最全镍钯金工艺资料

NikkoShojiCo.,Ltd.1化學鎳鈀金製程-ENEPIG-JX金屬商事株式會社NikkoShojiCo.,Ltd.2清潔活化化學鎳化學鈀化學金酸性KG-511KG-512鹼性KG-510鹽酸KG-522低比例鹽酸KG-529硫酸KG-527中磷KG-530KG-531無鉛KG-537中高磷KG-535KG-536ＫＧ-539還原鈀KG-1100浸金無氰化物CF-500SS氰化物KG-2100KG-545YKG-545厚金還原型CF-600置換型KG-555KG製程NikkoShojiCo.,Ltd.3問題與建議日曠的化學鎳鈀金製程是上錫與打線的最佳選擇化學鎳金的問題點・鎳面氧化腐蝕與黑墊造成的上錫性不佳.・使用無鉛錫球造成的上錫性不佳.・高密度印刷電路板需要防止熱擴散阻層・厚化金的高成本(～0.5μm)建議使用化學鎳鈀金・抗氧化的特性・・・良好的錫面結合力・・・良好的抗腐蝕性・熱處理的特性擴散阻層・・・良好的打線能力・薄金層（～0.1μm）・・・低成本NikkoShojiCo.,Ltd.4打線的評估狀態【打線狀態】超音波(mW)時間(ms)力量(mN)YWay(μm)Louph(μm)1st20020022070010002nd280200300設備：TPTHB16（TechnoAlphaCo.,Ltd.）溫度：150℃線直徑：25μｍ【打線推力的狀況】設備DageBondtesterSeries4000推速度200μm/sec測試速度20times【老化狀況】溫度：175℃時間：2ｈｒNikkoShojiCo.,Ltd.55推錫球與剪力測試狀況回流焊設備與狀況評估設備與狀況回流焊……………….RF-330(JapanPulseLaboratories)回流環境……………..空氣錫球…………..Sn-3.0Ag-0.5Cu助焊劑…………………..30%Rosin(Rtype)錫球尺寸……………...0.4mm設備….....Dageseries4000BGA區………0.4mm探針…………..0.5mm測試速度…….300μm/s加熱…………….300℃推錫球(Heatbumppull)錫球剪力(Ballshear)設備….....Dageseries4000BGA區……….0.4mm測試速度……..380μm/s高度…..……..…50μm下降速度……300μm/s＊分散值（mm）＝（Dｘ+Dy）/2錫球分散性NikkoShojiCo.,Ltd.6打線特性＜化學鎳金製程＞老化後會發生E-模式的斷裂(金層:0.25μm)＜鎳鈀金製程＞在薄金層有良好的打線結合力(金層:0.05μm)ACBDEPull2ndside＜斷裂模式＞■A:載板/金球・・・・・・・・・・・・・・・・NG■B:金球/打線・・・・・・・・・・・・・OK■C:金線斷裂・・・・・・・・・・・・・OK■D:打線/載板(線殘留)・・・・・・・・・・OK■E:打線/載板(無殘留)・・・・・・・・NGE模式斷裂發生W/Bstrengthafter175℃X2ｈｒ024681012Au0.250.050.1Pd00.050.1Strength　（N）Ave.Max.Min.W/BModeafter175℃X2hr0102030405060708090100Au0.250.050.1Pd00.050.1Mode　(%)EDCBANi：KG-535Ni：KG-535NikkoShojiCo.,Ltd.7在老化後化學鎳鈀金可以得到較佳的錫球推力比化學鎳鈀金低上錫性（HBP、Spread）良好的錫球分散性(1.2mmover)在化學鎳鈀金與化學鎳金並無顯著的不同PullstrengthafterrefiowX5024681012141618Au0.060.050.1Pd00.050.1Pullstrength(N)Ave.Max.Min.Solderspread00.511.52Au0.060.050.1Pd00.050.1Spead(mm)AsdepositreflowX5Ni：KG-535Ni：KG-535①②③④TestConditionBGALAND0.4mmSolderBall0.4mmΦSn-Ag3.0-Cu0.5FluxRosinFluxProbe0.5mmTestSpeed300μm/sHeat300℃NikkoShojiCo.,Ltd.8上錫性(Shear)剪力模式A:Solder100%B:Nisurface50%underC:Nisurface50%overD:Nisurface100%OKNGB模式發生＜化學鎳金製程＞老化後會發生B模式＜鎳鈀金製程＞良好的剪力模式(全為A模式)＊剪力無顯著差異ShearMadoafterreflowX5012345678910Au0.060.050.1Pd00.050.1Shearstrength(N)Ave.Max.Min.ShearModeafterreflowX50%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%Au0.060.050.1Pd00.050.1Mode　(%)ModeCModeBModeANi：KG-535Ni：KG-535NikkoShojiCo.,Ltd.9鎳鈀金鎳金在鎳鈀金製程中鎳面無針孔腐蝕發生剝金後的SEM圖像NikkoShojiCo.,Ltd.10Fig１:金面Fig2:晶界腐蝕Fig3:腐蝕的切片・化金時部分抗腐蝕性差的鎳面被腐蝕(提供高濃度的鎳離子)・晶界的腐蝕發生是由於過多易腐蝕的鎳產生鎳面的腐蝕是由於金水置換反應的攻擊・在上錫之後,由於易腐蝕氣泡會發生在鎳層與錫之間・造成上錫不良由於腐蝕鎳面造成的上錫不良NikkoShojiCo.,Ltd.11上錫信賴度的改善鎳金鎳鈀金（Cu,Ni)6Sn5Ni-P-SnNi3P-NiNi-PVoid・在化學鎳鈀金並不會有孔隙產生・化學鎳鈀金的IMC(Sn-Ni-P層)比化學鎳金薄是上錫性較佳的主因・化學鎳鈀金製程可以得到較佳的上錫信賴姓NikkoShojiCo.,Ltd.12化學鎳金製程化學鎳鈀金製程在化金後可觀察到富磷層在化金後無富磷層產生上錫信賴性改善～化學鍍後原子放射光譜圖～形成富磷層NikkoShojiCo.,Ltd.13鎳金鎳鈀金Reflow０ｘReflow5ｘReflow5ｘReflow０ｘ・鎳金製程在5分鐘後即可觀察到熱擴散的現象藉由熱擴散可產生IMC層經過5次回流焊熱擴散後在表面可以觀察到鎳原子～老化後原子放射光譜圖～經過5次回流焊熱擴散後在表面沒有觀察到鎳原子,因為中間的鈀層可防止熱擴散鎳金製程（Reflow5ｘ）鎳鈀金製程（Reflow5ｘ）熱擴散阻擋層的需求NikkoShojiCo.,Ltd.15＜二氧化硫氣體測試＞・溫度：42℃・相對溼度：85RH%・含量：10ppm・時間：48ｈｒ・設備：GH-180HT（YAMAZAKISEIKI）＜環境評估＞・溫度相對溼度：55℃-95RH%（12ｈｒ）25℃-95RH%（12ｈｒ）・次數：6次・設備：LH33-12M（NAGANOscience）Pd:0.05μｍAu：0.05μｍPd:0.1μｍAu：0.1μｍ・兩者皆未產生腐蝕現象・良好的外觀Pd:0.05μｍAu：0.05μｍPd:0.1μｍAu：0.1μｍ二氧化硫測試/環境評估・兩者皆未產生異色・良好的外觀NikkoShojiCo.,Ltd.16鎳鈀金鎳金48hr72hr72小時後切片腐蝕到達銅層只有鎳層腐蝕二氧化硫測試/環境評估化學鎳鈀金的沉積有高的抗腐蝕性,⇒一般化學鎳金反應鎳面會有針孔的缺點⇒一般化學鎳金反應腐蝕會到達銅層⇒在銅層會有腐蝕出一個大洞⇒銅會藉由離子遷移穿越鎳層到達金層表面⇒金層表面的銅會有氧化與污染金面的問題⇒化學鎳鈀金與化學鎳金反應不同由於中間的鈀層阻隔使得腐蝕並不會到達銅層NikkoShojiCo.,Ltd.170.050.100.150.200.25厚度(um)建議厚度緩衝區域建議厚度緩衝區域0.050.100.150.200.25厚度(um)建議厚度緩衝區域緩衝區域建議厚度鈀金打線上錫上錫打線鈀金層建議厚度NikkoShojiCo.,Ltd.18化學鎳鈀金製程特性化學鎳金製程⇒較差上錫性⇒較差打線能力在鎳金層中間形成鈀層鈀層變成阻擋層顯示出以下的影響1、在鎳層不會有腐蝕的現象2、鎳層空氣不會發生3、部會生成富磷層4、IMC層較化學鎳金薄5、鎳的熱擴散層不會發生在金層表面化學鎳鈀金製程⇒改善上錫能力⇒改善打線能力