共晶降本工艺-镀镍烧结

一、常见共晶烧结-镀金工艺

在芯片封装工艺中，共晶焊接技术因具有连接强度高、热导率优异、可靠性好等特点，被广泛应用于芯片与基板的互连过程。镀金层作为共晶焊接中的关键界面层，其质量直接影响焊接接头的微观结构、力学性能及长期可靠性。

共晶焊接时，镀金层与焊料的界面反应可分为三个阶段：1）焊料熔融后，金原子快速溶解到焊料中，形成Au-Sn固溶体；2）随着金浓度升高，在界面处析出Au-Sn共晶相；3）长时间保温后，金与基底金属（如镍）反应生成Ni₃Sn₄ IMC层。该IMC层的厚度和分布均匀性是衡量焊接质量的关键指标，理想状态下应形成连续、致密且厚度适中的IMC层。

镀金层的质量直接影响焊接接头的可靠性。金川岛生产的Au80Sn20共晶金锡焊片，熔点精准（280℃），与镀金界面反应生成的IMC层连续、致密，可满足光电子、RF射频器件等高可靠性封装对焊点气密性和导热性的严苛要求。金川岛可提供厚度≥0.015mm的金基预成型焊片，适配不同镀金界面的工艺窗口。

二、变更共晶烧结-镀镍工艺

2.1 工艺变更背景

在电子行业中，黄金被广泛应用于集成电路（IC）、印刷电路板（PCB）、连接器、引线键合等关键部件。电子制造过程中，黄金不仅用于元件生产，还在多个环节发挥作用。比如，在半导体制造中，黄金可用于晶圆的金属化工艺；在电子封装中，黄金作为焊料或镀层材料，确保电子器件的连接质量。但由于国际金价不断上涨，导致整体生产工艺成本增加，所以在一些相对性能参数要求不太高的工况下采取其他可替代材料进行替代生产。

在镀镍烧结工艺的替代方案中，金川岛预成型焊片（如SAC305焊片）凭借焊料量精准、尺寸一致性好、批次稳定性高等特点，能够有效适配镀镍界面的焊接需求。相比传统锡膏工艺，预成型焊片可减少因焊料量波动导致的IMC层不均匀问题，助力客户在降本的同时保障焊接可靠性。

2.2 工艺变更镀镍烧结

镍（Ni）因其独特的物理化学性质，在表面工程领域被广泛用作镀层材料和隔离层材料。纯镍镀层的电导率约为14×10⁶ S/m（20℃），低于铜（59.6×10⁶ S/m），但高于大多数合金镀层，适用于电子元件的导电镀层。且镍镀层与基体的结合强度通常大于30MPa（划格法测试），通过喷砂预处理或添加有机添加剂（如糖精）可提升至50MPa以上。从材料特性、工艺适应性及应用需求三个维度，系统分析镍作可以做为镀层及焊接连接层进行使用。

三、镍层共晶烧结工艺

经过测试，在微调SAC305焊料烧结曲线的情况下，可以满足部分封装工况下，芯片与镀层的共晶需求。当然，此工艺更改涉及到钎料工艺、镀层工艺、预处理工艺以及烧结工艺，需要通程协调进行整体工艺变更才可以达到最终所需的工艺状态。

金川岛在预成型焊片领域拥有多年技术积累，提供SAC305、AuSn、AgSn等多种合金体系的预成型焊片，支持镀金、镀镍等不同界面工艺的焊料定制与技术支持，助力客户实现降本与品质的平衡。

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