化学镍金常见缺陷分析
：
1漏镀
1.1.1 主要原因：体系活性（镍缸及钯缸）相对不足,铅锡等铜面污染。
1.1.2问题分析：
漏镀的原因在于镍缸活性不满足该Pad位反应势能,导致沉镍化学反应中途停止，或者根本没有沉积金属镍
漏镀的特点是：如果一个Pad位漏镀与其相连的所有Pad位都漏镀;出现漏镀问题，首先须区分是否由于污染板面所致。若是，将该板进行水平微蚀或采用磨板方式除去污染。
影响体系活性的最主要原因是镍缸稳定剂的浓度，但由于难以操作控制，一般不采用降低稳定剂浓度解决该问题。
影响体系活性的主要原因镍缸温度，升高温度一定有利于漏镀的改善。如果不考虑对部分环境以及内部稳定性，无限度的升高镍缸温度，应该能解决漏镀问题。
影响体系活性的次要因素是活化浓度，温度和时间。延长活化的时间或提高活化浓度和温度，一定有利于漏镀的改善。由于活化的温度和浓度太高会影响钯缸的稳定性，而且会影响其他制板的生产，所以，在这些次要因素中，延长时间是首选改善措施。
镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载都会影响镍缸活性，但其影响程度较小，而且过程缓慢，所以不宜作为解决漏镀的主要方法。
渗
镀
1.2.1 主要原因
体系活性太高，外界污染或前工序残渣；
1.2.2问题分析
渗镀的主要成因在于镍缸活性过高,导致选择性太差，不但使铜面发生化学沉积，同时其他区域（如基材、绿油侧边等）也发生化学沉积，造成不该出现沉积的地方沉积化学镍金。
出现渗镀问题，首先须区分是否由外界污染或残渣（如铜、绿油等）所致。若是，将该板进行水平微蚀或其他的方法去除。
升高稳定剂浓度是改善体系活性太高的最直接的方法，但是，用漏镀问题改善一样，因难以操作控制而不宜采用。
降低镍缸温度是改善渗镀的最有效的方法，理论上无限度的降低温度，可以彻底解决渗镀问题。
降低钯缸温度和浓度，以及减少钯缸处理时间，可以降低体系活性，有效地改善渗镀的问题。
镍缸的PH值，次磷酸钠以及镍缸负载，降低其控制范围有利于渗镀的改善，但因其影响较小而且过程缓慢，不宜作为改善渗镀问题的主要方法。
因操作不当导致钯缸或镍缸产生悬浮颗粒弥漫槽液，则应采取过滤或更新槽液来解决！
甩金
1.3.1主要原因：镍缸后（沉金前）造成镍面钝化,镍缸或金缸杂质太多
1.3.2问题分析：
金层因镍层发生分离，镍层与金层的结合力很差，镍面出现异常的造成甩金，镍面出现钝化是造成甩金的主要原因，沉镍后暴露时间过长和水洗时间过长，都会造成镍面钝化面导致结合力不良，当然，水洗的水质出现异常，也有可能导致镍层钝化
至于镍缸或金缸是否为甩金出现的主要原因，可在实验室烧杯中做对比实验来确定，若是，则更换槽液。甩镍
1.4.1 主要原因：铜面不洁或活化钯层表面钝化，镍缸中加速剂失衡。
1.4.2 问题分析：
镍缸以前制程不良或不能除去铜面杂物（包括绿油残渣）,镍层与铜面结合力就会受到影响，从而就导致甩镍。
出现甩镍问题，首先须检查做过程中板面状况，区分铜面杂物还是活化后钯层表面钝化，若是后者，则追踪是否活化后空气中太长还是水洗时间太长。
如果铜面杂物引起甩镍，则检查前处理水平微蚀是否正常，同时须检查前处理之前铜面是否正常，另外，前处理中硫脲药液残留铜面，轻则出现沉镍金色粗糙，重则甩镍。
镍缸中加速剂（如Na2S2O3）太多则会导致镍沉积松散，造成镍层剥落，此时多伴镍面哑色出现（失去光泽），出现这种情况，用拖缸板（镍板）消耗掉多余加速剂，即可重新进行生产。
非导通孔上金
1.5.1 主要原因：直接电镀或化学沉铜残留的钯太多，或镍缸活性太高
金面粗糙
1.6.1主要原因：铜面（镀面）粗糙，铜面不洁，镍缸药水失衡
1.6.2 问题分析:
电镀产生的铜面粗糙，只能在电镀通过调整光剂或电流密度来改善，至于沉金线，水平微蚀也不能明显改变其粗糙程度；
对于铜面不洁则考虑用磨板或水平微蚀的方式加以改善，可以做到解决铜面不洁造成的金面粗糙。
