PCB板化镍金工艺控制(4)

H2PO2-+H2O→H++HPO32-+H2↑ 2.2.4 作用

化学镍的厚度一般控制在3~5μm，其作用同金手指电镀镍一样，不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度.在镀件浸金保护后，不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条)，同时还可以避免金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口. 2.3 浸金原理 2.3.1 浸金

是指在活性镍表面，通过化学置换反应沉积薄金. 化学反应：

2Au(CN)2-+Ni→2Au+Ni2++4CN- 2.3.2 作用

浸金的厚度一般控制在0.05~0.1μm，对镍面具有良好的保护作用，而且具备很好的接触导通性能.很多需按键接触的电子器械(如手机、电子字典)，都采用化学浸金来保护镍面. 三、化学镍金工艺流程 3.1 工艺流程简介

作为化学镍金流程，只要具备6个工作站就可满足其生产要求.

3~7min 1~2min

0.5~4.5min 2~6min 20~30min 7~11min 除油 微蚀 预浸 活化 沉镍 沉金

3.2 工艺控制 3.2.1 除油缸

一般情况，PCB沉镍金采用酸性除油剂来处理制板，其作用在于去除铜面之轻度油脂及氧化物，达到铜面清洁及增加润湿效果的目的.它应当具备不伤Soider Mask(绿油)，低泡型易水洗的特点.

除油缸之后通常为二级市水洗，如果水压不稳定或经常变化，则将逆流水洗设计为三及市水洗更佳.

3.2.2 微蚀缸

微蚀的目的在于清洁铜面氧化及前工序遗留残渣，保持铜面新鲜及增加化学镍层的密着性，常用微蚀液为酸性过硫酸钠溶液. Na2S2O8：80~120g/L 硫酸：20~50ml/L

沉镍金生产也有使用硫酸双氧水或酸性过硫酸钾微蚀液来进行的.

由于铜离子对微蚀速率影响较大，通常须将铜离子的浓度控制有5~25g/L，以保证微蚀速率

处于0.5~1.5μm，生产过程中，换缸时往往保留1/5~1/3缸母液(旧液)，以保持一定的铜离子浓度，也有使用少量氯离子加强微蚀效果.

另外，由于带出的微蚀残液，会导致铜面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀后水质和流量以及浸泡时间都须特别考虑.否则，预浸缸会产生太多的铜离子，继而影响钯缸寿命.所以，在条件允许的情况下(有足够的排缸)，微蚀后二级逆流水洗之后，再加入5%左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗之后进入预浸缸. 3.2.3 预浸缸

预浸缸在制程中没有特别的作用，只是维持活化缸的酸度以及使铜面在新鲜状态(无氧化物)下，进入活化缸.

理想的预浸缸除了Pd之外，其它浓度与活化缸一致.实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸作预浸剂，盐酸把钯活化系列采用盐酸作预浸剂，也有使用铵盐作预浸剂(PH值另外调节).否则，活化制程失去保护会造成钯离子活化液局部水解沉淀. 3.2.4 活化缸

活化的作用是在铜面析出一层钯，作为化学镍起始反应之催化晶核.其形成过程则为Pd与Cu的化学置换反应.

从置换反应来看，Pd与Cu的反应速度会越来越慢，当Pd与Cu完全覆盖后(不考虑浸镀的疏孔性)，置换反应即会停止，但实际生产中，人们不可能也不必要将铜面彻底活化(将铜面完全覆盖).从成本上讲，这会使Pd的消耗大幅大升.更重要的是，这容易造成渗镀等严重品质问题.

由于Pd的本身特性，活化缸存在着不稳定这一因素，槽液中会产生细微的(5m滤芯根本不可能将其过滤)钯颗粒，这些颗粒不但会沉积在PCB的Pad位上，而且会沉积在基材、绿油以及缸壁上.当其积累到一定程度，就有可能造成PCB渗镀以及缸壁发黑等现象.

影响钯缸稳定性的主要原因除了药水系列不同之外，钯缸控制温度和钯离子浓度则是首要考虑的问题.温度越低，钯离子浓度越低，越有利于钯缸的控制.但不能太低，否则会影响活化效果，引起漏镀发生.

通常情况下，钯缸温度设定在20~30℃，其控制范围应在±1℃，而钯离子浓度则控制在20~40ppm，至于活化效果，则按需要选取适当的时间.

