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化镍浸金量产之管理与解困
台湾上村公司研发部经理周政铭
TPCA 技术顾问白蓉生
一、前言
化镍浸金(ENIG)大批量生产之自动联机可分为三大部份:
(1)前处理:绿漆后之刷磨、微蚀(或酸洗)、水洗、吸水滚轮与热风吹干之
水平联机,将烤绿漆造成待镀铜面的过度氧化物,进行机械法为主化学为辅之
彻底清除。
(2)本制程:逐槽上下进出操作,自脱脂起至金回收与水洗,共约十站。
(3)后处理:又改回水平联机,含冷水冲洗、纯水漂净、与吸水滚轮,热风快
速吹干及彻底再吹冷等。
然后再进入后段流程;如印白字(目前已有先印 UV 型白字,并稍加烤硬以增
强耐化性)与切外形及品检,之后还须再联机水洗与烘干,才能包装出货。
图 ENIG 的自动生产线,都是出自台湾本土的供货商;右
为竞铭公司左为巨基公司之设备。依配件与产能的不同,造价约自台币
200-400 万不等。
由于上述之前处理,本线与最后工作等三段,不一定是在同一厂地同一时
间所进行,故其运输与暂存之动作皆应尽量避免潮湿(如小孔内的湿气)与高
温,以减少后续底镍层的继续劣化(Degradation)。
本文将从三段式自动联机的实务管理说起,再分别引申到三大品质问题
(露铜、长胖与变色)的现象、原因,与影响等深入说明,并同时提出有效的
解困办法,希望对业者在实务上有所帮助。
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二、上游制程及前处理
ENIG 的直接前制程是绿漆(S/M)工程,但影响到孔环或焊垫“长胖”
(Extraneous plating)与某些长垫方垫“露铜”(Skip plating)的原因,
却要追溯到更上游的蚀刻成线、剥锡铅、与绿漆的显像(Developing)等步骤,
现逐一说明之。
蚀刻不良──ENIG 长胖
上游成线蚀刻进行时,若铜箔棱线踏入板面树脂太深者,蚀
刻后密集焊垫边缘根部附近的板材中,可能还留有残铜碎瘤。一
直要到 ENIG 后才可能发现垫边长胖或局部突出等恶性扩张,此
时不但要追究蚀刻制程,甚至还要远溯到压合与铜箔去。另外要
注意的是,蚀刻后线边垫边之上缘,是否出现不良的“悬边”
(Overhang),这种随时会断的鬼东西经常会带来麻烦。
图 ,原因出自铜瘤的残
存与三大参数过高所致。上二图为俯视图,下二图为断层切片图。
剥锡不良──ENIG 露铜
蚀刻成线后的剥锡铅(或剥纯锡)也要小心,须注意其电镀
铜表面,是否尚留有剥除未尽的浅灰色 IMC 存在。果真如此,则
各种刷磨与酸咬都奈何不了他,最后恐将难逃露铜的宿命。因铜
面上一旦有 Zn、Cd、Pb、Sb、Bi、S、Cr 等“毒药”之残迹时,
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都将强力抑制化镍皮膜的生长,其中尤以锡(Sn)、铅(Pb)、
与硫(S)等经常会出现在板面的铜垫上,去除未尽时即有可能
露铜,而铬(Cr)甚至只要 2-3ppm,化镍皮膜的生长就会打烊。
NPTH 孔壁钯层钝化之硫醇残迹──ENIG 露铜
现行的 NPTH 做法,已经不再逐一塞入小辣椒以节人力。代
而起之的是在一次全面镀铜后贴干膜时,顺便将 NPTH 也都一并
蒙上,于是二铜锡铅与蚀刻后,虽然各 NPTH 的孔内已被咬得全
无铜壁,但化铜前阴魂不散的钯层,却丝毫无损不动如山。
这种板子一旦进入 ENIG 之中,其不该上镍上金的非通孔,
对于 ENIG 的接纳却丝毫不逊正常焊垫甚至过之,不免令人为之
气结。
图 ,若非槽液整体活性不足,即可能是
单独垫面负电性尚不够强,或铜垫表面已遭污染所致。
于是剥锡铅之前只好先将板子浸泡一种硫醇槽液,以钝化掉
NPTH 孔内的钯层,而于后来 ENIG 之际不再作怪。不幸的是硫醇
处理后冲洗不洁时,难免就会带硫进入剥锡铅槽,使得剥后的铜
垫或侧缘也多少沾上了硫。铜面的硫是化镍反应的死对头之一,
因而想要彻底防止露铜就难上加难了。
绿漆品质不良──ENIG 露铜
绿漆本身的耐化性(Chemical Resistance)要够好,才能
耐得住 ENIG 高温长时间