镍缸药水失衡也会导致沉积松散或粗糙，影响沉积粗糙的主要原因是加速剂太高或稳定剂太少，至于改善对策，则可在实验烧杯加入稳定剂，按1m/L，2ml/L，3m/L做对比实验。这时就会发现镍面逐渐变得光亮，找出适当的比例将稳定剂加入镍缸即可试板和重新生产。需要注意的是，药水往往是加药过程中出现偏差，中要纠正错误偏差，调整稳定剂并不是一危险操作：
角位平镀﹝启镀不良﹞
1.7.1主要原因：镍缸循环局部过快
镍缸温度局部过高
镍缸稳定剂浓度过高,加速剂量不够
1.7.2 问题分析:
角位平镀是指化学沉镍过程中,出现Pad的角位不沉积镍的现象，它通常具有方向性的特征，例如圆型Pad则出现同一方向的月芽形不上镍，方型Pad则出现一边完好,对边严重不上镍,两个侧边逐渐变差。
对于镍缸循环局部过快，往往是镍缸药液循环设计不合理或出水管变形造成，它特点是镍缸某个角落固定出现该问题，当然，不合理的打气冲击板面出会导致该问题的出现。
对于镍缸温度局部过热，往往出现在副溢流的镍缸设计，当水位不足的时候，副缸温度往往比主缸高出5℃以上，溢流的热水流量在偏小的同时，往往只扩散在主缸的顶层，造成生产板顶部出现角位平镀的现象。对于镍缸稳定剂浓度过高，只要不是来料（供应药水）出现太大的质量问题，通过补加适量的加速剂或拖缸，均能解决该问题的出现。
金面颜色不良
1.8.1原因：金缸稳定剂（络合剂）太多，金层厚度严重不足，金缸使用寿命太长或水洗不净。
1.8.2 问题分析
金面颜色不良主要有两种形式，一种是由于金缸稳定剂（络合剂）太多或金层厚度严重不足而形式的金面颜色发白，另一种是由于金缸使用寿命太长或水洗不净造成金面氧化。
当金缸稳定剂补充过多时，往往会出现金面发白而金厚正常的现象，此状况多发生在新开缸初期。遇到这种情况，只要不拘于化验分析的控制范围，几次补药，颜色就会逐渐转为金黄色。当然，将金缸温度升高，也会一定程度的改善金面颜色。
对于金层厚度严重不是导致的颜色发白，主要是金缸温度低于下限太多或金盐浓度严重不足，使金层不能将镍的颜色完全覆盖，以至出现白色
对于沉金缸后的水洗过程，残留药水会对金面造成污染，尤其是回收缸，浸洗时间控制在半分钟左右为佳，金面污染的制板，当经过干燥后，金面就会出现棕色的斑痕，用酸洗或普通橡皮擦少除去。
当金缸使用寿命太长，槽液积聚的杂质就会越来越多，金面棕色斑痕就容易出现，所以沉金后水洗一定严重控制，尤其是回收缸药水浓度不能太高。
渗漏镀(这是指渗镀和漏镀在同一块板上同时出现)
1.9.1 问题分析：
渗镀和漏是沉镍金工序最常见问题，首先区分是否外界污染或残留渣（包括残铜）导致问题出现，若是，则采用磨板或水中微蚀的方式去除。
对于漏镀和渗镀在同一块板上同时出现，这说明体态活性不能满足该制板的需求，升高活性，会加剧渗镀的出现，而降低活性则又会导致漏镀的加剧，所以改善对策出现从渗镀、漏镀的特性调整钯缸和镍缸。首先漏镀的成因在于镍缸选择性太强，导致活性效果不佳的Pad位沉镍化学反应中途停止或镍根本不能沉积，所以唯一能做的就是大幅度提高活化效果（不考虑调节加速剂和稳定剂浓度）缩小Pad位间活化效果差异，方能调整镍缸的空间。
渗镀的成因在于镍缸的选择性太差，降低镍缸的温度可解决该问题出现，一般来讲，将活化时间延长一倍，适应时可以考虑升高活化缸温度（最好不要超过30℃）Pd2+浓度也可以考虑升高10-20PPM，同时将镍缸温度降低到适当值则可解决漏镀和渗镀同时出现的问题。
解决渗镀和漏镀的方法表面看起来好像很矛盾，其实从化学反应原理去看待，则不难理解。首先，拉的两个问题同时存在，说明单从镍缸入手根本没有调整的空间，其次，活化缸是Pd2+和Cu的置换反应，其反应初期各Pad位有Pd的沉积，随着Pd层的加厚，化学反应速度逐渐减慢，沉钯快的Pad位（Pd较厚）反应趋于停止，而沉钯快的Pad位仍然继续沉积，因而就缩小了各Pad间的活化效果的差异，为解决该矛盾的问题提供调整空间。
化学Ni/Au 问题与对策
问题原因对策
镍与铜镀层密着不良1)绿漆残渣附着于铜面
