选择性化金流程介绍

1、選擇性化金介紹選擇性化金介紹定義定義: : 選擇性化金選擇性化金( (Selective Glod)Selective Glod)簡稱選化簡稱選化, ,即為即為( (Entek+Immersion Gold),Entek+Immersion Gold),是目前業界對印刷電路板是目前業界對印刷電路板( (PCB)PCB)特別是手機板所採用的比較新的一种表面處理特別是手機板所採用的比較新的一种表面處理( (Surface Finished)Surface Finished)方式方式, ,因其表面處理方式部分為因其表面處理方式部分為 化金處理化金處理, ,而其餘為而其餘為ENTEK,ENTEK,故稱

2、為選擇性化金。故稱為選擇性化金。 目前國際上主要的手機制造商目前國際上主要的手機制造商,(,(NOKIA,MOTOROLANOKIA,MOTOROLA等等) )的的PCBPCB設計時均采用此种表面處理方式。設計時均采用此种表面處理方式。選擇性化金介紹選擇性化金介紹PCBPCB常用的表面處理方式常用的表面處理方式1.1. Entek Entek ( (有機保焊處理有機保焊處理) )指裸銅板之指裸銅板之OSP(OSP(OrganicOrganic Solderability PreservativeSolderability Preservative) )處理處理 原為美商公司原為美商公司Enth

3、oneEnthone所開發的護銅皮膜技術，商名簡稱所開發的護銅皮膜技術，商名簡稱為為EntekEntek。係利用係利用Banzotriazo(BTA)Banzotriazo(BTA)有機化學品的槽液，對有機化學品的槽液，對裸銅面裸銅面( (焊墊焊墊) )進行一種透明膜之護銅處理，而達到護銅和可進行一種透明膜之護銅處理，而達到護銅和可焊焊( (易溶於微酸液中易溶於微酸液中) )的雙重目的。的雙重目的。 早期曾在早期曾在IBMIBM之之PCBPCB流程中充作暫時性的護銅劑，品名稱為流程中充作暫時性的護銅劑，品名稱為CU-56CU-56，其改良後的現役商品稱為其改良後的現役商品稱為”Entek Pl

4、us CU-106AEntek Plus CU-106A”，可代替噴錫做為細線薄板的可焊處理層，對降低成本有很大可代替噴錫做為細線薄板的可焊處理層，對降低成本有很大好處。好處。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹 2. Electroless Nickel/ Immersion Gold (EN/IG) 化鎳浸金 許多面積較小或不適於噴錫的板類，經常在裸銅焊墊或焊環上，加做化學許多面積較小或不適於噴錫的板類，經常在裸銅焊墊或焊環上，加做化學鎳與浸鍍金的皮膜，可達到焊接零件的目的外，尚可執行鎳與浸鍍金的皮膜，可達到焊接零件的目的外，尚可執行”接觸接觸”導通導通( (Contact)Contact)，散

5、熱與打線的其他功能，是近年來筆記型電腦板類與手機板類散熱與打線的其他功能，是近年來筆記型電腦板類與手機板類的主要表面處理皮膜。的主要表面處理皮膜。 不過因其焊點強度與可靠度時常出問題，目前手機板許多焊點已改成了不過因其焊點強度與可靠度時常出問題，目前手機板許多焊點已改成了OSPOSP有機保焊劑處理，而只在按鍵或圍牆基地上改採用選擇性的有機保焊劑處理，而只在按鍵或圍牆基地上改採用選擇性的EN/IGEN/IG了了。 至於至於”浸鎳金浸鎳金”的生長，則是一種無須還原劑的典型的生長，則是一種無須還原劑的典型”置置換換”( (Replacement)Replacement)反應，也就是說當反應，也就是說

6、當”化學鎳表面化學鎳表面”進入浸金槽液中時，進入浸金槽液中時，在鎳層被溶解拋出兩個電子的同時，其在鎳層被溶解拋出兩個電子的同時，其”金層金層”也隨即自鎳表面取得電子也隨即自鎳表面取得電子而沉積在鎳金屬上。一旦鎳表面全被金層所蓋滿後，金層的沉積反應逐漸而沉積在鎳金屬上。一旦鎳表面全被金層所蓋滿後，金層的沉積反應逐漸停止，很難增加到相當的厚度，至於另一系列停止，很難增加到相當的厚度，至於另一系列”厚化金厚化金”，則還須強力的，則還須強力的還原劑方可使金層逐漸加厚。還原劑方可使金層逐漸加厚。 一般而言，化鎳層厚度幾乎可以無限增長，實用規格以一般而言，化鎳層厚度幾乎可以無限增長，實用規格以150200

