隨著電子設(shè)備的小型化和高性能化，半導(dǎo)體封裝增加了BGA(Ball Grid Array)等表面安裝元件。這些封裝采用金線鍵法，旨在連接半導(dǎo)體芯片和封裝基板端子，PCB與封裝基板連接時(shí)采用焊料連接法。因此封裝基板的表面涂(鍍)覆處理必須滿足金線鍵合和焊料接合兩方面的要求。研究了TAB(Tape Autometed Bouding)帶狀基板上的化學(xué)鍍金層厚度和焊料接合強(qiáng)度的關(guān)系，為了滿足金線粘結(jié)和焊料結(jié)合的要求，化學(xué)鍍金層厚度必須約為0.2 mm。一般的置換鍍金起因于基底金屬(鎳或者鎳合金)與金的置換，當(dāng)基底金屬表面完全覆蓋金鍍層時(shí)金的析出就會(huì)停止，因此僅僅采用一般的置換鍍金法難以析出0.2mm厚度的化學(xué)鍍金層厚度。

　　為了形成約0.2 mm厚度的化學(xué)鍍金層，大致采用三種基本方法：(1)置換鍍薄金以后進(jìn)行自動(dòng)催化型化學(xué)鍍金的方法;(2) 采用置換促進(jìn)型鍍金直到規(guī)定厚度的方法;(3)利用基底催化型化學(xué)鍍金形成0.2 mm ~ 0.3 mm厚度化學(xué)鍍金層的方法。然而這三種鍍金液存在著種種問(wèn)題。首先，采用自動(dòng)催化型化學(xué)鍍金時(shí)，為了還原析出金而使用了還原劑，隨著鍍液中的鎳雜質(zhì)濃度的增加，便會(huì)惡化鍍液的穩(wěn)定性，或者惡化焊料接合強(qiáng)度，或者惡化線粘結(jié)強(qiáng)度，尤其是微細(xì)線路之間發(fā)生異常析出。其次，使用置換型鍍金液時(shí)，由于基底鍍鎳層表面的氧化或者腐蝕等，也會(huì)惡化焊料接合性或者線粘結(jié)性。最后，使用基底催化型化學(xué)鍍金時(shí)，鍍金層的析出狀態(tài)往往依存于基底鍍鎳層的組成。此外由于近年來(lái)的環(huán)境保護(hù)而要求無(wú)氰型化學(xué)鍍金液。

　　基于上述問(wèn)題，提出了添加硫系添加劑的無(wú)氰型置換鍍金液，并研究了對(duì)鍍金層形成的影響，結(jié)果表明可以抑制鎳表面的腐蝕，且可獲得0.2 mm ~0.3 mm厚度的鍍金層。本文就這種開(kāi)發(fā)的無(wú)氰型置換鍍金液(以下城開(kāi)發(fā)鍍金液)與傳統(tǒng)置換鍍金液和基底催化型鍍金液的不同成膜機(jī)理以及從開(kāi)發(fā)鍍金液中獲得的鍍金層特性加以敘述。

　　1、化學(xué)鍍金處理?xiàng)l件

　　試驗(yàn)基板采用在復(fù)銅箔板上形成測(cè)試圖形的基板(板厚0.4 mm，導(dǎo)線寬100 mm，導(dǎo)線間距100 mm，導(dǎo)體厚度9 mm)。

　　基板經(jīng)過(guò)堿性脫脂(65 ℃，1 min)和酸活化(室溫1 min)等前處理以后，把基板浸漬于含有0.1 g/LPdcl2和少量絡(luò)合劑的催化液中1 min，使銅導(dǎo)體上吸附鉛催化劑。接著把基板浸漬于以次壓磷酸為還原劑，以DL蘋果酸和乳酪為絡(luò)合劑的化學(xué)鍍鎳液中，形成約5.0 mm厚度的化學(xué)鍍Ni層，鍍鎳層中的P含量為9.010.0wt%?；瘜W(xué)鍍Ni以后的基板置于各種化學(xué)鍍金液中，在基底鍍Ni層上形成鍍金層。

　　在化學(xué)鍍金液中變化添加的硫系添加劑種類(硫氰酸鉀KSCN，硫代硫酸鉀K 2S 2O 3，焦亞硫酸鉀K2S2O5和硫代蘋果酸鉀KOOCCH2CH(SH) COOK)，研究對(duì)鍍金層特性的影響。表1列出了基本化學(xué)鍍金液的組成和工藝條件。

　　2、鍍金層評(píng)價(jià)方法

　　確認(rèn)鍍金以后的鍍層外觀和基底鍍鎳層表面的腐蝕狀態(tài)，研究硫系添加劑的效果。確認(rèn)鍍鎳層表面的腐蝕狀態(tài)時(shí)，化學(xué)鍍金以后浸漬于氰系金溶解液中只溶解金，采用光學(xué)顯微鏡觀察裸露的鍍鎳層表面狀態(tài)。

　　3、浸漬電位測(cè)量

　　為了弄清引起鍍鎳層表面的腐蝕狀態(tài)不同的原因，測(cè)量了試樣浸漬于化學(xué)鍍液中相對(duì)于時(shí)間的電位變化。浸漬電位測(cè)量時(shí)的工作電極使用銅板上化學(xué)鍍鎳的電極，對(duì)電極使用Pt線，參考電極使用Ag/ AgCl電極。

　　4、各種鍍金液的析出狀態(tài)比較

　　比較開(kāi)發(fā)鍍金液，傳統(tǒng)置換鍍金液和基底催化型鍍金液的析出狀態(tài)。使用熒光X線膜厚測(cè)量機(jī)測(cè)量鍍金層析出厚度。使用原子吸光光度計(jì)測(cè)量金析出時(shí)溶解于鍍金液中的鎳量。

　　5、陽(yáng)極極化狀態(tài)的測(cè)量

　　測(cè)量陽(yáng)極極化狀態(tài)，以便確認(rèn)開(kāi)發(fā)鍍金液與傳統(tǒng)置換鍍金液的不同。極化狀態(tài)測(cè)量時(shí)的工作電極使用銅極上化學(xué)鍍鎳的電極，對(duì)電極使用Pt線，參考電極使用Ag/AgCl電極。掃描速度為20 mV/s。使用電化學(xué)測(cè)量裝置H23000[北斗電工(株)]進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量。

　　測(cè)量使用的溶液是添加10 g/L KSCN的鍍金液， 還有比較用的氰化鍍金液。陽(yáng)極極化狀態(tài)測(cè)量時(shí)使用除去鍍金液中的金離子的溶液。

　　6、鍍金層特性評(píng)價(jià)

　　為了確認(rèn)鍍金層的選擇性析出，試料基板的線路100 mm線間100 mm的圖形部分形成約5.0 mm的化學(xué)鍍鎳層，在鍍鎳層上形成0.2 mm的化學(xué)鍍金層，然后采用電子掃描顯微鏡觀察線路間有沒(méi)有異常析出。

　　在基板的BGA焊盤上進(jìn)行金線粘結(jié)，確認(rèn)連接強(qiáng)度。線粘結(jié)條件是線徑28 mm，荷重70 g，溫度160 ℃。測(cè)量試料基板在鍍金以后和加速試驗(yàn)以后的粘結(jié)強(qiáng)度。為了加速試驗(yàn)，鍍金以后的試料在200 ℃下加熱處理1 h，然后它的表面進(jìn)行5 nm氬氣濺射處理。