ENEPIG表面處理是否會(huì)發(fā)生“鎳腐蝕”？

化學(xué)鎳鈀金（ENEPIG）表面處理工藝被稱為“萬能涂層”。該涂層具有極佳的焊接表面，可形成Ni/Sn金屬間化合物（IMC），適用于金和鋁金屬線的可鍵合表面，也可作為良好的接觸面。ENEPIG也是化學(xué)鍍鎳/浸金（ENIG）沉積偶爾會(huì)發(fā)生的鎳腐蝕——“黑盤”的解決辦法。

由于化學(xué)鎳鈀金具有靈活性而獲得了更多的市場(chǎng)份額，特別是可作為金線鍵合表面，如果延長(zhǎng)在浸金中的停留時(shí)間以滿足金層厚度大于3.0 μin（0.075 μm）的設(shè)計(jì)要求，偶爾會(huì)觀察到鍵合失效。失效表現(xiàn)為金屬線鍵合浮起。失效鍵合的失效分析表明，Ni/Pd界面處出現(xiàn)了分離現(xiàn)象。鎳表面呈黑色，明顯被腐蝕為“黑盤”。ENIG中的鎳腐蝕發(fā)生在浸金沉積步驟中，通常是由于鎳表面受損（不均勻），加上具有侵蝕性的浸金液（低金濃度、低pH值）和在金液中停留時(shí)間延長(zhǎng)造成的。延長(zhǎng)停留時(shí)間是為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求的更厚浸金層。當(dāng)理論上不適用浸金步驟時(shí)，化學(xué)鍍鈀層覆蓋的鎳如何腐蝕？

浸金沉積是一種置換反應(yīng)，其中一個(gè)鎳金屬原子被氧化成鎳離子，釋放出兩個(gè)電子。這兩個(gè)電子被溶液中的兩個(gè)帶正電荷的金離子吸收，反之還原成金屬并沉積在鎳基板的表面。

氧化還原置換反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力可由電勢(shì)得出。電勢(shì)序列是化學(xué)元素（原子、分子和離子）列表，按它們獲得或失去電子（分別被還原或氧化）的趨勢(shì)排列，用伏特表示，并參照氫電極進(jìn)行測(cè)量，氫電極被視為標(biāo)準(zhǔn)，其電勢(shì)被任意分配為1.0 v。

Ni/Au交換的驅(qū)動(dòng)力是Pd/Au交換的3.4倍。如果浸金離子能夠接觸到底層的鎳，這將是金還原阻力最小的途徑。金將以鎳為代價(jià)被還原，從而使鎳被氧化或腐蝕，金沉積在鈀層的頂部。研究和失效機(jī)理分析表明，在一定條件下（達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的鎳沉積加上在侵蝕性浸金液中的停留時(shí)間延長(zhǎng)），浸金可以接觸到底層鎳。

IPC修訂版ENEPIG規(guī)范IPC-4556-A規(guī)定浸金層厚度為1.2 μin-2.8 μin（0.03 μm-0.07 μm）。雖然數(shù)據(jù)顯示，這種金的厚度足以進(jìn)行金線鍵合，但為了打開金線鍵合窗口，通常在電路板設(shè)計(jì)中會(huì)指定金的厚度（>3.0 μins/0.075μm）。

有3種方法可以減緩ENEPIG沉積中的鎳腐蝕。第1種方法是控制化學(xué)鍍鎳工藝，以產(chǎn)生具有最小縫隙的均勻沉積層，將沉積層中的磷含量提高1個(gè)或2個(gè)百分點(diǎn)，并且不要試圖在浸金液中沉積較厚的金。

第2種方法是沉積較厚的化學(xué)鍍鈀層（6 μin-8 μins，0.15 μm-0.20 μm），該層可以覆蓋鎳沉積層中的任何缺陷，充當(dāng)浸金和底層鎳之間的屏障。這是一個(gè)相對(duì)昂貴的中介層，因?yàn)橐话凰锯Z的價(jià)格現(xiàn)在已超過了一盎司黃金。

第3種方法是用還原輔助浸金（RAIG）代替浸金（IG）。RAIG是一種混合反應(yīng)液。浸沒反應(yīng)和自催化反應(yīng)同時(shí)開始。當(dāng)基板變得不易接近時(shí)，浸沒反應(yīng)將減少，而自催化反應(yīng)將占主導(dǎo)地位。RAIG是非侵蝕性的，不會(huì)產(chǎn)生基板腐蝕，并且能夠在同一個(gè)步驟中沉積4 μin-6 μin（0.10 μm-0.15 μm）厚的金層。

最佳減緩方法的選擇由制造商及其供應(yīng)商決定，工藝選擇要適合生產(chǎn)車間，并在制造商的預(yù)算限制范圍內(nèi)。在此值得一提的是，RAIG解決方案越來越受歡迎，正在成為ENEPIG的選擇，特別是在電路板的設(shè)計(jì)中指定更厚的金。

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ENEPIG表面處理是否會(huì)發(fā)生“鎳腐蝕”？

ENEPIG表面處理是否會(huì)發(fā)生“鎳腐蝕”？