电子元件减少锡毛刺的方法

文章摘要：降低镀层毛刺的措施 上面讨论了镀层成份的选择问题，现在我们将重点探讨可降低风险的策略，方案必须可以有效地解决与该镀层形成锡毛刺相关的可靠性问题。 研究表明，下列四种方案是减少锡毛刺产生的最可行解决方案：对雾锡镀层进行退火，增加雾锡镀层的厚度，在引脚镀层中加入镍阻挡层(barrier)，对锡镀层进行回流。 就减少毛刺的问题而言，成本效益最高的方案是对镀锡层进行退火。大量研究表明，在铜衬底上对锡镀层进行退火可以大大减少毛刺的产生。具体操作方法是在温度为150℃下，对锡镀层进行一小时的退火。根据现有的资料记载，在镀层操作完成后24小时内对锡镀层进行退火较为有效。 从资料中我们可以清楚了解，尽管锡镀层

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　　降低镀层毛刺的措施

　　上面讨论了镀层成份的选择问题，现在我们将重点探讨可降低风险的策略，方案必须可以有效地解决与该镀层形成锡毛刺相关的可靠性问题。

　　研究表明，下列四种方案是减少锡毛刺产生的最可行解决方案：对雾锡镀层进行退火，增加雾锡镀层的厚度，在引脚镀层中加入镍阻挡层(barrier)，对锡镀层进行回流。

　　就减少毛刺的问题而言，成本效益最高的方案是对镀锡层进行退火。大量研究表明，在铜衬底上对锡镀层进行退火可以大大减少毛刺的产生。具体操作方法是在温度为150℃下，对锡镀层进行一小时的退火。根据现有的资料记载，在　镀层操作完成后24小时内对锡镀层进行退火较为有效。

　　从资料中我们可以清楚了解，尽管锡镀层的最佳厚度尚不清楚，锡沉积越厚，越不容易产生毛刺。根据资料中提供的参考数据，安森美半导体方案中的锡镀层仍将集中介于7.5至12.5微米之间。我们相信，该方案可以在不影响镀层质量的前提下，减少毛刺，提高成本效益。

　　另一种被广泛认可的减少毛刺方案是在镍阻挡层上加入锡镀层。然而，在镀层上加入镍会使许多产品的成本增加，在市场上失去价格竞争力。此外，众所周知，尽管镍阻挡层会使毛刺产生的时间增加，但这很大程度上取决于所使用的锡镀浴类型。大家普遍认为，镍之所以可以减少毛刺产生，原因在于它会对锡镀层中的应力产生影响。

　　由于使用镀镍减少毛刺的产生取决于所使用的锡镀浴，安森美半导体采用的对策侧重于选择基于甲基硫酸(MSA)的锡镀层化学方法。MSA电镀化学方法不仅可以控制锡镀层中产生的应力，而且可以产生一种不易产生毛刺的镀层。

　　另一种减少毛刺的方案是在锡熔点232℃以上进行锡回流，但是这种处理方法的有效性尚不清楚。因此，锡回流不能作为减少毛刺产生的工艺。但是，安森美半导体采用的方案包括了采用回流测试作为确定总体雾锡工艺有效性的方法。这种方法在很大程度上重复了最后的封装工艺。

　　需要对所有含大量锡的镀层进行持续测试和检查，以确保毛刺的产生得以控制。用于锡毛刺评估的测试条件和检查程序在过去几年中发生了重大变化，可以将其看作是一个变化的目标。JEDEC和iNEMI的动议已经带动了越来越多的标准化工作，以确定进行上述评估所运用的方法。安森美半导体将严格遵守JEDEC标准JESD22A121中的建议。该标准不仅要求对特定的温度循环、环境温度/湿度储存和高温/高湿度存储进行测试，还规定了所需的锡毛刺检查程序。

　　除了监测当前的电镀化学方法外，还将在这些新近议定并得以标准化的JEDEC测试条件下进行实验，以便将样品组锡毛刺与下列属性相比较。

　　1. 雾锡镀层的厚度范围为5至15微米；
　　2. 回流与不回流的比较；
　　3. 铜引脚框架与镀铜Alloy 42引脚框架的比较；
　　4. 基于MSA的不同锡镀浴化学成分。

　　到目前为止，安森美半导体已经将其约95%的产品转换为无铅镀层，并计划在2005年底之前将所有器件中含铅(Pb)的外部镀层用无铅镀层取代。