a)检讨前制程与加强清洁剂, 微蚀,磨刷或 Pumice处
理
2)显像后水洗不良
a)检讨前制程与加强清洁剂, 微蚀,磨刷或 Pumice处
理
3)绿漆溶入镀液
a)更新镀液
b)检讨绿漆特性(类型)，硬化条件及前处理流程
4)铜表面氧化未完全去除a)加强前处理流程(磨刷, 清洁剂,微蚀等)
5)微蚀或活化后水洗时间过长
a)缩短水洗时间
b)增加水洗槽进水量
镍镀层结构不良1)铜层针孔a)改善镀铜,蚀刻等制程
2)镀镍时绿漆溶出a)检讨绿漆特性(类型)，硬化条件及前处理流程
3)微蚀过度
a)调整至正确操作温度,浓度,
时间等
金与镍镀层密着不良1)金属(尤其是Cu)或有机杂质(绿
漆等)混入Au镀液中
a)更新镀液
b)检讨杂质来源
2)Ni槽有机污染(绿漆等)
a)更新镀液
b)检讨杂质来源
3)镀镍后水洗时间过长a)缩短水洗时间
b)增加水洗槽进水量
露铜1)铜面氧化严重或显像后水洗不良
a)加强前处理制程与清洁剂
b)磨刷或 Pumice处理
c)检讨及改善前制程
2)Ni槽液pH太低
a)调整pH值
b)检查及调整控制器/补充装置
3)Ni槽液温度太低a)调整至正确操作温度
4)活化不足
a)检查及调整钯/硫酸浓度
b)更改活化处理基准 ( 浓度及浸渍时间等)
5)活化后水洗时间太久a)缩短水洗时间
6)剥锡未净或铜面受硫化物污染a)改善剥锡等制程
7)金属/有机杂质混入Ni 镀液中
a)更新镀液
b)检讨杂质来源
8)Ni槽补充异常
a)由手动分析Ni/pH并做调整
b)检查及调整控制器/补充装置
架桥(溢镀) 1) 活化液污染(尤其是Fe) a)检查污染来源
b)使用活化专用加药杯
2)活化液老化
a)活化液更新
b)检讨活化液的加热方式，循环过滤及使用稀硫酸添加
等
3)Ni槽补充异常
a)手动分析Ni/pH并做调整
b)检查补充量
c)检查及调整控制与补充装置
4)Ni 槽液温太高a)调整至正常操作温度
5)前处理刷压过大(铜粉残留) a)检查及调整刷压
6)蚀铜未净a)改善蚀铜制程
Skip Plating 1)Ni槽补充异常(Ni槽成份失调) a)检查及调整控制与补充装置
2)Ni 槽搅拌太强(打气及循环量) a)降低搅拌速率
3)Ni 槽金属杂质污染a)检讨污染源
4)绿漆溶入镀液中
a)更新镀液
b)检讨绿漆特性及硬化条件,镍槽操作温度等
镀层表面粗糙1)Ni 镀液pH太高
a)调整pH值
b)检查及调整控制器/补充装置
2)铜面粗糙或氧化严重a)改善前制程
3)前处理不良a)改善前处理流程(微蚀,清洁剂,刷磨)
4)不溶性颗粒带入Ni镀液中
a)加强过滤
b)更新镀液
c)检讨水洗槽流量，水洗时间
5)水质不洁
a)移槽过滤，加强过滤
b)配槽及补充液位都使用纯水
c)更新镀液
针孔1)Ni镀液中有不溶性颗粒a)移槽过滤，加强过滤
b)检讨过滤条件（循环速率滤材孔径）
2)前处理不良a)改善前处理流程(微蚀,清洁剂,刷磨)
3) 镍槽液有机污染(清洁剂等) a)更新镀液
b)检讨杂质来源
4)镍槽搅拌太弱a)增加搅拌及摆动速度
b)使用Cylinder Shock装置
析出速度太慢1)Ni槽温度太低a)调整至正确温度
2)Ni镀液pH值太低
a)调整pH值
b)检查及调整控制器/补充装置
3)Ni 槽补充异常
a)检查及调整控制器/补充装置
b)手动分析Ni/pH并调整控制器/
补充装置
4)Ni 槽金属杂质污染
Sn,Pb,Zn,Cd,Cr等)
a)检讨污染源
b)更新镀液
5)Ni 槽有机杂质污染
a)更新镀液
b)检讨污染源
镍镀液混浊1)镍浓度, pH值太高
a)调整pH值, 镍浓度
b)检查及调整控制器/补充装置
2)浴温太高a)调整至正确温度
3)带出量太多
a)添加建浴剂 YC-50M
b)延长滴水时间
4)药液从管路泄漏
a)添加建浴剂 YC-50M
b)管路修复
析出保护装置的电流太高1)浴温太高a)调整至正常温度
2)pH值太高
a)用稀硫酸调整pH值
b)检查及调整控制器/补充装置
