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EPIG: 下一代无镍表面涂层产品

五月 08, 2020 | I-Connect007
EPIG: 下一代无镍表面涂层产品

近年来,诸如智能手机和平板电脑之类的电子设备越来越小型化,电子设备内部使用的芯片规模封装(CSP)也越来越小,而且走线之间的间距每年都在不断缩小。一些最新的封装间距达到了15 µm或更小。如果使用镍层厚度为5µm至6 µm的化学镀镍镀钯浸金(electroless nickel electroless palladium immersion gold ,简称ENEPIG),则只能达到5 µm的间距,增加了走线之间短路的风险。

化学钯浸金(Electroless palladium immersion gold ,简称EPIG)是一种替代性的表面涂层,无需使用EN,可在走线之间留出更大的间距。EPIG既可焊接又可金属线键合,有EPIG涂层的部件不会有EN的趋肤效应,使其非常适合高频RF应用。此外,消除EN可以大大减少制造现场的加工工艺时间。EPIG的镀覆工艺与ENEPIG相似,只是去除了EN步骤(工艺中最长的步骤)。

对于EPIG,化学镀磷钯(P-Pd)是在铜上镀覆的更好选择。采用还原辅助浸(RAI)金作为顶层,可以在EP上获得更好的沉积率,并且能沉积更厚的金层。目前,尚无针对EPIG的IPC技术规范,有关EP和IG的厚度,可参考供应商对于焊接和金属线键合应用的建议。

表1

表1给出了EPIG在铜上的镀覆工艺, EPIG的其他变体可用于特定应用,包括通过不同活化剂实现铜上的化学钯浸金(EPIG);使用浸金活化剂代替钯活化剂。另一种变体是在镀覆化学钯浸金(EPIG)之前使用薄的(0.15 µm)化学镍层。后者会生成Ni/Sn IMC,同时保持化学钯浸金(EPIG)的优势,例如不会因过厚的镍而造成信号损耗,且不会干扰细走线应用的间距。

镀覆化学钯浸金(EPIG)后的焊接

镀覆EPIG  (EP:0.1–0.15µm;IG:0.1–0.2µm)后进行焊接时,与ENEPIG产生的Ni/Sn IMC相比,形成了Cu / Sn IMC。钯和金扩散到熔化的焊料中,在铜表面上形成焊点。根据EDS的结果,使用EPIG表面涂层时,形成Cu6Sn5为第1层,并在Cu层附近形成Cu3Sn为第2层。所形成的焊点类似于在浸银、浸锡和OSP上形成的焊点,并且有望证明具有相似的焊点可靠性。

 

金线键合

EPIG是可金线键合的涂层。使用“镀态” EPIG可轻松实现极佳的键合强度和断线位置。然而在175℃下热处理16小时后,拉力强度和相应的断线位置有所下降,在热处理过程中,下降直接受到铜和钯向键合表面扩散的影响。钯和金层的厚度直接影响键合强度。为了增加金属线键合强度,必须优化EP层和IG层的厚度。

EP层较薄时,热处理后会检测到铜;但是当EP层厚度增加时,没有检测到铜。较厚的钯沉积可有效防止铜扩散到IG表面,将EP厚度增加到0.15 µm,可成为从基板到铜的扩散阻挡层。

热处理后钯向IG层表面的扩散不取决于钯的厚度,而很大程度上取决于金的厚度。较厚的IG层将降低IG表面中EP的比例,通过将IG的厚度增加到0.2μm,可以减轻EP向IG上表面的扩散。

此外,等离子处理后进行金属线拉力测试时,强度和断线位置也有显著改善。通过AES分析证实,在等离子处理之后,去除了扩散到表面的铜。

结论

化学钯浸金(EPIG)是一种可焊接且金线可键合的表面涂层。EPIG于2016年左右推出,并随着电路微型化和走线之间间距越来越密而不断普及。消除厚的EN可减缓和镍腐蚀,缩短工艺加工时间,消除与传播高频RF信号相关的趋肤效应信号损耗。由于没有厚镍使EPIG非常适合弯曲易导致镍破裂的挠性应用。

 

作者:George Milad,Uyemura公司客户经理

标签:
#制造工艺与管理  #EPIG  #无镍表面涂层 

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