【IPC-7095C】_BGA设计与组装工艺的实施_（IPC标准）.pdf - 第58页
5.3.3.3 化学镍 / 钯 / 浸 ⾦（ EEPIG ） 除 了在 镍 层 之 后 而在 最后金层 之前 使用 了 钯 金属层 沉 积 之 外 ，化 学 镀镍 / 化 学 镀钯 / 浸 金 工艺与 EIG 类 似 。 钯 金属层 远 比金 硬 ，为表面 处理 的 金属线 键合 提 供 了 额 外 的强 度 并对 防 止 位 于底 部的 镍 遭 到 氧 化。 EEPIG 结构 如 图 5-9 所示。 EEPIG 并 非 所有 …
的暴露镍表面是光滑的，外观颜色从灰色变到
黑色，这是术语“黑焊盘”的由来（见图5-6和
5-7）。由电子扫描显微分析SEM可明显看到类似
于“龟裂”的镍结节状结构。通过EDX能谱仪
的分析，可发现高含量的磷和镍以及低含量的
锡。出现“黑焊盘”的 情 况 其 实并不十 分 普
遍，无需反对将化学镀镍/浸金用作表面处理。
使用这种表面处理的PCB组装厂应该知道这个
潜在问题，学会如何识别并采取纠正措施。
最近分析表明即便没有出现过度侵蚀，焊点的
界面断裂也是发生于镍-锡金属间化合物层和
BGA焊球之间，或发生在高应变／应变率的条
件下。失效已发生在实验室各种试验条件下包括
弯曲、机械冲击和热循环试验。数据表明增加
应变率可将失效模式转变为焊点的界面断裂。
因此如果应变率足够高，即使应变减少也有可
能发生界面 断裂。目前没有行业规范对已组装
BGA（在各种表面处理的PCB板上）进行机械
强度的定量评估。
5.3.3.2 电解镀镍/电镀⾦ 另外一种镍/金组合
方式为电解镍/电镀金表面处理。这种电镀与之
前提过的相类似，但
有与化学镀镍/浸金不同的
晶粒结构，且不会出现“黑焊盘”焊点断裂现
象。电解镀镍/电镀金工艺在图形电镀之后且大
多在阻焊膜施加之前，因此会带来一些表面污
染的风险。在电解镀镍/电镀上施加阻焊膜，比
其它表面处理阻焊膜附着力低，这会导致BGA
组装时的问题，尤其是在返工时。如果覆盖在
BGA连接盘和导通孔之间线条的阻焊坝脱落
，
焊料就会从连接盘流入导通孔，导致焊料不足
或焊点开路。
电解镀镍/电镀金印制电路板的保存期限为12个
月。它可与SMT、BGA和通孔元器件兼容并可
进行金属线键合。通常来说，它可在不影响可
焊性的情况下承受4至5个加热循环。电解镀镍/
电镀金可与锡铅和无铅焊料兼容，其平整的表
面可减少模板印刷和元器件共面问题。
另一个关心的问题是很难控制整块板上
镀金层
的 厚 度。金层可能会过 薄（如 在 密集电路区
域）或过厚（如在孤立电路区域）。后者的情况
可能会因为焊点中金含量过高（>3%）而引起金
脆。金脆化会造成脆弱的焊点连接并最终引起
失效（见图5-8）
图5-6 ⿊焊盘表⾯典型的龟裂外观
图5-7 具有腐蚀针刺的⼤区域严重⿊焊盘，针 刺穿过
浸⾦表⾯底下的富磷层伸进富镍层
2013年1月 IPC-7095C-C
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5.3.3.3 化学镍/钯/浸⾦（EEPIG）除了在镍
层之后而在最后金层之前使用了钯金属层沉积
之外，化学镀镍/化学镀钯/浸金工艺与EIG类
似。钯金属层远比金硬，为表面处理的金属线
键合提供了额外的强度并对防止位于底部的镍
遭到氧化。EEPIG结构如图5-9所示。EEPIG
并非所有印制电路板制造商都能提供，在PCBA
装配厂家中使用也并不广泛。
这种表面处理可与SMT
、BGA和通孔元器件兼
容且可进行金属线键合。镍/金表面处理通常在
不影响可焊性的情况下可承受4至5个热循环。
使用EEPIG镀层的印制电路板的保存期限为12
个月，其平整表面可减少模板印刷和元器件共
面问题。镍/钯/金电镀工艺的高温和低pH值会
与某些阻焊膜不兼容。
EEPIG最适合于无铅焊接。研究已表明EEPIG
用锡铅连接时，并不能产生非常高的可靠性焊
点。钯本身无法与铅形成合金。非合金化的铅
会破坏IMC的形成。当钯加入i3Sn4层后，它
会聚集成明显的区域（远离铅），而形成不均匀
的IMC层。IMC层的过度增长和不均匀分布使得
EEPIG在与锡铅焊料一起使用时的可靠性会下
降。
5.3.3.4 直接浸⾦（DIG）直接浸金是一种通过
化学电镀工艺直接在铜表面进行金沉积的表面
处理工艺。该工艺的图
解如图5-10所示。在铜表
面直接金沉积可以形成很好的覆盖。金沉积的主
要化学反应为自动催化反应而非置换反应。当
金膜厚度在30至80nm的范围之内时，具有良好的
可焊性；然而，底部粗糙的铜层会影响焊料的润
湿。良 好的引线键合特性也来自于中性PH、自
催化型高浓度化学镀金液在薄金上部的电
镀沉
积。DIG在印制电路板供应商中没有广泛普及，
在PCBA装配厂商中也没有广泛运用。