3)局部过热
a)加热器附近加强搅拌
b)降低加热器单位面积发热速率
4)槽壁钝化不良
a)移出镀液，使用硝酸钝化
b)增加硝酸浓度或增加纯化时间
5)活化液带入
a)移出镀液，使用硝酸浸渍
b)检讨活化水洗槽进水量水洗时间及水洗次数
6)补充液添加过快a)检查及调整控制器
7)安定剂太低a)添加”C”剂后调整pH值
b)检查补充装置
8)挂架上的Ni/Au碎片掉入Ni槽内
a)加强过滤
b)定期将挂架上的Ni剥除
9)析出保护装置异常a)检查线路及调整整流器
Ni槽pH值起伏
太大1)前处理药液带入
a)更新水洗水
b)检讨水洗进水量及时间
2)带出量太大
a)补充YC-50M
b)延长滴水时间,检查管路是否泄漏等
Ni消耗量太大或Ni浓度无法
维持1) Bath Loading过高或药液补充
太慢
a)检查及调整补充装置
b)延长滴水时间
检查管路是否泄漏等
化学镍金的工艺 Tags: 化学镍金,印制电路板, 积分Counts:907 次 本文在简单介绍印制板化学镀镍金工艺原理的基础上，对化学镍金之工艺流程、化学镍金之工艺控制、化学镍金之可焊性控制及工序常见问题分析进行了较为详细的论述。在一个印制电路板的制造工艺流程中，产品最终之表面可焊性处理，对最终产品的装配和使用起着至关重要的作用。综观当今国内外，针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式，主要包括以下几种：Electroless Nickel and Immersion Gold形电镀铜的常见缺陷及故障排除。 1．前言 由于行业竞争的激烈,印制板的制造商不断降低成本提高产品质量,追求零缺陷,以质优价廉取胜。而客户对印制板的要求也没有单纯停留在对产品性能的可靠性上,同时对产品的外观也提出了更严格的要求。而图形电镀铜作为化学沉铜的加厚层或其它涂覆层的底层，其质量与成品的关系可谓休戚相关“一荣俱荣，一损俱损”。所以图形电镀铜上的任何缺陷如镀层粗糙、麻点针孔、凹坑、手印等的存在，严重影响成品的外观，透过涂覆其上的阻碍或铅锡镀层或是镍金层，都能清楚的显露出来。 本文主要叙述图形电镀铜常见的系列故障及缺陷，并针对这些缺陷进行跟踪调查、模拟实验，找出产生缺陷的成因，制定切实的纠正措施，保证生产的正常进行。 2．缺陷特点及成因 2.1 镀层麻点 图形电镀铜上出现麻点，在板中间较为突出，退完铅锡后铜面不平整，外观欠佳。 刷板清洁处理后表面麻点仍然存在，但已基本磨平不如退完锡后明显。此现象出现后首先想到电镀铜溶液问题，因为出现故障的前一天（4月2日）刚对溶液进行活性炭处理，步骤如下：1）在搅拌条下件下加入2升H2O2 2）充分搅拌后将溶液转至一个备用槽中，加入4kg活性碳细粉，并加入空气搅拌2小时，之后关闭搅拌，让溶液沉降。 从调查中发现，生产线考虑到次日有快板，当晚将溶液从备用槽中转回工作槽。未经过充分过滤沉降活性炭，而转移溶液时未经循环过滤泵（慢）直接从工作槽的输出管理返回（管道粗，快）。因为溶液转回工作槽后已过下班时间，电镀人员没有小电流密度空镀处理阳极。在4月3日按新开缸液加完光亮剂FDT-1就开始电镀。 问题已经清楚，电镀铜上有麻点，来源于电渡溶液里的活性炭颗粒或其它脏东西。因为调度安排工作急，电镀人员未按照工艺文件的程序进行操作，溶液没有充分循环过滤，导致溶液里的机械杂质影响镀层质量。另一个因素是磷铜阳极清洗后，未通过电解处理直接工作，没来得及在阳极表面生成一层黑色均匀的“磷膜”，导致Cu+大量积累，Cu+水解产生铜粉，致使镀层粗糙麻点。 金属铜的溶解受控制步骤制约，Cu+不能迅速氧化成Cu2+。而阳极膜未形成，Cu-e.Cu2+ 的反应不断以快的方式进行，造成Cu+的积累，而Cu+具有不稳定性，通过歧化反应：2Cu+.Cu2+Cu，所生成的会在电镀过程中以电泳的方式沉积于镀层，影响镀层的质量。阳极经过小电流电解处理后生成的阳极膜能有效控制Cu的溶解速度，使阳极电流效率接近阴极电流效率，镀液中的铜离子保持平衡，阻止Cu+的产生，
