推拉力测试机如何验证ENEPIG焊盘金线铜线键合强度？

在SiP系统级封装、光模块及IC封装载板中，焊盘表面处理不仅影响SMT焊接质量，还关系到键合可靠性。传统化学镍金（ENIG）虽然具有良好的焊接适用性，但在浸金工艺控制不当时，可能发生镍层腐蚀，形成黑盘缺陷，同时对引线键合的兼容性也存在一定限制。

化学镍钯金（ENEPIG）通过在镍层与金层之间增加钯阻挡层，降低镍腐蚀风险，并改善键合及SMT焊接的工艺兼容性。因此逐渐成为部分高密度封装载板采用的表面处理方案。 

那么，化学镍钯金ENEPIG是什么？与ENIG有什么区别？为什么能够兼容金线铜线混合键合？焊盘连接强度又该如何测试？本文科准测控小编围绕ENEPIG镀层结构、工艺特点、键合失效及Alpha-w260推拉力测试机应用，为您进行介绍。

 

一、什么是化学镍钯金ENEPIG？

ENEPIG全称为Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold，即化学镍钯浸金，是一种应用于PCB、IC封装载板等产品的表面处理工艺。

其典型镀层结构为：

焊盘→ 化学镍层（Ni）→ 化学钯层（Pd）→ 浸金层（Au） 

三种镀层分别承担不同作用。

1. 化学镍层（Ni）

覆盖铜基焊盘，形成金属阻挡层，限制铜向表面扩散，同时为后续钯层提供沉积基础。

2. 化学钯层（Pd）

位于镍层与金层之间，能够降低浸金过程中镍层受到腐蚀的风险，同时改善表面处理对引线键合及焊接工艺的兼容性。

3. 浸金层（Au）

覆盖钯层，保护焊盘表面，减少钯层氧化及污染，并为后续焊接和引线键合提供适用的表面状态。

 

ENEPIG与ENIG都采用化学镍作为底层，两者的主要区别在于是否增加钯阻挡层。 

传统ENIG采用Cu/Ni/Au结构，通过化学镍层与浸金层保护铜焊盘。由于浸金过程涉及置换反应，可能发生局部过度腐蚀，即黑盘（Black Pad），导致焊点界面脆弱、焊接连接失效等问题。此外，普通ENIG的浸金层通常较薄。ENEPIG利用钯层降低镍腐蚀风险，同时，钯层与表面金层共同形成适用于多种后续连接工艺的镀层结构，为金线、铜线键合提供更多工艺选择。

 

二、为什么ENEPIG能够兼容金线铜线混合键合？

金线铜线混打，是指在同一封装产品或载板上，根据不同连接位置的性能、成本和工艺要求，分别采用金线与铜线进行引线键合。

例如，部分连接位置采用金线以满足既定键合工艺及可靠性要求，其他位置采用铜线以控制材料成本，并利用铜材料的导电、导热特性。

ENEPIG之所以适合这类封装，主要与其Au/Pd/Ni复合镀层结构有关。

1. 金线键合（Gold Wire Bonding）

金线球焊通常利用压力、超声能量和温度，使金球与焊盘表面形成连接。

ENEPIG表面的金层及下方钯层能够在适当工艺条件下提供适用的键合表面。 

2. 铜线键合（Copper Wire Bonding）

铜线硬度通常高于金线，球焊过程中需要根据焊盘结构控制压力、超声能量和温度。

在适当条件下，铜球键合时表面薄金层可能发生塑性变形和局部破裂，使下方钯层参与连接界面的形成。

3. 金线铜线混打的兼容性

ENEPIG能够在同一类表面处理结构上支持不同引线材料的键合工艺，并兼顾部分SMT焊接需求。不过，金线与铜线的材料硬度、线径、球径及键合参数不同，需要分别验证其连接强度，不能用金线测试结果代替铜线测试结果。

 

三、ENEPIG金线铜线键合如何进行推拉力测试？

对于采用ENEPIG表面处理的封装载板，可通过焊球剪切（Ball Shear）和引线拉力（Wire Pull）测试，评价金线、铜线与焊盘之间的机械连接质量。

1. 金球剪切测试（Gold Ball Shear）

测试对象为金线球焊形成的第一焊点。

将样品固定在推拉力测试机平台上，通过显微系统定位金球位置，根据焊球尺寸选择剪切刀具。 

设置剪切高度和加载速度后，使刀具沿焊盘表面方向推动金球，记录最大剪切力。

测试后观察金球残留、界面脱离及焊盘损伤情况，辅助评价金球与ENEPIG焊盘的连接质量。

2. 铜球剪切测试（Copper Ball Shear）

铜球剪切测试的基本加载方式与金球剪切相似，但需要结合铜球尺寸、硬度及焊盘结构设置测试条件。

测试时应控制剪切刀具的接触位置、加载方向和剪切高度，避免因加载位置不当造成测试结果偏差。

通过比较不同铜球焊点的剪切力及失效模式，可评价铜线键合工艺的一致性。

3. 金丝、铜丝拉力测试（Wire Pull）

Wire Pull主要用于评价键合线及两端连接结构在拉伸载荷下的机械表现。

测试时，使用拉钩在规定位置接触键合线，沿设定方向施加载荷，记录最大拉力和失效位置。

主要观察线材本体断裂、第一焊点脱离、第二焊点脱离、颈部断裂及焊盘损伤等情况。 

对于金线铜线混打产品，应分别记录金丝、铜丝的线径、测试力值和失效模式，避免不同材料及连接结构的数据混用。

 

以上就是科准测控小编为您介绍的化学镍钯金ENEPIG工艺、ENEPIG与ENIG的区别、金线铜线混合键合及推拉力测试方法。科准测控Alpha-W260自动推拉力测试机可根据ENEPIG载板上的焊球尺寸、键合线线径及预计测试力值，配置相应力值模块、剪切刀具和拉钩，开展金球剪切、铜球剪切及引线拉力测试。

 

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