DIG通常在不影响焊接性能的情况下可以承受3
至4个热循环，与阻焊膜也可兼容。DIG镀层的
印制电路板的保存期限为9至12个月，其平整表
面可以减少模板印刷和元器件共面问题。DIG可
能是最适合应用在锡/铅焊接（它未广泛使用的
一个原因
）。无铅焊料的效果（在可焊性和润湿
性方面）通常没有锡铅焊料好。
5.3.3.5 浸银 浸银表面处理是在印制电路板的
外露金属（铜）表层通过选择性置换铜原子和
银原子而实现的。有机物质的沉积作为此工艺
的一部分，它可以减少纯银表面预期的氧化。
图5-8 ⾦脆
金/铜/锡金属
间化合物
微蚀和清洁后的铜面
化学镀镍5um(200微英寸)
化学镀钯0.06um(2.4微英寸)
浸金0.03um(1.2微英寸)
IPC-7095c-5-9-cn
图5-9 化学镍/化学钯/浸⾦的图形描述
微蚀和清洁后的铜面
浸金0.06um(2微英寸)
IPC-7095c-5-10-cn
图5-10直接浸⾦的图形描述
IPC-7095C-C 2013年1月
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IPC-4553浸银镀层规范，是一份有价值的参考
文件。浸银处理可与SMT、BGA以及通孔元器
件兼容，但并不适用于引线键合。浸银表面处
理 可与大部分阻焊膜兼容。 如果贮存适当的
话，浸银处理的印制电路板的保存期限为6至9
个月，其平整表面可减少模板印刷和元器件共
面问题。
在焊接过程中，银熔于焊料并成为焊点的一部
分，在最终焊点中几乎无法检测到。由于银在
焊 接 过 程中会熔化，焊 料会直接贴附于铜表
面。浸银表面处理在不影响可焊性的情况下通
常可以承受4至5个热循环。浸银与锡铅焊料和
无铅焊料均兼容。
浸银涂覆的PCBA当暴露于空气质量较差的环境
中，易于发生蠕变腐蚀失效，特别是当含硫气
体浓度高于正常水平时。当出现更贵金属时，
铜会与空气中的硫反应形成硫化铜，硫化铜可
溶于水；持续暴露于含硫和潮
湿的环境下，腐
蚀会蔓延到整个电路板中。蠕变腐蚀在所有表
面处理中都会出现，但是浸银比其它表面处理
方式更易与硫和湿气发生反应。最严重的蠕变
腐蚀通常发生在铜与阻焊膜的界面处。另一问
题是焊球和连接盘的界面处出现了微孔和气泡
孔（图5-11）。然而，这个问题好像可以通过最
新的浸银化学药水来缓解。
5.3.3.6 浸锡 浸锡工艺利用了铜表面与溶液中
的锡离子的置换反应，在印制电路板的铜表面
上还原出一层镀锡层。有机物质的沉积为此工
艺的一部分，它减少了纯锡表面预期的氧化。
浸锡可与SMT、BGA和通孔元器件兼容但并不
适用于金属线键合。此工艺的化学药水和工艺
可能与某些阻焊膜不相容。浸锡印制电路板的
保存期限为6个月。以前保存期限非常有限（小
于6个月），但近
年来有了较大的改善（见IPC-
4554）。锡融于焊料中并成为焊点的一部分，在
最终焊点中其几乎无法检测到。由于锡会在焊
接过程中融解，焊料可直接贴附在铜表面。浸
锡与锡铅焊料和无铅焊料均兼容，其平整表面
可减少模板印刷和元器件共面问题。尽管有人
担忧会有锡晶须形成，但只要对电镀过程合理
控制就可以避免这种情况发生。
浸锡处理通 常 在不影响可 焊性的情
况下仅能
承受3个热循环。由于在几个再流焊循环之后浸
锡会出现退化，在波峰焊接中的镀覆孔完整填
充可能会有难度，特别是使用免清洗助焊剂时。
在氮气氛围下进行再流焊接是一个限制退化的
好方法；这种方法可以减少在波峰焊接时由于
通孔填充问题所带来的风险。如有可能的话，
波峰焊时焊料槽上方处于氮气氛围也是一个好
方法。
5.4 阻焊膜 阻焊膜是
一种高分子聚合物涂覆
层，旨在覆盖不需要焊接的所有表面。与复合
层压材料不同，阻焊膜通常是均质材料。顾名
思义，阻焊膜是用来覆盖板上不需要焊接的表
面以防止导体间的桥接。由于无铅焊接工艺的
变化，对于阻焊膜性能的评估被赋予了全新的
含义。
过去，不是所有的电路板都要求阻焊膜，这是
因为导体和连接盘间隔距离相当大，过波峰焊
时不可能引起相邻导体间的桥接。但是随着导
线变细和
节距变小，使用阻焊膜几乎是电路板
在进行波峰焊接时所必须的。对于全部表面贴
装（SMT）而无需波峰焊的电路板来说，需要
塞住或盖住导通孔以为某些ICT测试机提供真空
环境。此外，施加阻焊膜将导通孔塞住或封住
可以让导通孔和邻近导体靠得更近。
5.4.1 湿膜和⼲膜阻焊膜 干膜阻焊膜已不再为
大部分印制电路板供应商所采用。另外由于存
在阻焊膜总体厚度问题
，不允许阻焊坝小于0.25
mm。因此，干膜阻焊膜并不适用于BGA和其它
密节距元器件。湿膜（网印的）仍然可以使用，
但是由于定位困难，湿膜也并不适用于BGA设
计。
图5-11 微空洞⽰例
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