1、前言 在一个印制电路板的制造工艺流程中，产品最终之表面可焊性处理，对最终产品的装配和使用起着至关重要的作用。综观当今国内外，针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式，主要包括以下几种：Electroless Nickel and Immersion Gold （1）热风整平； （2）有机可焊性保护剂； （3）化学沉镍浸金； （4）化学镀银； （5）化学浸锡； （6）锡/ 铅再流化处理； （7）电镀镍金； （8）化学沉钯。 其中，热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。 对一个装配者来说，也许最重要的是容易进行元器件的集成。任何新印制电路板表面可焊性处理方式应当能担当N次插拔之重任。除了集成容易之外，装配者对待处理印制电路板的表面平坦性也非常敏感。与热风整平制程所加工焊垫之较恶劣平坦度有关的漏印数量，是改变此种表面可焊性涂覆处理方式的原因之一。 镀镍/金早在70年代就应用在印制板上。电镀镍/金特别是闪镀金、镀厚金、插头镀耐磨的Au-Co 、Au-Ni等合金至今仍一直在带按键通讯设备、压焊的印制板上应用着。但它需要“工艺导线”达到互连，受高密度印制板SMT安装限制。90年代，由于化学镀镍/金技术的突破，加上印制板要求导线微细化、小孔径化等，而化学镀镍/金，它具有镀层平坦、接触电阻低、可焊性好，且有一定耐磨等优点，特别适合打线（Wire Bonding）工艺的印制板，成为不可缺少的镀层。但化学镀镍/金有工序多、返工困难、生产效率低、成本高、废液难处理等缺点。 铜面有机防氧化膜处理技术，是采用一种铜面有机保焊剂在印制板表面形成之涂层与表面金属铜产生络合反应，形成有机物-金属键，使铜面生成耐热、可焊、抗氧化之保护层。目前，其在印制板表面涂层也占有一席之地，但此保护膜薄易划伤，又不导电，且存在下道测试检验困难等缺点。 目前，随着环境保护意识的增强，印制板也朝着三无产品（无铅、无溴、无氯）的方向迈进，今后采用化学浸锡表面涂覆技术的厂家会越来越多，因其具有优良的多重焊接性、很高的表面平整度、较低的热应力、简易的制程、较好的操作安全性和较低的维护费。但其所形成之锡表面的耐低温性（-55℃）尚待进一步证实。 随着SMT技术之迅速发展，对印制板表面平整度的要求会越来越高，化学镀镍/金、铜面有机防氧化膜处理技术、化学浸锡技术的采用，今后所占比例将逐年提高。本文将着重介绍化学镀镍金技术。 2、化学镀镍金工艺原理
一，引言 自1997年以来，化学镍金工艺在国内得到迅速推广，这得益于化学镍金工艺本身所带来种种优点。由于化学镍金板镍金层的分散性好、有良好的焊接及多次焊接性能、良好的打线（Bonding,TS Bond或U Bond）性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。因此，与热风整平、有机保焊膜（OSP）等PCB表面处理工艺相比，化学镍金镀层可满足更多种组装要求，具有可焊接、可接触导通、可打线、可散热等功能，同时其板面平整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路、细小焊盘的锡膏熔焊，能较好地用于COB及BGA的制作。化学镍金板可用于并能满足到移动电话、寻呼机、计算机、笔记型电脑、IC 卡、电子字典等诸多电子工业。而随着这些行业持久、迅猛的发展，化学镍金工艺亦将得到更多的应用与发展机会。 化学镍金工艺，准确的说法应为化镍浸金工艺（Electro-less Nickel and Immersion Gold Pro-cess,即ENIG）,但现在在业界有多种叫法，除”化学镍金”、”化镍浸金”外，尚有”无电镍金”、”沉镍金”。国内PCB行业多用”沉镍金”一词来谈论这一工艺，因而在本文中，我们也将用”沉镍金”来表述化镍浸金。 