7、150200u u”為宜，為宜，而浸鍍金層的厚度則以而浸鍍金層的厚度則以2525u u”而已，厚化金有時可達而已，厚化金有時可達20302030u u”，當然價格也當然價格也就另當別論了。就另當別論了。選擇性化金介紹選擇性化金介紹3. Hot Air Solder Leveling (HASL) Hot Air Solder Leveling (HASL) 噴錫 是將印過綠漆半成品的板子浸在溶錫液體中，使其孔壁是將印過綠漆半成品的板子浸在溶錫液體中，使其孔壁及裸銅焊墊上沾滿銲錫，接著立即自錫池中提出，再以高及裸銅焊墊上沾滿銲錫，接著立即自錫池中提出，再以高壓的熱風自兩側用力將孔中的填錫吹出，但

8、仍使孔壁及板壓的熱風自兩側用力將孔中的填錫吹出，但仍使孔壁及板面都能沾上一層有助於焊接的銲錫層，此種製程稱為面都能沾上一層有助於焊接的銲錫層，此種製程稱為”噴噴錫錫”，業界又有直譯為，業界又有直譯為”熱風整平熱風整平”。 由於無鉛由於無鉛( (Lead Free)Lead Free)焊接的環保壓力，致使焊接的環保壓力，致使20042004年之年之後的電子工業中將不允許再有毒的鉛存在，故噴錫勢必遭後的電子工業中將不允許再有毒的鉛存在，故噴錫勢必遭到淘汰。到淘汰。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹Immersion Gold的不足之處:1,焊接（焊接（SolderingSoldering） 事實上板面

9、化鎳金所形成的焊點（事實上板面化鎳金所形成的焊點（Solder JointSolder Joint），），其對其對零件之焊接（零件之焊接（SolderingSoldering）強度（強度（StrengthStrength）幾乎全都建築在幾乎全都建築在鎳層表面上，鍍金之目的只是讓鎳面在空氣中受到保護不致鈍鎳層表面上，鍍金之目的只是讓鎳面在空氣中受到保護不致鈍化或氧化，維持起碼的焊鍚性（化或氧化，維持起碼的焊鍚性（SolderabilitySolderability）而已。金層而已。金層本身完全不適合焊接，其焊點強度也非常不好。本身完全不適合焊接，其焊點強度也非常不好。 在高溫焊接的瞬間，黃金早已

10、與鍚組成不同形式的介面在高溫焊接的瞬間，黃金早已與鍚組成不同形式的介面合金共化物（合金共化物（IMC,IMC,如如AuSn,AuSnAuSn,AuSn2 2,AuSn,AuSn4 4等）而逸走，因而真等）而逸走，因而真正的焊點基礎都是著落在鎳面上，焊點的強弱與金無關。也就正的焊點基礎都是著落在鎳面上，焊點的強弱與金無關。也就是說銲鍚（是說銲鍚（SolderSolder）中的純鍚（中的純鍚（TinTin），），會與純鎳形成會與純鎳形成NiNi3 3SnSn4 4的的IMCIMC（Intermstallic CompoundIntermstallic Compound）。）。薄薄的金層會在很短時薄

11、薄的金層會在很短時間內快速散走，溜入大量的銲鍚中。金層根本無法形成可靠的間內快速散走，溜入大量的銲鍚中。金層根本無法形成可靠的焊點，而且金層越厚時溶入銲鍚中也越多，反而使整體焊點強焊點，而且金層越厚時溶入銲鍚中也越多，反而使整體焊點強度為之變脆變弱度為之變脆變弱 選擇性化金介紹選擇性化金介紹2,硬度（硬度（HardnessHardness）與打線（與打線（Wire BondWire Bond） 化學鎳本身約含磷份化學鎳本身約含磷份6%10%6%10%，此磷含量會影響到硬度。若此，此磷含量會影響到硬度。若此化學鎳金層當成打線（化學鎳金層當成打線（Wire BondWire Bond）的基地時，則

12、鎳層的的基地時，則鎳層的硬度頗具關鍵性。硬度不足加上打線的高溫，會使得板材軟硬度頗具關鍵性。硬度不足加上打線的高溫，會使得板材軟化中（超過化中（超過TgTg）用力壓下打成扁點（用力壓下打成扁點（Wedge BondWedge Bond）時，時，其所亟需的支撐力難免會有所欠缺，進而使得對結合強度其所亟需的支撐力難免會有所欠缺，進而使得對結合強度（Bond StrengthBond Strength）的拉力試驗無法及格。的拉力試驗無法及格。 一般焊接用途的化鎳層並不講究硬度，但汽車零件中某些一般焊接用途的化鎳層並不講究硬度，但汽車零件中某些指定鍍化學鎳而要求耐磨者，則對硬度絲毫不能含糊。目前指定鍍

13、化學鎳而要求耐磨者，則對硬度絲毫不能含糊。目前開發的鎳鈀金三合一化學鍍層，在打線方面的效果要比開發的鎳鈀金三合一化學鍍層，在打線方面的效果要比現行的鎳金雙層更好。現行的鎳金雙層更好。選擇性化金介紹選擇性化金介紹3,疏孔度（疏孔度（PorosityPorosity） 由於浸金之厚度很薄，難免會有疏孔（由於浸金之厚度很薄，難免會有疏孔（PorePore）存在，致使底鎳存在，致使底鎳未被完全保護。一旦停留在濕氣環境中稍久，則將產生賈凡尼未被完全保護。一旦停留在濕氣環境中稍久，則將產生賈凡尼效應（效應（Galvanic EffectGalvanic Effect）式的電化學腐蝕。也就說當疏孔面式的電化

