保壓力，致使焊接的環(huán)保壓力，致使20042004年之年之後的電子工業(yè)中將不允許再有毒的鉛存在，故噴錫勢(shì)必遭後的電子工業(yè)中將不允許再有毒的鉛存在，故噴錫勢(shì)必遭到淘汰。到淘汰。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹Immersion Gold的不足之處:1,焊接（焊接（SolderingSoldering） 事實(shí)上板面

9、化鎳金所形成的焊點(diǎn)（事實(shí)上板面化鎳金所形成的焊點(diǎn)（Solder JointSolder Joint），），其對(duì)其對(duì)零件之焊接（零件之焊接（SolderingSoldering）強(qiáng)度（強(qiáng)度（StrengthStrength）幾乎全都建築在幾乎全都建築在鎳層表面上，鍍金之目的只是讓鎳面在空氣中受到保護(hù)不致鈍鎳層表面上，鍍金之目的只是讓鎳面在空氣中受到保護(hù)不致鈍化或氧化，維持起碼的焊鍚性（化或氧化，維持起碼的焊鍚性（SolderabilitySolderability）而已。金層而已。金層本身完全不適合焊接，其焊點(diǎn)強(qiáng)度也非常不好。本身完全不適合焊接，其焊點(diǎn)強(qiáng)度也非常不好。 在高溫焊接的瞬間，黃金早已

10、與鍚組成不同形式的介面在高溫焊接的瞬間，黃金早已與鍚組成不同形式的介面合金共化物（合金共化物（IMC,IMC,如如AuSn,AuSnAuSn,AuSn2 2,AuSn,AuSn4 4等）而逸走，因而真等）而逸走，因而真正的焊點(diǎn)基礎(chǔ)都是著落在鎳面上，焊點(diǎn)的強(qiáng)弱與金無(wú)關(guān)。也就正的焊點(diǎn)基礎(chǔ)都是著落在鎳面上，焊點(diǎn)的強(qiáng)弱與金無(wú)關(guān)。也就是說(shuō)銲鍚（是說(shuō)銲鍚（SolderSolder）中的純鍚（中的純鍚（TinTin），），會(huì)與純鎳形成會(huì)與純鎳形成NiNi3 3SnSn4 4的的IMCIMC（Intermstallic CompoundIntermstallic Compound）。）。薄薄的金層會(huì)在很短時(shí)薄

11、薄的金層會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)快速散走，溜入大量的銲鍚中。金層根本無(wú)法形成可靠的間內(nèi)快速散走，溜入大量的銲鍚中。金層根本無(wú)法形成可靠的焊點(diǎn)，而且金層越厚時(shí)溶入銲鍚中也越多，反而使整體焊點(diǎn)強(qiáng)焊點(diǎn)，而且金層越厚時(shí)溶入銲鍚中也越多，反而使整體焊點(diǎn)強(qiáng)度為之變脆變?nèi)醵葹橹兇嘧內(nèi)?選擇性化金介紹選擇性化金介紹2,硬度（硬度（HardnessHardness）與打線（與打線（Wire BondWire Bond） 化學(xué)鎳本身約含磷份化學(xué)鎳本身約含磷份6%10%6%10%，此磷含量會(huì)影響到硬度。若此，此磷含量會(huì)影響到硬度。若此化學(xué)鎳金層當(dāng)成打線（化學(xué)鎳金層當(dāng)成打線（Wire BondWire Bond）的基地時(shí)，則

