化学镍金制程分析

Electroless Nickle / Immersion Gold Process需有循环过滤装置（循环量68turn over）,加热装置（石英或铁弗龙）目的：去除铜箔表面的轻微氧化物以及轻微的油脂等杂质，并且为微蚀制造一个湿润的表面。活 化目的：可以使裸露的铜表面置换上一层钯金属，作为无电镍金层的初始活力来源。目的：作为下一站钯活化的预处理，保护活化槽不受污染，维持活化槽各组分的稳定。预 浸目的：使铜面产生一个良好的粗糙面，促进铜面与化学镍的良好覆着。微 蚀酸性清洁 CLEN需有循环过滤装置（循环量68turn over）,加热装置（石英或铁弗龙），打气装置化学反应式：Pd2+CU Pd+CU2+ 需有循环过滤装置（循环量68turn over）,加热装置（石英或铁弗龙）化学镀镍目的：为裸铜面提供一层要求厚度的镍层。防止铜离子的迁移。并且具备一定的硬度和良好的耐磨性能。主反应：Ni2+2H2PO2-+2H2O=Ni+2HPO32-+4H+H2副反应：4H2PO2-=2HPO32-+2P+2H2O+H2原理：次磷酸盐水解生成原子态H，同时H原子在钯的催化下，将镍离子还原成单体镍而沉积在铜表面。化学镍槽：不锈钢304或316；PP需有循环（过滤）装置（循环量510turn over）,加热装置（不锈钢），正电保护装置，自动加药系统化学浸金目的：在镍层上镀上一定要求厚度的金层，保护镍层不被钝化。并且提供良好的接触导通性能。主要反应：2Au(CN)2-+Ni=2Au+Ni2+4CN-原理：在活性镍表面，通过化学置换反应沉积薄金。需要有循环装置，加热装置（石英或铁弗龙） 化学镀镍/金可焊性控制 1金层厚度对可焊性和腐蚀的影响在化学镀镍/金上，不管是施行锡膏熔焊或随后的波峰焊，由于金层很薄，在高温接触的一瞬间，金迅速与锡形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2 、AuSn 3等）而熔入锡中。故所形成的焊点，实际上是着落在镍表面上，并形成良好的Ni-Sn合金共化物Ni3Sn4，而表现固着强度。换言之，焊接是发生在镍面上，金层只是为了保护镍面，防止其钝化（氧化）。因此，若金层太厚，会使进入焊锡的金量增多，一旦超过3%，焊点将变脆性反而降低其粘接强度。据资料报导，当浸镀金层厚度达0.1m时，没有或很少有选择性腐蚀；金层厚度达0.2m时，镍层发生腐蚀；当金层厚度超过0.3m时，镍层里发生强烈的不可控制的腐蚀。2镍层中磷含量的影响化学镀镍层的品质决定于磷含量的大小。磷含量较高时，可焊性好，同时其抗蚀性也好，一般可控制在79%。当镍面镀金后，因Ni-Au层Au层薄、疏松、孔隙多，在潮湿的空气中，Ni为负极，Au为正极，由于电子迁移产生化学电池式腐蚀，又称焦凡尼式腐蚀，造成镍面氧化生锈。严重时，还会在第二次波峰焊之后发生潜伏在内的黑色镍锈，导致可焊性劣化与焊点强度不足。原因是Au面上的助焊剂或酸类物质通过孔隙渗入镍层。如果此时镍层中磷含量适当（最佳7%），情况会改善。 3镍槽液老化的影响镍槽反应副产物磷酸钠（根）造成槽液“老化”，污染溶液。镍层中磷含量也随之升高。老化的槽液中，阻焊膜渗出的有机物量增高，沉积速度减慢，镀层可焊性变坏。这就需要更换槽液，一般在金属追加量达45MTO时，应更换。4 PH值的影响过高的PH，使镀层中磷含量下降，镀层抗蚀性不良，焊接性变坏。