当槽壁及槽底出现灰黑色的沉积物，则需硝槽处理.其过程为：

加入1：1硝酸，启动循环泵2小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全除去为止.适当时可考虑加热，但不可超过50℃，以免空气污染.

另外，也有人认为活化带出的钯离子残液在水洗过程中会造成水解，从而吸附在基材上引起渗镀，所以，应在活化逆流水洗之后，多加硫酸或盐酸的后浸及逆流水洗的制程.

事实上，正常情况下，活化带出的钯离子残液体，在二级逆流水洗过程中可以被洗干净.吸附在基材上的微量元素，在镍缸中不足以导致渗镀的出现.另一方面，如果说不正常因素导致基材吸附大量活化残液，并不是硫酸或盐酸能将其洗去，只能从根源去调整钯缸或镍缸.增加后浸及逆流水洗，其作用只是避免水中Pd含量太多而影响镍缸.

需要留意的是，水洗缸中少量的Pd带入镍缸，并不会对镍缸造成太大的影响，所以不必太在意活化后水洗时间太短，一般情况下，二级水洗总时间控制在1~3min为佳.尤其重要的是，活化后水洗不可使用超声波装置，否则，不但导致大面积漏镀，而且渗镀问题依然存在. 3.2.5 沉镍缸

化学沉镍是通过Pd的催化作用下，NaH2PO2水解生成原子态H，同时H原子在Pd催化条件下，将镍离子还原为单质镍而沉积在裸铜面上. 作为化学沉积的金属镍，其本身也具备催化能力.由于其催化能力劣于钯晶体，所以反应初期主要是钯的催化作用在进行.当镍的沉积将钯晶体完全覆盖时，如果镍缸活性不足，化学沉积

就会停止，于是漏镀问题就产生了.这种渗镀与镍缸活性严重不足所产生的漏镀不同，前者因已沉积大约20μ\的薄镍，因而漏镀Pad位在沉金后呈现白色粗糙金面，而后者根本无化学镍的沉积，外观至发黑的铜色. 从化学镍沉积的反应看出，在金属沉积的同时，伴随着单质磷的析出.而且随着PH值的升高，镍的沉积速度加快的同时，磷的析出速度减慢，结果则是镍磷合金的P含量降低.反之，随着PH值的降低，镍磷含金的P含量升高.

化学镍沉积中，磷含量一般在7~11%之间变化.镍磷合金的抗蚀性能优于电镀镍，其硬度也比电镀镍高.

在化学沉镍的酸性镀液中，当PH6时，镀液很容易产生Ni(OH)2沉淀.所以一般情况，生产中PH值控制在4.5~5.2之间.由于镍沉积过程产生氢离子(每个镍原子沉积的同时释放4个氢离子)，所以生产过程中PH的变化是很快的，必须不断添补碱性药液来维持PH值的平衡. 通常情况下，氯水和氢氧化钠都可以用于生产维持PH值的控制，两者在自动补药方面差别不大，但在手动补药时就应特别关注.加入氨水时，可以观察到蓝色镍氨络离子出现，随即扩散时蓝色消失，说明氨水对化学镍是良好的PH调整剂.在加入氢氧化钠溶液时，槽液立即出现白色氢氧化镍沉淀粉末析出，随着药水扩散，白色粉末在槽液的酸性环境下缓慢溶解.所以，当使用氢氧化钠溶液作为化学镀的PH调整剂时，其配制浓度不能太高，加药时应缓慢加入.否则会产生絮状粉末，当溶解过程未彻底完成前，絮状粉末就会出现镍的沉积，必须将槽液过滤干净后，才可以重新开始生产.

在化学镍沉积的同时，会产生亚磷酸盐(HPO32-)的副产物，随着生产的进行，亚磷酸盐浓度会越来越高，于是反应速度受生成物浓度的长高而抑制，所以镍缸寿命末期与初期的沉积速度相差1/3则为正常现象.但此先天不足可采用调整反应物浓度方式予以弥补，开缸初期Ni2+浓度控制在4.60g/L，随着MTO的增加Ni2+浓度控制值随之提高，直至5.0g/L停止.以维持析出速度及磷含量的稳定，以确保镀层品质.

影响镍缸活性最重要的因素是稳定剂的含量，常用的 …… 此处隐藏：3920字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……