光模块产品趋向小型化,高速化,而且随着网络通讯的普及,光模块需求量不断攀升,价格不断下降。为了适应光模块的小型化和生产的批量化并降低成本,光模块生产工艺中引入了COB(Chip On Board)生产工艺,COB工艺是将裸芯片和激光器等器件直接固定到电路板上,采用绑定(wire bonding)工艺,通过热超声波焊接技术直接用金线进行信号之间的互联。为了达到COB工艺的光模块生产和使用要求,电路板需要满足如下要求:电路板焊盘需要镀软金(纯金)以便能与金线融合实现绑定,电路板的金手指需要耐磨性能良好满足插拔的要求,电路板表面处理工艺不能太复杂而造成加工时间和成本太高,并满足ROHS要求。

      能够满足该类光模块电路板要求的表面处理工艺只有两种:

      第一种工艺为化学镀镍金工艺(ENEG):在铜板上面镀镍,在镍上面镀一层软金,镀镍是因为镍与铜和金都有较好的附着力,为了避免镍通过软金镀层的细孔迁移到表面而污染腐蚀焊盘造成绑定困难,软金层需要有一定的厚度,镀金厚度0.3um以上,在金手指部位,软金不耐磨,需要局部镀硬金(金的合金)。化学镍金工艺(ENEG)在生产上还有一个难以解决的问题:绑定需要镀金厚镀0.3um以上,而焊锡需要金厚在0.05um左右焊接可靠性好,因此需要在电路板不同区域采用不同的镀金厚度。由此可见,由于电路板需要在焊接区域,绑定区域和金手指区域的表面处理分别进行,电路板加工工艺复杂,成本高和成品率低。

      第二种工艺为化学镀镍钯浸金(ENEPIG)工艺简称镍钯金工艺,最早由Intel开发的表面处理工艺,通过在镀镍和镀纯金之间增加了镀钯层,将镀镍与镀金层隔开,隔离镍向表面金层的迁移,镀金层的厚度可减小到0.1um以下。由于金属钯耐磨且比硬金硬度高,厚度0.3um左右的钯解决了金手指的耐插拔问题,电路板全板采用一种表面处理工艺,生产周期缩短和成品率上升从而降低成本。钯和金都属于化学性质稳定的金属,电路板的存放时间长,能进行多次回流焊加工。镍钯金工艺刚开发时,由于钯的价格比金贵的多,在成本上难以控制,随着金属钯的价格降低,目前钯的价格是金的一半以下,镍钯金工艺代替镍金工艺是必然趋势。

 

表1 两种工艺的特性比较

特性

EPEG

ENGPIG

耐储时间

由于镍迁移,短

加工工序

多次镀金(复杂)

镀钯浸金(简单)

表面金厚度

厚(0.3μm)

薄(<0.1μm)

绑定功能

回流焊次数

不可靠

可靠

 金手指

硬金,耐磨

厚钯薄金,耐磨

成本

镀金层厚,成本较高

钯比金便宜,成本较低

可靠性

钯具有热扩散性,可靠性高

 

      摩泰光电的SFP28-25G SR/AOC, QSFP28-100G SR/AOC, QSFP-40G SR/AOC产品的电路板采用镍钯金工艺制作,具有良好的可生产性,欢迎大家选购。

 

 

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