对于安美特公司之Aurotech （酸性）镀镍/金体系，一般要求PH不超过5.3，必要时可通过稀硫酸降低PH。5稳定剂的影响稳定剂可阻止在阻焊Cu焊垫之间的基材上析出镍。但必须注意，太多时不但减低镍的沉积速度，还会危害到镍面的可焊性。6不适当加工工艺的影响为了减少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷应安排在Ni/Au工艺之前。光固型字符油墨不宜稀释，并且也应安排在Ni/Au工艺之前进行。做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜进行任何酸洗，因为这些做法都会使镍层埋伏下氧化的危险，危及可焊性和焊点强度。 7两次焊接的影响对低档卡板只做一次焊接，一般不会有问题。但如笔记型电脑的主板、手机或PC等高档板，一般需两次焊接。第一次焊接后，助焊剂残余会浸蚀镍层。第二次焊接的高温会促使氧化甚至变黑，其固有强度变坏，无法通过振动试验。遇到这种情况，只能从槽液管理上入手进行改进，使镀镍层具有更好的抗蚀性能。6 化学镀镍/金与其它表面镍金工艺化学镀镍/金除了通常所指之化学镀薄金外，应打金线等需求，又派生出化学厚金工艺；出于耐磨导电等性能要求，也派生出化学镀镍金后的电镀厚金工艺；针对HDI板BGA位拉力要求，也派生出选择性沉金工艺。化学厚金工艺1） 工艺流程除油水洗微蚀水洗预浸活化水洗沉镍水洗化学薄金回收水洗 化学厚金回收水洗干板2） 化学厚金之特点化学厚金是指在还原条件下，金离子被还原为金单质（还原剂同化学镀薄金），均匀沉积在化学薄金上面，在自催化作用下，达到所需要的厚度。一般情况下，印制板化学厚金的金厚控制在20in左右。某些情况下，也有超过30in金厚的。3）工艺控制化学厚金最重要的是成本问题，所以，反应速度的控制尤为重要。络合剂、还原剂、稳定剂以及温度，是影响反应速度的重要因素。 沉金金手指电镀工艺1）工艺流程阻焊膜沉镍金干板包胶纸电镀金去胶纸其中，电镀金为如下工艺流程：酸洗水洗刷磨水洗活化水洗镀金回收水洗干板2）沉金金手指电镀的特点沉金金手指这种类型的板，在制作过程中，先将整板的露铜部分，包括金手指部分进行化学镀镍金。然后，单独将金手指按客户要求之厚度进行电镀金。这种工艺流程简单，性能可靠，既能满足客户元件粘贴要求，又能满足插接性能。3）工艺控制包蓝胶纸时，一定要防止药水渗漏，避免金药水污染。此外，电镀厚金前，一定要将被镀表面磨刷干净，否则会引起分层。刷磨时，不可吝啬沉金层的浪费，刷磨效果越好，电镀金层的结合力越牢固。 选择性沉金工艺1）工艺流程阻焊膜干菲林曝光显影干板沉镍金褪菲林干板有机保焊涂敷2）选择性沉金的特点选择性沉金既具有元件粘贴平整的特点，又具有良好的装配焊接性能。同时，针对HDI板BGA位等小型Pad位采用有机保焊涂覆（如Cu106），避免因Pad位太小而造成镍金拉力不足的缺点。而且，选择性沉金的成本低于整板沉金，是一种很有发展潜力的工艺。3）工艺控制干菲林是专用于沉镍金的类型，它不但应具有耐高温药液能力，且须具备良好的掩孔能力。由于沉镍金疏孔的局限性，其表面对微蚀药水非常敏感，极易造成镍层腐蚀。所以，在有机保焊涂覆制程中，微蚀率应在保证铜面清洁的前提下，控制的越低越好。能够采用贴红胶纸的制板，最好能象喷锡板那样，贴红胶纸加以保护。