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直接化学镀镍工艺方法对镍层表面形态的影响

发表时间:2019-08-08 10:12

近年来,跟着半导体输入端子数量的添加,基板向旁边面端子的多腿化及信号线距离微细化的开展。多腿化的趋势使QFP(Quad Flat Package)结构盘间的节距狭小化制作的难度添加,特别是面阵列端子(面端子)化的需求,BGA(Ball Grid Array)结构的超小型化封装的开发。超小型化封装端子的表面处理的外部引出线需求添加合适的化学镀金/化学镀镍。化学镀金或电镀金的工艺办法比较而言,关于独立的电路图形上表面处理是适用的,镀层的厚度能够依据需求添加,这一点对错常有利的。
    一般铜导体图形是选用以次盐作复原剂化学镀镍,而铜与次氧化反响是没有催化活化行为的,这就需求选用钯作为催化剂。该工艺办法就是将基板浸入稀的钯溶液,当铜导体图形上浸有催化剂钯后,就能够施行化学镀镍的工艺程序。可是,关于超高密度配线的基板该工艺办法是否适用,还要看对钯催化剂的挑选,因为当基板浸入催化溶液时,导体图形间的树脂上也会一起吸附,化学镀镍进程中会堆积在图形间的树脂上面,这样一来就会发作质量问题。
  这就需求处理挑选性分出的技术问题,铜导体经过催化活化,选用复原剂为DMAB(二甲胺化硼)和稀的化学镀镍溶液,承认其挑选性堆积是有用的。经过化学镀镍+金的电镀处理的基板,与电镀法镀出的镀层比较,其焊接强度就比较低。其主要原因是由镍粒子粒界被腐蚀反常,镍层中的富磷层构成以及锡-镍-磷合金层的构成。现在的问题是对镍层中含磷量的含有率操控,使进程中不会发作部分腐蚀,具有适用性的工艺对策是有用的。
    研讨标明,化学镀镍层表面形状即分出形状,是受催化活化处理的影响而改变,因而也就会直接影响焊料的焊接强度。所以,提出运用钯催化活化而不挑选镍的分出程序的有用性。
  镀覆处理工艺条件,首先是对基板挑选性分出的点评,覆铜箔层压板上的表面实验图形构成。实验用的PGA(Pin Grid Array)基板(板厚度为0.4mm、导线宽度为100μm、线距离为100μm、导体厚度为9μm)。依据基板表面状况,进行前处理,在65℃碱液中处理1分钟,在室温条件下进行酸活化1分钟。然后选用两种工艺处理办法进行化学镀镍。一种工艺办法,铜导体经催化处理后上面附有催化物钯,再进行化学镀镍,这是本来的工艺办法(工艺进程中含有催化活化一步);另一种工艺办法,所运用的钯催化活化处理液中含有氯化钯(0.05g/dm2)和少数络合剂,温度为25℃,处理1分钟然后施行化学镀镍。此镀液选用DMAB为复原剂和稀的化学镀镍溶液,所以镍堆积在铜导体图形上构成均匀的镍层。这是靠本身的催化活化效果堆积镍。此种工艺办法后来称之直接化学镀镍。镍堆积用的镀液为含有六个水的硫酸镍(0.9g/dm2),DMAB(3.0g/dm2)和少数的添加剂,温度为45℃、施行1分钟的处理。在这个工艺中,化学镀镍层的厚度约5μm。化学镀镍液的组成和操作条件见表1所示。化学镀镍溶液中,运用次钠为复原剂,用硫酸和调理镀液的pH值到5.5。
  经过上述实验,将镀镍后的基板,用放大镜来调查基板上铜导体图形间树脂上的分出状况。
  焊料球焊接强度测定,焊料球焊接强度的实验基板,基板厚为0.6mm在树脂层上焊盘直径为0.65mm,节距为1.27mm。基板表面焊盘的处理工艺化学镀镍条件与上述2.1规则的工艺条件相同,然后再在酸系化学镀金溶液中镀金厚度为0.05μm。化学镀金溶液化金(1)钾、柠檬酸钾和EDTA钢,pH值6.0、镀液温度为85℃工艺条件下,镀5分钟。
  焊接强度的测定是选用焊料球焊接强度进行拉脱强度实验和部分焊料球焊接剪切强度实验并行进行强度测定。焊盘的直径0.76mm,焊料球成分(Sn63%、Pb37%)RMA(RosinMildActivated),运用助熔剂对焊接处进行活化处理以进步焊接可靠性,焊料球焊接的工艺条件是预热温度150℃,加热温度230℃。尔后,测定设备用全能型熔合线测验仪5000,焊料球焊接拉伸实验的实验速度300μm/s、焊料球焊接的剪切实验其实验速度为200μm/s来测定。
  镀层的表面状况调查,调查基板表面镀层的形状,用的是PGA基板和经过蒸腾构成的0.5μm厚的铜膜的基板。从PGA基板表面所调查到的呈现出高低不平,细小的表面形状和所调查到的膜片基板表面是不同的。实验基板与2.1实验条件选用的是相同的,进行化学镀镍,并运用实验样品进行调查。镀层的表面状况选用扫描电子显微镜(SEM)和原子结构显微镜(AFM)进行调查。别的,镀层组成分析选用俄歇电子分光法(AES)。

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