电子产品一直趋向体积细小及轻巧，同时包含更多功能而又有更快速的运作效率。为了达
到以上要求，电子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方法，使之能在同一块线路版上
增加集成电路(IC)的密度，数量及种类。
增加封装及连接密度推动封装方法从通孔技术(THT)到面装配技术（SMT）的演化，它导
致了更进一步的应用打线接合的方法(Wire bonding)。缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸封装
技术(CSP)，使得装置的密度增大，而多芯片组件(MCM)及系统级封装技术(SiP)使得在同一芯片
上嵌入更多功能从不可能变成现实。
至今，当半导体工业多年来从缩小线宽来致力于增进装置的性能时，很少有涉及这样的
想法，也就是在一个电子系统中，装置间应该通过包含这个系统的封装来传递信息。大量的I/O
需求及讯号传送质量已成为半导体工业重要考虑的因素，无论在IC内部的连接或把装置封装在
线路版上，为了达到可靠的连接，封装过程的要求及线路版最终表面处理技术同样重要。
本文章描述影响连接可靠性的主要因素，尤其侧重在打金线接合的应用中表面处理的性
能。

表面处理打线接合的选择
虽然电镀镍金能提供优良的打金线接合的性能，它有着三大不足之处，而每一不足之处都阻
碍着它在领先领域中的应用。
 较厚的金层厚度要求使得生产成本上升。
 在通常所用的厚的金层情况下，由于容易产生脆弱的锡金金属合金化合物(IMC)，焊点之可
靠性便下降。而为了增加焊点之可靠性，可在需要焊锡的地方使用不同的表面处理，然而
却会造成生产成本上升。
 电镀工艺要求使用导线连通每个线路，这样就限制了封装载板的最高线路密度。
因为这些限制，使用化学镀的优势表露出来。化学镀的技术包括化学镀镍浸金(ENIG)，化学
镀镍化学镀金(ENEG)及化学镀镍钯浸金(ENEPIG)。
在这三种选择中，ENIG是基本上不用考虑的，因为它不具备提供高可靠性打金线接合的工
艺条件（尽管它被用在不重要的消费产品的应用中），而ENEG具有和电镀镍金同样高的生产成
本，在制程方面亦充满了复杂性的挑战。
当化学镀镍钯浸金（ENEPIG）在90年代末出现时，但因为2000年时，钯金属价格被炒卖到
不合理的高位，使ENEPIG在市场上的接受延迟了。但是，ENEPIG能够解决很多新封装的可靠性
问题及能够符合ROHS的要求，因此在近年再被市场观注。
除了在封装可靠性的优势上， ENEPIG的成本则是另一优势。当近年金价上升超过US$800/oz，
要求厚金电镀的电子产品便很难控制成本。而钯金属的价格(US$300/oz)则相对于金价来说远低
于一半，所以用钯代替金的优势便显露出来。

表面处理的比较
在现在的市场，适合用在线路板上细小引脚的QFP/BGA装置，主要有4种无铅表面处理
 化学浸锡(Immersion Tin)
 化学浸银(Immersion Silver)
 有机焊锡保护剂(OSP)
 化学镀镍浸金(ENIG)
下表列举出这4种表面处理跟ENEPIG的比较。在这4种表面处理中，没有一种表面处理能
满足无铅组装工艺的所有需求，尤其是当考虑到多重再流焊能力、组装前的耐储时间及打线接合
能力。相反，ENEPIG却有优良耐储时间，焊点可靠度，打线接合能力和能够作为按键触碰表面，
所以它的优势便显示出来。而且在置换金的沉积反应中，化学镀钯层会保护镍层防止它被交置换
金过度腐蚀。
表 1 – 不同表面处理性能之比较
当考虑到表面处理在不同组装方法上的表现，ENEPIG能够对应和满足多种不同组装的要求。
表 2 – 不同表面处理对不同组装方法之表现

打金线接合可靠性的比较
在相同打线接合的条件下(用第二焊点拉力测试2nd bond pull test)，ENEPIG显现出跟电镀镍金
相约的打金线接合可靠性。

结果
可靠性测试 测试环境 电镀镍金 ENEPIG
1 现状 镀之后 轻微地高于平均拉力 > 9g 平均拉力 > 8g

2 在打线接合后把样本放在150oC烤箱烘烤4小时 加速老化打线接合 轻微地高于平均拉力 > 8.5g 平均拉力 > 8g
结果
预处理测试 测试目的 电镀镍金 ENEPIG
3 把样本放在150oC烤箱烘烤4小时 加速老化 (仿真固晶粘合剂工序) 轻微地高于平均拉力 > 8.5g 平均拉力 > 8g

4 把样本暴露于85oC/85%相对湿度下12小时 模拟一个不受控制的贮藏环境 轻微地高于平均拉力 > 8.5g 平均拉力 > 8g
ENEPIG
样本抗拉力测试中，观察到主要的打线接合失效模式是断裂在金线及十分之少量

的在颈状部位。没有金线不接合和接合点断的情况发生。

断裂在根部 断裂在颈状部位
断裂在金线

电子产品用在高温操作的环境下，更会加强连接可靠的重要性。此测试结果显示出ENEPIG
能够很好的代替电镀镍金。

结论 – 使用ENEPIG的好处
ENEPIG最重要的优点是同时间有优良的锡焊可靠性及打线接合可靠性，优点细列举如下:
1. 防止“黑镍问题”的发生–没有置换金攻击镍的表面做成晶粒边界腐蚀现象
2. 化学镀钯会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡差
3. 化学镀钯层会完全溶解在焊料之中，在合金界面上不会有高磷层的出现。同时当化学镀
钯溶解后会露出一层新的化学镀镍层用来生成良好的镍锡合金
4. 能抵挡多次无铅再流焊循环
5. 有优良的打金线结合性
6. 大体上说，总体的生产成本比电镀镍金及化学镀镍化学镀金为低

Lam Leung, 高級工程師-亞洲區, 研究發展及工程部, 印刷線路板技術, 罗门哈斯电子材料亞
洲有限公司 (香港). 电子邮件: slleung@rohmhaas.com

罗门哈斯电子材料提供用于表面处理的各项技术，包括沉镍金技术 (ENIG)、沉镍钯金技术
(ENEPIG), 电镍金技术(electrolytic nickel-gold) 与沉锡技术 (immersion tin) 等产品.