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PCB电路板COB厚金工艺研究

2019-07-14 08:39发布

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在电子产品断朝向轻薄、短小、高速、高脚数等特性发展的今天，COB（Chip On Board）已成为一种普遍的先进封装技术，在封装领域占有重要的地位。对PCB制造商而言，COB板的金层品质直接决定了客户端的打线质量。因此，本文就厚金工艺控制参数、金厚镍厚对成品COB板打线质量的影响进行了大量的实验研究。研究表明：（1）在温度为85℃、pH值为4.6、金盐含量为4g/L的条件下，20min以内沉金速度快，20min以后沉金速度明显放缓。沉金15min可满足COB板的金厚要求；（2）在镍缸MTO值为0.5-1.5之间、金厚≥8μinch的条件下生产的COB板打线质量良好，良率可达95%以上。  在电子技术快速发展带动下，小型化的携带式电子产品，不再是遥不可及，已成为风行全球的发展趋势。最具代表性的例子，如薄型笔记型计算机、个人数字助理、移动电话、数码相机，均是时下最热门的电子产品。这些小型化携带式电子产品中，由于IC芯片的广泛使用，也使得半导体的技术发展一日千。在未来电子产品断朝向轻薄、短小、高速、高脚数等特性发展的潮流下，COB（Chip On Board）已成为一种普遍的封装技术。在各种形式的先进封装方式中，COB芯片直接封装技术扮演着重要角 {MOD}。  COB技术的主要难点在于打线技术（Wire Bonding），打线接合是最早亦为目前应用最广的技术，此技术首先将芯片固定于导线架上，再以细金属线（如金线）将芯片上的电路和导线架上的引脚相连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。对PCB生产而言，决定打线良率（打线合格PCS数）的是金面品质，包含以下几个方面：（1）金厚；（2）镍厚；（3）金面平整度；（4）金面杂质含量。  对金厚与焊料焊接的结合强度关系的研究发现，要满足打线的要求，化学镀金层厚度大于0.2μm是非常必要的。一般的化学沉镍金是在镍底层上置换金开始析出，当置换金覆盖全部的镍层时置换反应停止。因此，0.2μm的厚金是非常困难的。  一、实验 1.1 厚金工艺实验
选用一款COB板进行实验，实验温度为85℃，pH值为4.6，金盐含量为4g/L。将板按以上参数分别沉积5、10、15、20、25、30min，实验完成后使用X-Ray测厚仪测量金层厚度。  1.2 厚金金厚实验
实验选用同一型号的COB板，实验参数参照实验1.1，镍层厚度按业内标准150-180μinch控PCS数/打线总制（MTO值0.5）。在厚金处理时沉积上≥3、≥6、≥8、≥10、≥12μinch的金，沉金时间参照实验1.1的实验结果。将制作好的成品板送至客户端做打线测试并跟进，记录打线数据。然后根据良率确定最佳的金厚标准。  1.3镍厚实验
由于在镍缸不同的MTO值下，沉积相同的时间，镍层的厚度差异明显。因此，本实验就镍厚对COB板打线的影响进行研究。实验方案如下：
1）选用与前实验相同的COB板，
2）在MTO值为0.05、0.5、1、1.5、1.8下实验，板在镍缸的沉积时间、沉积温度与实验1.1、1.2保持一致；
3）厚金的金厚按实验1.1所得的最佳值控制，沉积温度以及药水参数与实验1.2保持一致；
4）包装后送至客户端做打线测试并跟进，记录打线数据。然后根据打线良率确定最佳的沉镍参数。  二、结果与讨论 1）在温度为85℃、pH值为4.6、金盐含量为4g/L的条件下，20min以内的沉金速度快，20min以后沉金速度逐渐放缓；对于金厚≥8μinch要求的COB板，沉积15min即可。 2）在镍缸MTO值为0.5-1.5之间沉镍23min、金厚按 ≥8μinch控制的条件下生产的COB板打线质量良好，良率可达95%以上。

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