通过柔性电路大拿Joe Fjelstad，我了解了liloTree这家公司并结识了首席科学家Kunal Shah。这家规模不大的公司开发出了一种新型ENIG工艺，该工艺或许会撼动那些扎根本行业很久的化学品供应商的地位。这项新工艺性价比高，而且环保，同时还可以完全避免黑焊盘现象和脆性焊点问题。
Patty Goldman:Kunal，向我们介绍一下你的背景和你的公司吧。
Kunal Shah: 很高兴能接受这次采访。我在弗罗里达大学获得了材料科学与工程的博士学位。起初，我受聘于因特尔公司，担任高级科学研究员，在研发部门开发材料及研究材料化学构成等。在研发聚合物内层介质和钝化材料时，我是该项目的关键成员。从2008年开始，因特尔公司所有的IC产品都加入了聚合物钝化材料。之后，我在太平洋西北国家实验室短暂工作过，在一个国土安全部的项目中负责鉴定用于侦测辐射物的半导体材料。之后我搬到了西雅图，开办了liloTree这家公司。在liloTree，我们有两个工作目标。一是产品改善。因为我们位于西雅图，所以和几家航空航天公司展开了一些合作。
当他们的产品失效时，他们会找到我们，我们会做对材料做科学分析和评估，找出导致产品失效的根本原因。但我们不会只跟他们说，“嘿，这就是失效的原因。”我们还会告诉他们，“你要这样做才能避免同样的问题再次出现。”产品改善方案和我们的建议方案促使我们开始关注ENIG。有很多家航空航天公司总是不停地找我们解决问题，他们出现的产品缺陷或多或少都与化学镀镍/浸金工艺造成的黑焊盘现象有关。我们会告诉他们，“这种缺陷和黑焊盘问题有关”。这些公司的产品应用非常重要，所以无法承受同一种产品缺陷问题反复出现。之后，也有医疗电子品公司找到我们，他们也遇到了类似的问题。我们开始意识到，这类问题并没有相应的解决方案。
显然，我们发现了市场对这种解决方案的需求，因为就算我们告诉了他们解决方案，这也不是完整的解决方案。首先，制造商无法很好的理解这种方法。它的技术性和科学性非常强，而且制造商没有考虑过导致黑焊盘现象出现的根本原因。我们发现这是研发我们自己产品的好机会。第一，我们想对黑焊盘现象出现的原因有一个基本了解，之后要研发出一种技术来缓解这种现象，这样一来我们的产品就不会出现这种问题。我们把这种方法叫做ENIG-Premium，彻底解决黑焊盘问题。
市面上几乎所有的ENIG都使用的是氰基金化学组成，这种成分不仅会对环境有害，还有可能危害到操作人员的健康。我们开发了一种无氰金溶液并将其作为我们的产品定位。这对PCB制造商和元件制造商而言都是好事。
我们做了市场调研后，发现了另一个与ENIG有关的主要问题：焊点易脆。我们是在和真正的客户OEM的沟通过程中发现这一问题的。当焊料在ENIG上回流时，尤其是采用无铅焊料时，金属间化合物或焊点都非常脆。
我们在IPC APEX EXPO 2018展会上发表的论文将会详细介绍为什么ENIG和无铅焊料会比含铅焊料更容易出现脆性断裂。我们知道整个行业正在朝着无铅技术发展。对于使用无铅ENIG表面处理的应用或OEM而言，无铅焊点脆性断裂是产品的主要问题。
我们在开发ENIG-Premium时，首要目标就是做到防止黑焊盘现象的出现或是做到完全抗腐蚀。第二个目标是设计出独创的化学组成，尤其是无氰金化学组成，从而保证成分是对环境是无害的。第三个目标，也是最重要的目标，不论是采用含铅技术还是采用无铅技术，ENIG-Premium设计方案都会使所形成的金属间化合物非常稳定，不会发生与金属间化物相关的失效。
我们给国家科学基金会写了一封技术建议书，申请小型企业创新研究经费（SBIR）。我们的新型ENIG获得了第一阶段的经费。在这个阶段，我们完善了许多细节，并完全研发出了这个产品。
然后我们做了大量的市场研究，和50到70家不同的PCB制造商及元件制造商进行了沟通，他们是真正的ENIG终端用户。他们将这个产品应用在PCB或元件上，作为ENIG表面涂层。我们与他们谈论过他们面临的问题和挑战。在开发这个产品的过程中，我们建立起了知识库。
因为我们成功证明了该产品有效且很成功，以及市场调研和我们收到的反馈，我们获得了第二阶段的经费。
资金支持对我们而言非常重要。因为补助金的审核过程要持续六个月并且有两个委员会进行审核，所以我们的工作和研发的产品都变得更加有可信性。一个委员会负责审核产品的商业可行性，另一个负责审核产品的技术可行性、概念的技术论证以及技术是强健而稳定的。
