化镍浸金焊接黑垫之探究与改善

化镍浸金焊接黑垫之探究与改善一、化鎳浸金流行的原因 各種精密元件組裝的多層板類，為了焊墊的平坦、焊錫性改善，焊點強度與後續可靠度更有把握起見，業界約在十餘年前即於銅面逐漸採用化鎳浸金(Electroless Nickel and Immersion Gold;EN/IG)之鍍層，作為各種 SMT 焊墊的可焊表面處理(Solderable Finishing)。此等量產板類有：筆記型電腦之主機板與通訊卡板，行動電話手機板，個人數位助理(PDA)板，數位相機主板與卡板，與攝錄影機等高難度板類，以及電腦週邊用途的各種卡板(Card，是指小型電路板而言)等。據 IPC 的 TMRC 調查指出 ENIG 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。以台灣量產經驗而言，1000l 之化鎳大槽中，單位操作量（Loading Factor）已達 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，經過深入瞭解後計有下面四點：圖 1.此為 Errison 著名手機 T-28 之 HDI 六層板（1+4+1），線寬 3mil 雷射盲孔 5mil，其基頻區共裝了一顆 mini-BGA 及 4 顆 CSP，其 Via in Pad 之墊徑僅 12mil 左右，是1999 被 Prismark 推崇的明星機種。初上市時售價台幣兩萬六，由於競爭激烈及電磁波太強，2001 年已跌價到了 999 元，災情之慘重豈僅是唏噓慨嘆而已。1.1 表面平坦好印好焊，小型承墊獨領風騷 當板面 SMT 的細長方形、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，進而造成熱風或熱氮氣熔焊（Relow）品質的劣化。此與十餘年前盛行的通孔波焊，或後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）或焊點強度（Joint Strength）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並論的。圖 2.由於微小球墊上 ENIG 之焊接不太可靠，加以黑墊又常發生，逼得組裝者對該等難纏的 CSP 微墊只好改採 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？甚至業者還將之改成 Super Solder 先上銲料，更是大材小用其心良苦然而如今手機板上所裝的多顆 mini-BGA 或 CSP，其眾多微墊之焊接，不但讓元件商與組裝者心驚膽跳，PCB 業者更是草木皆兵聞 退 變色(品質不佳退貨賠償)。目前...