杜晓妍 刘建军 张永忠李 欣

ENIG镀层焊盘上BGA焊点开裂原因及应对措施

杜晓妍1刘建军2张永忠1李 欣3

（1. 北京城市学院智能电子制造研究中心，北京 100083；2. 北京航天新立科技有限公司，北京 100039；3. 北京计算机技术及应用研究所，北京 100039）

使用金相切片、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）等分析方法，研究了ENIG（Electroless Nickel and Immersion Gold, ENIG）工艺处理的PCB焊盘焊点开裂样品，该样品是BGA封装的器件，焊球成分是Sn3.0Ag0.5Cu，焊膏成分是Sn63Pb37，属于有铅无铅混装工艺。研究发现，该样品中ENIG工艺处理的PCB焊盘上BGA焊点开裂原因是回流焊接工艺参数控制不当，导致磷在反应界面过度富集，形成了富磷层，以及铜元素穿过镍层扩散到反应界面，参与了界面IMC（Intermetallic Compound, IMC）层的形成，双重因素作用下使焊点界面强度严重弱化，在外界应力作用下发生开裂。

化镍浸金（ENIG）；富磷层；失效分析；铜扩散

1 引言

化镍浸金（ENIG）工艺是先在铜焊盘上化学镀镍磷层，镍镀层的厚度受化学镀时间和温度的影响；然后把表面镀有镍层的焊盘置于酸性金水中，通过置换反应，在表面覆盖上一层金层；最后进行清洗，去除焊盘表面的多余物。因其具有不易氧化，可长时间存放，表面平整，可重复多次过回流焊也不降低可焊性等优点，广泛应用于安装有大量精细间距器件以及共面度要求比较高的PCB表面处理[1，2]。而在使用过程中，发现一种失效问题：焊点外观润湿良好，金相切片观察显示焊点界面也形成了IMC层，如图1所示。制程中并未发现明显问题，但是使用一段时间后，很多焊点都发生失效现象，给厂家和使用者都带来很大损失。……