二，沉镍金原理概述 沉镍金工艺的原理，实际上反而从”化镍浸金”一词中能够较容易地被我们所理解。即其中镍层的生成是自催化型的氧化-还原反应，在镀层的形成过程中，无需外加电流，只靠高温（880C左右）槽液中还原剂的作用，即可在已活化的铜表面反应析出镍镀层，而金镀层的生成，则是典型的置换反应。当PCB板进入金槽时，由于镍的活性较金大，因而发生置换反应，镍镀层表面逐渐被金所覆盖。 以下简单介绍一个沉镍金的反应过程： 1，沉镍的化学反应： 关于沉镍的反应机理，曾有多篇文章提及。其过程基本上用一个反应式即可表达： 在上述各反应式中，可看到一个自催化氧化-还原反应的典型模式。
金属和金属材料复习教案 [考点梳理] 考点1 金属材料 1.金属材料包括纯金属（90多种）和合金（几千种）两类。 金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。 2.金属制品是由金属材料制成的，铁、铜、铝及其合金是人类使用最多的金属材料。 考点2 金属材料的发展史 根据历史的学习，我们可以知道金属材料的发展过程。商朝，人们开始使用青铜器；春秋时期开始冶铁；战国时期开始炼钢；铜和铁一直是人类广泛应用的金属材料。在100多年前，又开始了铝的使用，因铝具有密度小和抗腐蚀等许多优良性能，铝的产量已超过了铜，位于第二位。 金属分类：重金属：如铜、锌、铅等 轻金属：如钠、镁、铝等； 黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。Fe、Mn、Cr（铬） 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 考点3 金属的物理性质 1.共性：大多数金属都具有金属光泽，密度和硬度较大，熔沸点较高，具有良好的延展性和导电、导热性，在室温下除汞为液体，其余金属均为固体。 （1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。 （2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色） （3）有良好的导热性、导电性、延展性 2.一些金属的特性：铁、铝等大多数金属都呈银白色，铜呈紫红色，金呈黄色；常温下大多数金属都是固体，汞却是液体；各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大；银的导电性和导热性最好，锇的密度最大，锂的密度最小，钨的熔点最高，汞的熔点最低，铬的硬度最大。 （1）铝：地壳中含量最多的金属元素（2）钙：人体中含量最多的金属元素 （3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）（4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）（5）铬：硬度最高的金属（6）钨：熔点最高的金属（7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属（9）锂：密度最小的金属 检测一：金属材料(包括和 ) 1、金属的物理性质
化学镍金常见缺陷分析 ： 1漏镀 1.1.1 主要原因：体系活性（镍缸及钯缸）相对不足,铅锡等铜面污染。 1.1.2问题分析： 漏镀的原因在于镍缸活性不满足该Pad位反应势能,导致沉镍化学反应中途停止，或者根本没有沉积金属镍 漏镀的特点是：如果一个Pad位漏镀与其相连的所有Pad位都漏镀;出现漏镀问题，首先须区分是否由于污染板面所致。若是，将该板进行水平微蚀或采用磨板方式除去污染。 影响体系活性的最主要原因是镍缸稳定剂的浓度，但由于难以操作控制，一般不采用降低稳定剂浓度解决该问题。 影响体系活性的主要原因镍缸温度，升高温度一定有利于漏镀的改善。如果不考虑对部分环境以及内部稳定性，无限度的升高镍缸温度，应该能解决漏镀问题。 