直接浸金（DIG， Direct Immersion Gold）意为铜表面上直接沉积金作为表面涂层。它是一种金属可焊涂层。组装时，DIG会形成Cu/Sn金属间化合物，而金层会分散到焊料中。DIG工艺已经有至少15年历史了。
根据铜和金在标准电极电势（EMF）表中各自的位置（电势差为+1.22V），金很容易浸在铜上。与所有的浸没反应一样，只要还有基材可用于置换反应，反应就会继续；当基材被沉积物覆盖，反应就不会再继续，因此该反应具有自限制性。
原配方DIG工艺产生的金层厚度相对较薄，由于铜部分扩散，金层呈现红色。随着时间的推移，铜继续向表面扩散，在环境条件下储存一年后，沉积层颜色变得越来越红，几乎成为棕色。使用润湿平衡法检查变色表面的可焊性，结果显示涂层仍具有良好的润湿性，没有焊接劣化的迹象。
业界已经非常熟悉OSP、浸银、浸锡等表面处理工艺，并被广泛应用于PCB制造中，与这些工艺相比，DIG似乎并没有明显的优势，其成本更高，同时铜会扩散进入金层导致涂层发生改变。
为了满足金属线键合和高频信号传输的需要，业界开发新一代DIG。
较厚的镍沉积层会导致高频RF信号出现损耗。新DIG工艺使用了还原辅助浸金（RAIG, Reduction-Assisted Immersion Gold），RAIG可沉积高达0.3μm (12 μins)的金层，防止铜扩散到表面。
浸金的过程是从铜表面开始触发化学沉积，即使铜基材被镀覆，无法再继续浸金反应，化学沉积也不会停止。化学镀反应因由电解质中的还原剂驱动，而不需要基材参与反应。化学沉积不是多孔状而是非颗粒状的。与原来的浸没式DIG不同，这种新的沉积模式可以产生一层更厚的无孔（无晶界）金层，从而限制铜的迁移。相比原DIG沉积层呈现的红黄色，该沉积层呈柠檬黄色。该工艺下厚度为0.2~0.3μm的沉积层表面没有铜扩散迹象。
位于瑞士屈斯纳赫特的Hofstetter PCB AG公司是微电子领域涂覆剂供应商，可提供全系列表面涂覆产品，亦可提供新型产品，如EPIG（化学镀钯浸金）、ISIG（浸银浸金）和DIG。他们的研发部门致力开发新产品以及探索解决方案，以满足客户不断变化的需求。
Hofstetter对新DIG工艺的金属丝可键合性进行了全面的研究。
他们研究了金丝在不同温度下键合的一致性和强度，即90~130℃的楔形键合和150℃的第一（球）键合。他们的研究中包括了室温键合。与加热台相比，室温键合的操作窗口较窄。通过优化DIG 表面形貌和超声键合力成功实现了室温键合。这项研究表明：厚度达8 ~12μins（0.2μm~0.3μm）的新DIG工艺，以优化的键合参数能够一致且可重复形成金属丝键合。
厚度为8 ~12μin的DIG表面，粗糙度精细、表面均匀，且处理步骤最少化，只需要标准的清洁和微蚀刻后浸金镀液即可。这与需要清洁剂、微蚀刻剂、催化剂、化学镀镍、化学镀钯和浸金的ENEPIG形成鲜明对比。
全新的DIG优于OSP、浸银、浸锡等传统涂覆工艺。OSP是一种易受损伤的有机可焊性防腐剂，不能接触表面。浸银是一种良好的接触表面，但易发生蠕变腐蚀，有时在IMC表面会形成空洞。浸锡在储存过程中会形成Cu/Sn金属间化合物，在组装时润湿性可能会降低。
目前，新型DIG已实现了商业化，可用于焊接以及铝丝和金丝键合，是细间距图形的理想涂层。由于DIG表面涂层不含镍，因此适合高频应用。
George Milad是Uyemura公司美国客户技术经理。
更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》7月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。