12、鎳層的的基地時(shí)，則鎳層的硬度頗具關(guān)鍵性。硬度不足加上打線的高溫，會(huì)使得板材軟硬度頗具關(guān)鍵性。硬度不足加上打線的高溫，會(huì)使得板材軟化中（超過(guò)化中（超過(guò)TgTg）用力壓下打成扁點(diǎn)（用力壓下打成扁點(diǎn)（Wedge BondWedge Bond）時(shí)，時(shí)，其所亟需的支撐力難免會(huì)有所欠缺，進(jìn)而使得對(duì)結(jié)合強(qiáng)度其所亟需的支撐力難免會(huì)有所欠缺，進(jìn)而使得對(duì)結(jié)合強(qiáng)度（Bond StrengthBond Strength）的拉力試驗(yàn)無(wú)法及格。的拉力試驗(yàn)無(wú)法及格。 一般焊接用途的化鎳層並不講究硬度，但汽車(chē)零件中某些一般焊接用途的化鎳層並不講究硬度，但汽車(chē)零件中某些指定鍍化學(xué)鎳而要求耐磨者，則對(duì)硬度絲毫不能含糊。目前指定鍍

13、化學(xué)鎳而要求耐磨者，則對(duì)硬度絲毫不能含糊。目前開(kāi)發(fā)的鎳鈀金三合一化學(xué)鍍層，在打線方面的效果要比開(kāi)發(fā)的鎳鈀金三合一化學(xué)鍍層，在打線方面的效果要比現(xiàn)行的鎳金雙層更好?，F(xiàn)行的鎳金雙層更好。選擇性化金介紹選擇性化金介紹3,疏孔度（疏孔度（PorosityPorosity） 由於浸金之厚度很薄，難免會(huì)有疏孔（由於浸金之厚度很薄，難免會(huì)有疏孔（PorePore）存在，致使底鎳存在，致使底鎳未被完全保護(hù)。一旦停留在濕氣環(huán)境中稍久，則將產(chǎn)生賈凡尼未被完全保護(hù)。一旦停留在濕氣環(huán)境中稍久，則將產(chǎn)生賈凡尼效應(yīng)（效應(yīng)（Galvanic EffectGalvanic Effect）式的電化學(xué)腐蝕。也就說(shuō)當(dāng)疏孔面式的電化

14、學(xué)腐蝕。也就說(shuō)當(dāng)疏孔面對(duì)電解質(zhì)環(huán)境時(shí)，黃金層將扮演高貴而不腐蝕的陰極角色，對(duì)電解質(zhì)環(huán)境時(shí)，黃金層將扮演高貴而不腐蝕的陰極角色，但卻強(qiáng)迫底鎳層扮演加速腐蝕的陽(yáng)極倒霉份子。一般但卻強(qiáng)迫底鎳層扮演加速腐蝕的陽(yáng)極倒霉份子。一般EN/IGEN/IG層根本無(wú)法通過(guò)硝酸蒸氣對(duì)疏孔的檢驗(yàn)法（層根本無(wú)法通過(guò)硝酸蒸氣對(duì)疏孔的檢驗(yàn)法（IPC-TM-IPC-TM-650,2,3,24,2650,2,3,24,2），），但卻可採(cǎi)用紅血鹽試紙法（但卻可採(cǎi)用紅血鹽試紙法（Potassium Potassium FerricyanideFerricyanide）去檢測(cè)疏孔所出現(xiàn)的藍(lán)點(diǎn)。在去檢測(cè)疏孔所出現(xiàn)的藍(lán)點(diǎn)。在100100

15、倍放大觀察下倍放大觀察下，良好的化鎳浸金層，其所出現(xiàn)的藍(lán)點(diǎn)不可超過(guò)，良好的化鎳浸金層，其所出現(xiàn)的藍(lán)點(diǎn)不可超過(guò)10 10 pores/mmpores/mm2 2。 惡劣環(huán)境放置太久造成鎳鏽自疏孔向外冒出時(shí)，將會(huì)使得焊惡劣環(huán)境放置太久造成鎳鏽自疏孔向外冒出時(shí)，將會(huì)使得焊鍚性變差。且該種鎳鏽也無(wú)法被一般助焊劑所能清除，即使勉強(qiáng)鍚性變差。且該種鎳鏽也無(wú)法被一般助焊劑所能清除，即使勉強(qiáng)將零件腳焊接在有問(wèn)題的化學(xué)鎳金焊墊上，也是一拉就將零件腳焊接在有問(wèn)題的化學(xué)鎳金焊墊上，也是一拉就掉根本未焊牢，因其間並未形成掉根本未焊牢，因其間並未形成IMCIMC之故，只是一種冷焊或假焊之故，只是一種冷焊或假焊而已。而已