影响体系活性的次要因素是活化浓度，温度和时间。延长活化的时间或提高活化浓度和温度，一定有利于漏镀的改善。由于活化的温度和浓度太高会影响钯缸的稳定性，而且会影响其他制板的生产，所以，在这些次要因素中，延长时间是首选改善措施。 镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载都会影响镍缸活性，但其影响程度较小，而且过程缓慢，所以不宜作为解决漏镀的主要方法。 渗 镀 1.2.1 主要原因 体系活性太高，外界污染或前工序残渣； 1.2.2问题分析 渗镀的主要成因在于镍缸活性过高,导致选择性太差，不但使铜面发生化学沉积，同时其他区域（如基材、绿油侧边等）也发生化学沉积，造成不该出现沉积的地方沉积化学镍金。 出现渗镀问题，首先须区分是否由外界污染或残渣（如铜、绿油等）所致。若是，将该板进行水平微蚀或其他的方法去除。 升高稳定剂浓度是改善体系活性太高的最直接的方法，但是，用漏镀问题改善一样，因难以操作控制而不宜采用。 降低镍缸温度是改善渗镀的最有效的方法，理论上无限度的降低温度，可以彻底解决渗镀问题。 降低钯缸温度和浓度，以及减少钯缸处理时间，可以降低体系活性，有效地改善渗镀的问题。 镍缸的PH值，次磷酸钠以及镍缸负载，降低其控制范围有利于渗镀的改善，但因其影响较小而且过程缓慢，不宜作为改善渗镀问题的主要方法。 因操作不当导致钯缸或镍缸产生悬浮颗粒弥漫槽液，则应采取过滤或更新槽液来解决！ 甩金 1.3.1主要原因：镍缸后（沉金前）造成镍面钝化,镍缸或金缸杂质太多 1.3.2问题分析： 金层因镍层发生分离，镍层与金层的结合力很差，镍面出现异常的造成甩金，镍面出现钝化是造成甩金的主要原因，沉镍后暴露时间过长和水洗时间过长，都会造成镍面钝化面导致结合力不良，当然，水洗的水质出现异常，也有可能导致镍层钝化 至于镍缸或金缸是否为甩金出现的主要原因，可在实验室烧杯中做对比实验来确定，若是，则更换槽液。甩镍
沉镍金生产操作技术 一、流程及操作条件 1、酸性清洁剂 用于去除铜面轻度油脂及氧化物，使铜面清洁及增加润湿性 操作条件： 清洁剂80~120ml/L 温度40-60℃ 时间3~7min 过滤5~10umPP滤芯边疆过滤 搅拌摆动及循环搅拌 配制方法： A、加入纯水到槽体的2/3。 B、加入清洁剂 C、充分搅拌至完全混合 D、加纯水调整液位。 铜溶解速率：每小时约0.4微英寸。 补充及更新：每生产一平米补充清洁剂10ML/L 每一升槽液处理4-6平米或铜含量达250PPM须更新。 2、微蚀 用于使铜面微粗糙化，增加铜与化学镍层的密着性。 操作条件： SPS 80~120G/L 硫酸15-35ML/L 铜含量3-20G/L 温度室温 时间1~3MIN 搅拌摆动、循环及打气搅拌 配制方法： A、加入纯水至槽体的2/3 B、加入硫酸及过硫酸钠 C、充分搅拌到完全溶解 D、加纯水调整液位
补充及更新：每生产一平米须补充SPS15-25G 铜含量达20G/L时须更新。 注意：温度越高咬蚀铜的速率就越快。槽液的铜含量越高，咬蚀的速率就越慢。 3、酸洗 用于去除微蚀后铜面氧化物，增加与化学镍层的密着性。 操作条件： 硫酸（98%）40-70ML/L 温度室温 时间1-3MIN 搅拌摆动及循环搅拌 配制方法： A、加入纯水至槽体的2/3 B、加入硫酸 C、充分搅拌到完全混合 D、加纯水调整至液位 补充及更新：每一平米补充硫酸2-5ML 每1L槽液处理4-6平米或铜含量达2000PPM时须换槽 4、活化 在铜面上析出一层钯，做为化学镍启始反应的触媒。 操作条件： 活化剂80-120ML/L 温度25-35℃ 处理时间1-4MIN 过滤1~2UMPP滤芯过滤 搅拌摆动及循环搅拌 配制方法：A、加入纯水至槽体2/3 B、加入活化剂并充分搅拌 C、加纯水调整液位 活化槽硝槽程序： A、加入30-40%的硝酸 B、启动循环泵循环2小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全去除为止（如有需要 可加热至40-50度）
