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直接化學(xué)鍍鎳工藝方法對鎳層表面形態(tài)的影響
近年來,隨著半導(dǎo)體輸入端子數(shù)量的增加,基板向側(cè)面端子的多腿化及信號線間距微細(xì)化的發(fā)展。多腿化的趨勢使QFP(Quad Flat Package)構(gòu)造盤間的節(jié)距狹小化制造的難度增加,特別是面陣列端子(面端子)化的需要,BGA(Ball Grid Array)構(gòu)造的超小型化封裝的開發(fā)。超小型化封裝端子的表面處理的外部引出線需要增加適合的化學(xué)鍍金/化學(xué)鍍鎳?;瘜W(xué)鍍金或電鍍金的工藝方法比較而言,對于獨(dú)立的電路圖形上表面處理是適用的,鍍層的厚度可以根據(jù)需要增加,這一點(diǎn)是非常有利的。
通常銅導(dǎo)體圖形是采用以次亞磷酸鹽作還原劑化學(xué)鍍鎳,而銅與次亞磷酸氧化反應(yīng)是沒有催化活化行為的,這就需要采用鈀作為催化劑。該工藝方法就是將基板浸入稀的鈀溶液,當(dāng)銅導(dǎo)體圖形上浸有催化劑鈀后,就可以實施化學(xué)鍍鎳的工藝程序。但是,對于超高密度配線的基板該工藝方法是否適用,還要看對鈀催化劑的選擇,因為當(dāng)基板浸入催化溶液時,導(dǎo)體圖形間的樹脂上也會同時吸附,化學(xué)鍍鎳過程中會沉積在圖形間的樹脂上面,這樣一來就會產(chǎn)生質(zhì)量問題。
這就需要解決選擇性析出的技術(shù)問題,銅導(dǎo)體經(jīng)過催化活化,采用還原劑為DMAB(二甲胺化硼)和稀的化學(xué)鍍鎳溶液,確認(rèn)其選擇性沉積是有效的。 另外,經(jīng)過化學(xué)鍍鎳+金的電鍍處理的基板,與電鍍法鍍出的鍍層相比,其焊接強(qiáng)度就比較低。其主要原因是由鎳粒子粒界被腐蝕***,鎳層中的富磷層形成以及錫-鎳-磷合金層的形成?,F(xiàn)在的問題是對鎳層中含磷量的含有率控制,使過程中不會產(chǎn)生局部腐蝕,具有適用性的工藝對策是有效的。
研究表明,化學(xué)鍍鎳層表面形態(tài)即析出形態(tài),是受催化活化處理的影響而變化,因此也就會直接影響焊料的焊接強(qiáng)度。所以,提出使用鈀催化活化而不選擇鎳的析出程序的有效性。 二、實驗方法 2.1 鍍覆處理工藝條件 首先是對基板選擇性析出的評價,覆銅箔層壓板上的表面試驗圖形形成。試驗用的PGA(Pin Grid Array)基板(板厚度為0.4mm、導(dǎo)線寬度為100μm、線間距為100μm、導(dǎo)體厚度為9μm)。根據(jù)基板表面狀態(tài),進(jìn)行前處理,在65℃堿液中處理1分鐘,在室溫條件下進(jìn)行酸活化1分鐘。然后采用兩種工藝處理方法進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。一種工藝方法,銅導(dǎo)體經(jīng)催化處理后上面附有催化物鈀,再進(jìn)行化學(xué)鍍鎳,這是原來的工藝方法(工藝過程中含有催化活化一步);另一種工藝方法,所使用的鈀催化活化處理液中含有氯化鈀(0.05g/dm2)和少量絡(luò)合劑,溫度為25℃,處理1分鐘然后實施化學(xué)鍍鎳。此鍍液采用DMAB為還原劑和稀的化學(xué)鍍鎳溶液,于是鎳沉積在銅導(dǎo)體圖形上形成均勻的鎳層。這是靠自身的催化活化作用沉積鎳。此種工藝方法后來稱之直接化學(xué)鍍鎳。鎳沉積用的鍍液為含有六個水的硫酸鎳(0.9g/dm2),DMAB(3.0g/dm2)和少量的添加劑,溫度為45℃、實施1分鐘的處理。在這個工藝中,化學(xué)鍍鎳層的厚度約5μm?;瘜W(xué)鍍鎳液的組成和操作條件見表1所示?;瘜W(xué)鍍鎳溶液中,使用次亞磷酸鈉為還原劑,用硫酸和氨水調(diào)節(jié)鍍液的pH值到5.5。 通過上述試驗,將鍍鎳后的基板,用放大鏡來觀察基板上銅導(dǎo)體圖形間樹脂上2.2 焊料球焊接強(qiáng)度測定 焊料球焊接強(qiáng)度的試驗基板,基板厚為0.6mm在樹脂層上焊盤直徑為0.65mm,節(jié)距為1.27mm?;灞砻婧副P的處理工藝化學(xué)鍍鎳條件與上述2.1規(guī)定的工藝條件相同,然后再在氰酸系化學(xué)鍍金溶液中鍍金厚度為0.05μm?;瘜W(xué)鍍金溶液氰化金(1)鉀、檸檬酸鉀和EDTA鋼,pH值6.0、鍍液溫度為85℃工藝條件下,鍍5分鐘。