摘要 焊料的润湿性对于实现电子元件和印刷电路板 (PCB) 之间的良好可焊性非常重要。锡 (Sn) 镀层被广泛用于促进焊料在基板上的润湿性。然而,必须考虑足够的锡镀层厚度才能获得良好的润湿性和可焊性。因此,本研究调查了电子引线连接器的锡镀层厚度及其对润湿性和电连接的影响。在电子引线连接器表面应用了两种类型的锡镀层厚度,~3 μm 和 5 μm。研究发现,~3 μm 的薄锡镀层厚度会导致电连接失败,并且焊点润湿性和可焊性不足。5 μm 的较厚锡镀层厚度表现出更好的润湿性和可焊性。此外,电连接也通过了,这意味着较厚的锡镀层厚度提供了良好的焊点建立,从而带来了良好的电连接。还观察到,较厚的锡镀层厚度实现了更好的焊料润湿性。场发射扫描电子显微镜 (FESEM) 的结果表明,对于较薄的锡镀层厚度 (~3 μm),引线连接器表面的金属间化合物 (IMC) 层生长被视为异常,其中 IMC 层被消耗并渗透到锡涂层的表面。这导致薄锡镀层与焊料的可焊性较差,无法形成焊点。本研究的结果有助于更好地理解考虑足够的锡镀层厚度的重要性,以避免锡镀层处的 IMC 消耗,以及更好的润湿性、可焊性和焊点质量,这对于表面贴装技术 (SMT) 尤其适用于电子引线连接器应用。
由于封装设计的复杂性,镀层表面镀层厚度分布不均匀已成为电镀行业的一大挑战。在大多数情况下,根据所需的封装设计规范将镀层厚度均匀性控制在特定区域对于制造商来说是一项艰巨的任务,会导致高损失。镀层厚度均匀性与电镀工艺参数和阳极到阴极之间的电流通过密切相关。为了处理电流通过,控制阳极和阴极之间布置区域的屏蔽技术可能是一种有效的方法。因此,本文的目的是研究使用改进的机械屏蔽来改善锡镀层厚度均匀性的电镀工艺参数(电流和速度)。采用田口方法来缩小实验规模并同时优化工艺参数。结果,建立了新的参数,该参数提供理想的镀层厚度,变化较少,Cpk稳定。从所进行的实验工作表明,通过采用正确的物理电阻屏蔽孔径,能够选择性地改变或调节实施例中阳极和电镀表面之间的电场,从而控制整个电镀表面区域的电沉积速率。
J 化学镀镍和浸金镀层厚度<118微英寸(Ni)和2微英寸 IPC 6012B 3级/AK 盲孔镀层厚度小于0.8mil IPC 6012B 3级/AL 树脂凹陷大于3mil IPC 6012B 3级/AM 实心铜微孔空洞超过33% 8252313C N 层压板分层 IPC 6012B 3级/AO 层压板裂纹 IPC 6012C 3级/AP 凹蚀小于0.2mil IPC 6012B 3级/AQ 浸金镀层厚度超过6mil IPC 6012C 3级/AR 铜镀层厚度小于1.0mil IPC 6012B 3级/AS 层压板裂纹大于3.0mil IPC 6012B 3级3/AT 介电厚度最小小于 3.0 mil IPC 6012B 3 级/AU 层压板空洞大于 3.0 mil IPC 6012B 3 级/A
随着直接金属化和 HDI 的出现,通孔的长期可靠性和性能问题浮出水面。此外,用树脂涂层铜 2 型箔和标准 FR-4 与金属化技术(直接与传统化学镀铜)制造的通孔之间的关系可能会影响互连的可靠性。许多因素可能会影响整体通孔可靠性:(1)孔内电沉积铜的均匀性,(2)铜的总镀层厚度,(3)微孔定位焊盘上镀铜的厚度,(4)镀铜与互连的粘附性以及(5)可能干扰镀铜均匀沉积的任何其他因素。随后,人们对用树脂涂层铜 2 和 FR-4 制造的通孔的可靠性提出了质疑。人们对于石墨系统催化表面镀铜质量与标准化学镀铜的比较也产生了其他担忧。
3.2.2 表面五金件。表面五金件(不包括 VIII 尺寸机柜上的密码锁、手提把手和锁盘保护器)应为缎面阳极氧化铝或不锈钢,或缎面铬钢或压铸锌、黄铜或青铜。单个装置上使用的所有五金件的外露表面应在所用基材和保护涂层的范围内进行加工以相互匹配。所有表面五金件的外露表面均不得有穿透保护镀层或阳极氧化层的锋利边缘、毛刺、凹坑、缺口或划痕。3.2.3 饰面材料。3.2.3.1 瓷漆和清漆。机柜的最终涂层应为粉末涂层、环氧树脂、丙烯酸、清漆或聚氨酯,厚度为 3.0 密耳。颜色应符合 3.2.4 中的规定。3.2.3.2 镀铬。镀铬应符合 QQ-C-320 的 I 级 II 型要求。3.2.3.3 镀镉。镀镉应符合 QQ-P-416 的 I 级要求。3.2.3.4 镀锌。镀锌应符合 ASTM B633 的 I 型要求,镀层厚度等级为 Fe/Zn 8。3.2.4 表面处理颜色。表面处理颜色应符合 FED-STD-595 规定的以下颜色(见 6.2)。灰色 - 颜色编号 26134 黑色 - 颜色编号 27040 羊皮纸 - 颜色编号 27769(标准颜色的样板可从美国总务管理局联邦供应服务处华盛顿特区 20407 的业务服务中心或最近的地区办事处的业务服务中心免费获得。)第 7 页
成本降低是近期从占主导地位的金线键合向铜线键合转变的主要驱动力。封装成本的其他降低来自基板和引线框架的新发展,例如,QFP 和 QFN 的预镀框架 (PPF) 和 uPPF 降低了电镀和材料成本。但是,由于表面粗糙和镀层厚度薄,某些新型引线框架上的二次键合(针脚键合)可能更具挑战性。最近引入了钯涂层铜 (PCC) 线来改进裸铜线的引线键合工艺,主要是为了提高可靠性和增强针脚键合工艺。需要进行更多的基础研究来了解键合参数和键合工具对改善针脚键合性的影响。本研究调查了直径为 0.7 mil 的 PCC 线在镀金/镍/钯的四方扁平无引线 (QFN) PPF 基板上的针脚键合工艺。使用两种具有相同几何形状但不同表面光洁度的毛细管来研究毛细管表面光洁度对针脚式键合工艺的影响。这两种毛细管类型分别为常用于金线键合的抛光表面光洁度类型和表面光洁度更粗糙的颗粒光洁度毛细管。比较了无引线粘贴 (NSOL) 和短尾之间的工艺窗口。研究了键合力和表层剪切波幅度等工艺参数的影响。工艺窗口测试结果表明,颗粒毛细管具有较大的工艺窗口,出现短尾的可能性较低。结果表明,较高的剪切波幅度可增加成功填充针脚式键合的机会。为了进一步比较毛细管表面光洁度,测试了 3 组具有不同键合力和剪切波幅度的参数设置。对于所有三组测试的毛细管,粒状毛细管的粘合强度质量更好。与抛光型相比,粒状毛细管的针脚拉力强度更高。开发了该过程的有限元模型 (FEM),以更好地理解实验观察结果。从模型中提取了导线和基底界面处导线的表面膨胀量(塑性变形),并将其归因于粘合程度。该模型用于证实不同表面光洁度下粘合的实验观察结果。