16、。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹4,4,高頻訊號(hào)（高頻訊號(hào)（High Frequency SignalHigh Frequency Signal） 微波通信機(jī)器或高頻電子產(chǎn)品（10 GHz以上）中，其所用電路板最好不要鍍EN/IG，也不要採(cǎi)用電鍍鎳。因在集膚效應(yīng)（Skin Effect）下，高頻訊號(hào)絕大部份是經(jīng)導(dǎo)線的表皮所傳輸?shù)?。銅的電阻係數(shù)最低（1.7m W cm），電鍍鎳不好（7.4m W cm），而化學(xué)鎳更差（5590m W cm），故鎳層會(huì)造成高頻訊號(hào)（Signal）能量方面的損失（Signal Loss），不可不事先考慮。若必須鍍鎳時(shí)其厚度也應(yīng)低於2.5m m（100m in），以減

17、少功能方面的異常，一般業(yè)者對(duì)比瞭解者不多。選擇性化金介紹選擇性化金介紹選擇性化金的出現(xiàn)選擇性化金的出現(xiàn) 上面提到的三種上面提到的三種PCB的表面處理方式是目的表面處理方式是目前較常用的前較常用的,但由環(huán)保問(wèn)題但由環(huán)保問(wèn)題,噴錫將會(huì)被較少使噴錫將會(huì)被較少使用用,所以目前所以目前PCB(手機(jī)板手機(jī)板)的表面處理方式主要的表面處理方式主要是以是以O(shè)SP和和EN/IG為主。但是由於化金板的焊為主。但是由於化金板的焊點(diǎn)強(qiáng)度性與可靠度常出問(wèn)題。點(diǎn)強(qiáng)度性與可靠度常出問(wèn)題。選擇性化金介紹選擇性化金介紹制作流程制作流程選化乾膜選化乾膜防防 焊焊曝曝 光光顯顯 影影去去 膜膜化化 金金成成 型型ENTEK選擇性化

18、金介紹選擇性化金介紹3.2 3.2 美國(guó)美國(guó)ITRIITRI（互連技術(shù)研究協(xié)會(huì)）針對(duì)互連技術(shù)研究協(xié)會(huì)）針對(duì)ENIGENIG的專(zhuān)案研究（略）的專(zhuān)案研究（略）3.2.4 3.2.4 美國(guó)美國(guó)ITRIITRI化鎳浸金專(zhuān)案研究的結(jié)論（化鎳浸金專(zhuān)案研究的結(jié)論（20012001年年3 3月月)1.1.假設(shè)載板與組裝之焊墊與錫球之品質(zhì)，彼此都相同而暫不加以考慮時(shí)，假設(shè)載板與組裝之焊墊與錫球之品質(zhì)，彼此都相同而暫不加以考慮時(shí)， 則其銲點(diǎn)強(qiáng)度與可靠度將直接與則其銲點(diǎn)強(qiáng)度與可靠度將直接與IMCIMC本身的強(qiáng)度有關(guān)。由於噴錫與本身的強(qiáng)度有關(guān)。由於噴錫與OSP OSP 製程在焊接中所形成的製程在焊接中所形成的IMCIMC為為Cu6Sn5Cu6Sn5，且又未遭其它不純金屬（如金、銀且又未遭其它不純金屬（如金、銀 等）的熔入而污染，故所表現(xiàn)出的強(qiáng)度自然最好。等）的熔入而污染，故所表現(xiàn)出的強(qiáng)度自然最好。2.2.至於浸銀或浸錫兩種製程仍屬資淺，極薄的浸銀層（至於浸銀或浸錫兩種製程仍屬資淺，極薄的浸銀層（2-4 2-4 m m）在焊接過(guò)程在焊接