现在我们已经准备好快速将ENIG-Premium商业化。我们明年会参加IPC APEX EXPO展会，做一些业务开发相关工作，将产品推向市场，让所有美国境内境外的PCB制造商对我们的产品有所了解。
Goldman:你现在已经和PCB厂家或制造商展开合作了吗？
Shah:有几家PCB制造商处于产品测试的不同阶段。世界上最大的挠性PCB制造商之一已经对ENIG-Premium完成了三轮测试，他们对结果很满意。他们只是在核实物流运输，之后会把产品安装在中国和美国的多家工厂中。还有很多家小型企业也不同程度采用了ENIG-Premium。他们已经认识到了这个产品的优点，并且在一步步地将其应用在所有的工厂和生产线上。
Goldman:所以说，它已经投入生产了，对吗？
Shah:是的。我们已经在内部对产品进行了很多科学测试。比如，我们在进行ENIG-Premium和传统ENIG的对比测试时，发现ENIG-Premium的抗腐蚀性能是传统ENIG的十倍以上。这是优点之一。而且绝对不会出现黑焊盘现象。原因之一是我们会在镍和金表层之间进行界面工程处理。一旦施加了化学镀镍磷镀层，我们会在镀金层之前对表面进行界面工程处理。施加焊料之后，富磷区域不会很好地润湿焊点。有的区域润湿效果不好，有的区域润湿效果较好。会出现气囊或孔洞，在显微镜下看都非常小。通常富磷区域会呈现黑色，所以叫做黑焊盘。
如果完全没有润湿，那么该区域就是完全失效。有时，该区域会出现一部分润湿、一部分没有润湿，这种情况更加危险，因为在投入使用之后会由于机械应力或震动的原因出现失效，之后就会出现完全失效。我们的做法是将后边的镍层做完全钝化处理。在镀金之后，它就会变得完全抗腐蚀。所以你不会看到富磷区域，这样一来，顶部是稳定的镀金层，下边是镍层。
我们用同样的原理处理形成的金属间互化物，因为在传统ENIG中，富磷区域会生成被称为Ni3p的相。一般情况下，它是镍9，磷10——常规情况下是90%的镍和10%的磷，以90：10的比率形成。化学镀镍沉积的组成成分一般是90%的镍和10%的磷，根据供应商的不同磷的含量会有所差异。
由于浸金工艺过程中镍已经被置换，而且在回流过程中镍会大量地扩散到焊料中，局部区域（朝向Ni-P一侧的金属间化合物）形成了称之为Ni3P的相。该相非常软，上面有亚微米尺寸的空洞，导致非常容易出现脆性失效。不论应力施加在哪里，只要相上出现了空洞，产品失效就是不可避免的。这就是为什么传统ENIG焊点常常会出现脆性失效的原因。
我们的技术有两个成果。第一，界面工程可以避免富磷区域的出现。在传统ENIG中，在260 °C温度下完成焊接时，过多的镍会扩散到焊点中。金属间化合物区域会厚出几微米。但我们可以明显限制或减少富磷区域。
第二，因为我们进行了界面工程处理，所以在焊接/回流过程中镍不会大量地扩散到焊料中。金属间化合物非常薄且密，只有不到几微米的厚度，所以Ni3p相可以忽略不计，产品会非常稳定。
我们请加利福尼亚一个获NASA认可的第三方实验室，测试了产品的金属间化合物和焊点。我们在印制电路板上使用了传统ENIG制备的焊料和ENIG-Premium制备的焊料，把这些样品送到了加利福尼亚的实验室中。他们参与了行业标准的制定，包括与IPC有联系的JEDEC。他们根据JEDEC的标准，对焊点进行焊料球剪切测试和拉球测试。
Goldman:我了解到一项新标准刚刚发布，规定了金的限制用量。这就涉及到你要如何测量镀金层的厚度，因为很多设备是无法准确测量镀金层厚度的。
Shah:我们非常了解这一点。界面工程的优点之一就是可以控制镀金层厚度。我们可以稳定地制造金厚度为50纳米的ENIG镀层。使用传统的ENIG方法，大多数PCB制造商都无法控制金层厚度，所以他们的金层厚度达到了1 00纳米，有的可能都达到了150纳米。金的含量过高可能会导致金脆化问题。在技术效益方面，我们的ENIG-Premium与传统ENIG的成本几乎相同。
Goldman: 真是个优秀的产品。你们是否已经为客户制定了技术服务网络？你们打算怎样提供这类服务？
Shah:这是个好问题。就像我之前说的，liloTree 有两个商业模型。一是产品改善方案，我们的职责是确定失效原因并提供解决方案。这是我们的主要核心竞争力。在美国境内和境外，我们的技术实验室具备各种科学器材，例如扫描式电子显微镜、使用EDS进行元素分析、使用XRF进行厚度测量，以及使用FTIR进行分子分析。我们已经组建了一个科学家团队为这类业务提供支持。一旦我们的客户遇到了任何问题，我们就会启用这个机制来解决问题。
Goldman:真不错。我想我们将在圣地亚哥的IPC研讨会上了解到更多内容。
Shah:是的。