14、學腐蝕。也就說當疏孔面對電解質環境時，黃金層將扮演高貴而不腐蝕的陰極角色，對電解質環境時，黃金層將扮演高貴而不腐蝕的陰極角色，但卻強迫底鎳層扮演加速腐蝕的陽極倒霉份子。一般但卻強迫底鎳層扮演加速腐蝕的陽極倒霉份子。一般EN/IGEN/IG層根本無法通過硝酸蒸氣對疏孔的檢驗法（層根本無法通過硝酸蒸氣對疏孔的檢驗法（IPC-TM-IPC-TM-650,2,3,24,2650,2,3,24,2），），但卻可採用紅血鹽試紙法（但卻可採用紅血鹽試紙法（Potassium Potassium FerricyanideFerricyanide）去檢測疏孔所出現的藍點。在去檢測疏孔所出現的藍點。在100100

15、倍放大觀察下倍放大觀察下，良好的化鎳浸金層，其所出現的藍點不可超過，良好的化鎳浸金層，其所出現的藍點不可超過10 10 pores/mmpores/mm2 2。 惡劣環境放置太久造成鎳鏽自疏孔向外冒出時，將會使得焊惡劣環境放置太久造成鎳鏽自疏孔向外冒出時，將會使得焊鍚性變差。且該種鎳鏽也無法被一般助焊劑所能清除，即使勉強鍚性變差。且該種鎳鏽也無法被一般助焊劑所能清除，即使勉強將零件腳焊接在有問題的化學鎳金焊墊上，也是一拉就將零件腳焊接在有問題的化學鎳金焊墊上，也是一拉就掉根本未焊牢，因其間並未形成掉根本未焊牢，因其間並未形成IMCIMC之故，只是一種冷焊或假焊之故，只是一種冷焊或假焊而已。而已

16、。 選擇性化金介紹選擇性化金介紹4,4,高頻訊號（高頻訊號（High Frequency SignalHigh Frequency Signal） 微波通信機器或高頻電子產品（10 GHz以上）中，其所用電路板最好不要鍍EN/IG，也不要採用電鍍鎳。因在集膚效應（Skin Effect）下，高頻訊號絕大部份是經導線的表皮所傳輸的。銅的電阻係數最低（1.7m W cm），電鍍鎳不好（7.4m W cm），而化學鎳更差（5590m W cm），故鎳層會造成高頻訊號（Signal）能量方面的損失（Signal Loss），不可不事先考慮。若必須鍍鎳時其厚度也應低於2.5m m（100m in），以減

17、少功能方面的異常，一般業者對比瞭解者不多。選擇性化金介紹選擇性化金介紹選擇性化金的出現選擇性化金的出現 上面提到的三种上面提到的三种PCB的表面處理方式是目的表面處理方式是目前較常用的前較常用的,但由環保問題但由環保問題,噴錫將會被較少使噴錫將會被較少使用用,所以目前所以目前PCB(手機板手機板)的表面處理方式主要的表面處理方式主要是以是以OSP和和EN/IG為主。但是由於化金板的焊為主。但是由於化金板的焊點強度性與可靠度常出問題。點強度性與可靠度常出問題。選擇性化金介紹選擇性化金介紹制作流程制作流程選化乾膜選化乾膜防防 焊焊曝曝 光光顯顯 影影去去 膜膜化化 金金成成 型型ENTEK選擇性化

18、金介紹選擇性化金介紹3.2 3.2 美國美國ITRIITRI（互連技術研究協會）針對互連技術研究協會）針對ENIGENIG的專案研究（略）的專案研究（略）3.2.4 3.2.4 美國美國ITRIITRI化鎳浸金專案研究的結論（化鎳浸金專案研究的結論（20012001年年3 3月月) ) 1.1.假設載板與組裝之焊墊與錫球之品質，彼此都相同而暫不加以考慮時，假設載板與組裝之焊墊與錫球之品質，彼此都相同而暫不加以考慮時， 則其銲點強度與可靠度將直接與則其銲點強度與可靠度將直接與IMCIMC本身的強度有關。由於噴錫與本身的強度有關。由於噴錫與OSP OSP 製程在焊接中所形成的製程在焊接中所形成的IMCIMC為為Cu6Sn5Cu6Sn5，且又未遭其它不純金屬（如金、銀且又未遭其它不純金屬（如金、銀 等）的熔入而污染，故所表現出的強度自然最好。等）的熔入而污染，故所表現出的強度自然最好。2.2.至於浸銀或浸錫兩種製程仍屬資淺，極薄的浸銀層（至於浸銀或浸錫兩種製程仍屬資淺，極薄的浸銀層（2-4 2-4 m m）在焊接過程在焊接過程 中將迅速溶入銲錫而消