【smt資料】化鎳浸金(化金板)焊接黑墊之探究與改善

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1、化鎳浸金焊接黑墊之探究與改善（上篇）?一、化鎳浸金流行的原因　　各種精密組件組裝的多層板類，為了焊墊的平坦、焊錫性改善，焊點(diǎn)強(qiáng)度與后續(xù)可靠度更有把握起見，業(yè)界約在十余年前即于銅面逐漸采用化鎳浸金(ElectrolessNickelandImmersionGold;EN/IG)之鍍層，作為各種SMT焊墊的可焊表面處理(SolderableFinishing)。此等量產(chǎn)板類有：筆記本電腦之主板與通訊卡板，移動電話手機(jī)板，個人數(shù)字助理(PDA)板，數(shù)字相機(jī)主板與卡板，與攝錄像機(jī)等高難度板類，以及計算機(jī)外設(shè)用途的各種卡板(Card，是指小型電路板而言)等。據(jù)IPC的TMRC調(diào)查指出ENIG

2、在1996年只占PCB表面處理的2%，但到了2000年時卻已成長到了14%了。以臺灣量產(chǎn)經(jīng)驗而言，1000l之化鎳大槽中，單位操作量（LoadingFactor）已達(dá)1.5ft2/gal（360cm2/L），工作忙碌時兩三天就需要換槽。ENIG之所以在此等困難板類大受上下游歡迎的原因，經(jīng)過深入了解后計有下面四點(diǎn)：圖1.此為Errison著名手機(jī)T-28之HDI六層板（1+4+1），線寬3mil雷射盲孔5mil，其基頻區(qū)共裝了一顆mini-BGA及4顆CSP，其ViainPad之墊徑僅12mil左右，是1999被Prismark推崇的明星機(jī)種。初上市時售價臺幣兩萬六，由于競爭激烈及電

3、磁波太強(qiáng)，2001年已跌價到了999元，災(zāi)情之慘重豈僅是唏噓慨嘆而已。1.1表面平坦好印好焊，小型承墊獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷　　當(dāng)板面SMT的細(xì)長方形、或圓形、或方形之焊墊越來越多、越密、越小時，熔錫與噴錫處理墊面之高低不平，造成錫膏印刷不易與零件踩腳困難，進(jìn)而造成熱風(fēng)或熱氮?dú)馊酆福≧elow）品質(zhì)的劣化。此與十余年前盛行的通孔波焊，或后來墊面還夠大時的錫膏熔焊等皆大異其趣。彼時之墊面噴錫處理，無論在焊錫（Solderablity）或焊點(diǎn)強(qiáng)度（JointStrength）方面，均非其他可焊處理之所能望其項背。良好的ENIG平均可耐到3次的高溫焊接，目前也是浸銀或浸錫處理所無法相提并論的。圖2.由

4、于微小球墊上ENIG之焊接不太可靠，加以黑墊又常發(fā)生，逼得組裝者對該等難纏的CSP微墊只好改采OSP皮膜，板價不斷下降，做法反倒更難，如此HDI高科技有何榮耀可言？甚至業(yè)者還將之改成SuperSolder先上焊料，更是大材小用其心良苦。?　　然而如今手機(jī)板上所裝的多顆mini-BGA或CSP，其眾多微墊之焊接，不但讓組件商與組裝者心驚膽跳，PCB業(yè)者更是草木皆兵聞退變色(質(zhì)量不佳退貨賠償)。目前手機(jī)板上一般行情的CSP(此芯片級封裝品系指墊距Pitch在0.8mm以下之BGA)，其圓型承墊之Pitch僅30mil，而墊徑更只有14mil而已；而且小型QFP長方焊墊的墊寬更已窄到了只

5、有8mil，如此狹小墊面上所印的精密錫膏，如何能容忍先前噴錫的高低不平?　　均勻平坦的可焊處理層，當(dāng)然不是只有ENIG而已，曾經(jīng)量產(chǎn)者尚有OSP有機(jī)保焊處理，浸錫處理（ImmersionTin；最近已出現(xiàn)量產(chǎn)之規(guī)模，后效如何尚待觀察），化鎳浸鈀金處理，甚至化學(xué)浸錫或化學(xué)錫鉛等處理。其中除了OSP外，其他多半由于制程不穩(wěn)或后患太多而無法成其氣候，實(shí)務(wù)上當(dāng)然根本不是化鎳浸金的對手。且OSP的耐久性與抗污性又不如化鎳浸金，而免洗錫膏中活性甚弱的助焊劑，是否在焊前瞬間能及時除去OSP之老化皮膜，而能順利沾錫焊妥者亦大有問題。圖3.左為三四年前赫赫有名計算機(jī)心臟CPU，其FC式P-3封裝載板

6、腹底植針焊接之基墊情形。中為較后版本的P-3載板腹面已完成植針與18顆解耦合電容器SMT焊接之畫面。右為功能更強(qiáng)面積更小的P-4，其尚未植針與焊接電容的腹面。注意，此等FC載板之覆晶正背面中央，小小立錐之地竟然擠進(jìn)400-1000顆的焊錫凸塊，做為大號芯片的顛覆焊緊作用。于是雙面ENIG之皮膜，共經(jīng)正面印膏與熔成凸塊，下游客戶的覆晶焊接，及腹面焊接植針與電容器的貼焊等；至少須經(jīng)三次以上的高溫考驗。任何毫厘疏失所造成的恐怖后果，絕不是割地賠款所能善罷罷休的。當(dāng)然其ENIG動則棄槽之嚴(yán)酷管理，也只有這種單價5-9美元的量產(chǎn)載板才能玩得下去。此低單價高階品的量產(chǎn)，早已不是養(yǎng)尊處優(yōu)吃香喝辣

7、的老外們所能染指，吃苦耐勞的臺灣人，才正是價廉物美計算機(jī)普及的幕后功臣。?　　除了上述的一般焊接外，ENIG之墊面當(dāng)然也可做為FC封裝板的球腳之植球基地，或錫膏成半球后的凸塊（Bump）承墊。1.2墊面之接觸導(dǎo)通一向優(yōu)異別無分號　　手機(jī)板除需零件焊接外，有些墊面還要執(zhí)行摁鍵導(dǎo)通，黃金不生銹正是ContactConnection的最佳候選。手機(jī)板的此種摁鍵(KeyPad)做法，與LCD-TFT模塊板上的ACF壓著墊等不管是直接布局在主板上，或是另采極薄的雙面硬板或軟板之