使用镍钯金的原因_镍钯金的优点-电子发烧友网

前言

电子产品一直趋向轻薄短小、更高的运行速度，包含更多功能。为了达到以上要求，电子封装行业一直致力于开发更先进的封装方法，既提高单板上器件的密度，又将多种功能组合成单个高密度封装。

封装和互连密度的增加推动了组装方法从通孔技术（THT）到表面贴装技术（SMT）的发展，并且导致更多地使用引线键合将芯片连接到基板。小的互连间距和芯片级封装（CSP）的使用使得器件密度增加，而多芯片模组（MCM）/系统级封装（SiP）使得在同一封装上嵌入更多功能从不可能变成现实。

半导体工业多年来通过减小芯片尺寸来提高器件的性能时，对于电子系统中的芯片须通过封装彼此互联这一事实关注较少。大规模I/O及讯号传输质量的要求，使封装成为半导体工业的重要考虑因素。为了满足封装工艺要求，实现可靠的连接，无论IC封装内实现互连的基板或者器件二级封装互联的PCB，线路板的表面处理技术都尤为重要。

本文描述了影响互连可靠性的关键因素，尤其侧重金线键合应用的表面处理特性。

表面处理金线键合的选择

虽然电镀镍金提供了优异的金线键合的性能，但它存在三个主要缺点，每个缺点都阻碍其在前沿应用中使用：

需要相对较高的金层厚度，工艺成本很高。

厚金层容易产生脆弱的锡-金金属间化合物（IMC），焊点之可靠性降低。为了增加焊点之可靠性，可在需要焊锡的地方使用不同的表面处理，然而却会增加额外的工艺成本。

电镀工艺需要使用电镀线，限制了封装载板的设计自由度和布线密度。

电镀镍金的这些限制为化学镀的选择提供了空间。化学镀的技术包括化学镀镍浸金（ENIG），化学镀镍化学镀金（ENEG）及化学镀镍钯浸金（ENEPIG）。

在这三种选择中，ENIG是基本上不用考虑的，因为它不具有高可靠性金线键合特性（尽管它已被用于一些低端消费产品中），而ENEG具有和电镀镍金同样高的生产成本，在工艺方面亦充满复杂挑战。

虽然化学镀镍钯浸金（ENEPIG）最初是在20世纪90年代末出现的，但其市场接受度却被2000年左右钯金属价格的波动推迟所推迟（2000年时，钯金属价格被炒到不合理的高位）。但是ENEPIG可以满足许多新的封装应用，满足可靠性需求，同时满足无铅/ROHS要求，近年市场需求呈现强劲增长。

除了在封装可靠性的优势上，ENEPIG的成本则是另一优势。近年金价上升超过US$800/oz，要求电镀厚金的电子产品便很难控制成本。而钯金属的价格（US$300/oz）相对于金价来说远低于一半，用钯代替金则有明显优势。

表面处理的比较

目前适合细小引脚的QFP/BGA器件的线路板，主要有4种无铅表面处理

化学浸锡（ImmersionTin）

化学浸银（Immersionsilver）

有机焊锡保护剂（OSP）

化学镀镍浸金（ENIG）

下表列举出这4种表面处理跟ENEPIG的对比。在这4种表面处理中，没有一种表面处理能同时满足无铅组装工艺的所有需求，尤其是当考虑到多重再流焊能力、组装前的耐储时间及金线键合能力。相反，ENEPIG却有优良耐储时间，焊点可靠度，金线键合能力和能够作为按键触碰表面，有明显优势。而且ENEPIG在最后置换金的沉积反应中，化学镀钯层会保护镍层防止被置换金过度腐蚀。

表1–不同表面处理性能之比较