【smt资料】化镍浸金(化金板)焊接黑垫之探究与改善

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1、化镍浸金焊接黑垫之探究与改善（上篇） 一、化镍浸金流行的原因　　各种精密组件组装的多层板类，为了焊垫的平坦、焊锡性改善，焊点强度与后续可靠度更有把握起见，业界约在十余年前即于铜面逐渐采用化镍浸金(ElectrolessNickelandImmersionGold;EN/IG)之镀层，作为各种SMT焊垫的可焊表面处理(SolderableFinishing)。此等量产板类有：笔记本电脑之主板与通讯卡板，移动电话手机板，个人数字助理(PDA)板，数字相机主板与卡板，与摄录像机等高难度板类，以及计算机外设用途的各种卡板(Card，是指小型电路板而言)等。据IPC的TMRC调查指出ENIG

2、在1996年只占PCB表面处理的2%，但到了2000年时却已成长到了14%了。以台湾量产经验而言，1000l之化镍大槽中，单位操作量（LoadingFactor）已达1.5ft2/gal（360cm2/L），工作忙碌时两三天就需要换槽。ENIG之所以在此等困难板类大受上下游欢迎的原因，经过深入了解后计有下面四点：图1.此为Errison著名手机T-28之HDI六层板（1+4+1），线宽3mil雷射盲孔5mil，其基频区共装了一颗mini-BGA及4颗CSP，其ViainPad之垫径仅12mil左右，是1999被Prismark推崇的明星机种。初上市时售价台币两万六，由于竞争激烈及电

3、磁波太强，2001年已跌价到了999元，灾情之惨重岂仅是唏嘘慨叹而已。1.1表面平坦好印好焊，小型承垫独领风骚　　当板面SMT的细长方形、或圆形、或方形之焊垫越来越多、越密、越小时，熔锡与喷锡处理垫面之高低不平，造成锡膏印刷不易与零件踩脚困难，进而造成热风或热氮气熔焊（Relow）品质的劣化。此与十余年前盛行的通孔波焊，或后来垫面还够大时的锡膏熔焊等皆大异其趣。彼时之垫面喷锡处理，无论在焊锡（Solderablity）或焊点强度（JointStrength）方面，均非其他可焊处理之所能望其项背。良好的ENIG平均可耐到3次的高温焊接，目前也是浸银或浸锡处理所无法相提并论的。图2.由

4、于微小球垫上ENIG之焊接不太可靠，加以黑垫又常发生，逼得组装者对该等难缠的CSP微垫只好改采OSP皮膜，板价不断下降，做法反倒更难，如此HDI高科技有何荣耀可言？甚至业者还将之改成SuperSolder先上焊料，更是大材小用其心良苦。 　　然而如今手机板上所装的多颗mini-BGA或CSP，其众多微垫之焊接，不但让组件商与组装者心惊胆跳，PCB业者更是草木皆兵闻退变色(质量不佳退货赔偿)。目前手机板上一般行情的CSP(此芯片级封装品系指垫距Pitch在0.8mm以下之BGA)，其圆型承垫之Pitch仅30mil，而垫径更只有14mil而已；而且小型QFP长方焊垫的垫宽更已窄到了只

5、有8mil，如此狭小垫面上所印的精密锡膏，如何能容忍先前喷锡的高低不平?　　均匀平坦的可焊处理层，当然不是只有ENIG而已，曾经量产者尚有OSP有机保焊处理，浸锡处理（ImmersionTin；最近已出现量产之规模，后效如何尚待观察），化镍浸钯金处理，甚至化学浸锡或化学锡铅等处理。其中除了OSP外，其他多半由于制程不稳或后患太多而无法成其气候，实务上当然根本不是化镍浸金的对手。且OSP的耐久性与抗污性又不如化镍浸金，而免洗锡膏中活性甚弱的助焊剂，是否在焊前瞬间能及时除去OSP之老化皮膜，而能顺利沾锡焊妥者亦大有问题。图3.左为三四年前赫赫有名计算机心脏CPU，其FC式P-3封装载板

6、腹底植针焊接之基垫情形。中为较后版本的P-3载板腹面已完成植针与18颗解耦合电容器SMT焊接之画面。右为功能更强面积更小的P-4，其尚未植针与焊接电容的腹面。注意，此等FC载板之覆晶正背面中央，小小立锥之地竟然挤进400-1000颗的焊锡凸块，做为大号芯片的颠覆焊紧作用。于是双面ENIG之皮膜，共经正面印膏与熔成凸块，下游客户的覆晶焊接，及腹面焊接植针与电容器的贴焊等；至少须经三次以上的高温考验。任何毫厘疏失所造成的恐怖后果，绝不是割地赔款所能善罢罢休的。当然其ENIG动则弃槽之严酷管理，也只有这种单价5-9美元的量产载板才能玩得下去。此低单价高阶品的量产，早已不是养尊处优吃香喝辣

7、的老外们所能染指，吃苦耐劳的台湾人，才正是价廉物美计算机普及的幕后功臣。 　　除了上述的一般焊接外，ENIG之垫面当然也可做为FC封装板的球脚之植球基地，或锡膏成半球后的凸块（Bump）承垫。1.2垫面之接触导通一向优异别无分号　　手机板除需零件焊接外，有些垫面还要执行摁键导通，黄金不生锈正是ContactConnection的最佳候选。手机板的此种摁键(KeyPad)做法，与LCD-TFT模块板上的ACF压着垫等不管是直接布局在主板上，或是另采极薄的双面硬板或软板之