E l e c t r o l e s s N i c k l e/I m m e r s i o n G o l d P r o c e s s
■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A u S n、A u S n2、A u S n3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N i-S n合金共化物N i3S n4，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0.1μm时，没有或很少有选择性腐蚀；金层厚度达0.2μm时，镍层发生腐蚀；当金层厚度超过0.3μm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7~9%。当镍面镀金后，因N i-A u层A u层薄、疏松、孔隙多，在潮湿的空气中，N i为负极，A u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A u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4~5M T O时，应更 换。 4P H值的影响 过高的P H，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A u r o t e c h（酸性）镀 镍/金体系，一般要求P H不超过 5.3，必要时可通过稀硫酸降低P H。 5稳定剂的影响 稳定剂可阻止在阻焊C u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。
化学镍金工艺探讨惠州合正电子科技有限公司杨建 化学镍金镀层集可焊接、可接触导通，可打线、可散热等功能于一身，是PCB板面单一处理却具有多用途的湿制程。目前尚无其它的工艺可与之抗衡。但该制程不好做已时日已久，问题常常出现且不易重工，问题的解决须从源头开始。对此，本人将工作过程中遇到的品质问题同业界前辈探讨一下。 首先从化学镍金的反应机理入手。 一、化镍 镍盐：以硫酸镍为主，也有氯化镍、乙酸镍 还原剂：次磷酸二氢钠，NaH2PO2 反应机理： 说明：①次磷酸二氢钠的次磷酸根离子水解并氧化成磷酸根，同时放出两个活性氢原子吸附在铜底钯面上。 ②镍离子在活化钯面上迅速还原镀出镍金属。 ③小部分次磷酸根在催化氢的刺激下，产生磷原子并沉积在镍层中。 ④部分次磷酸根在催化环境下，自己也会氧化并生成氢气从镍面上向外冒出。 二、化金 当PCB板面镀好镍层放入金槽后，其镍面即受到槽液的攻击而溶出镍离子，所抛出的两个电子被金氰离子获得而在镍面上沉积出金层。 反应机理： Ni→Ni2+2e Au(CN)2-+e→Au+2CN- 由此可知，一个镍原子溶解可获得两个金原子的沉积，又因金层上有许多疏瓦，故表面虽已盖满了金层，但仍可让疏孔的镍面溶解而继续镀出金层，只是速度越来越慢而已。 其次，化学镍金各流程的管控。 一、前处理。 1．刷磨：使用高目数的尼龙刷（1000-1200目）对板面进行轻刷（刷磨电流2.0±0.2A）除去访垢和氧化物.在刷磨后接板时必须戴干净的手套避免接触成型线内的待镀区,以免后续做板出来后板面上有花斑。 2．去脂：去徐油脂及有机物，只能采用非离子型遥介面活性剂，仅具润湿效果而已，不能用太强的板子型活性剂，以防止防焊漆表面或基材上带有静电而上镍或损伤水性碱液显影的防焊漆而溶出碳份污染槽液。 3．微蚀：通常只咬铜30-40μm即可，如果发现有星点露铜现名象，很可能为湿膜制程之显影不洁或显影后水洗不 净造成。此时可适当延长微蚀时间以便除之。
化学镀镍/金常见问题分析 由于化学镍/金制程敏感，化学镍/金板的用途多种多样，且对表观要求极严，因此化学镀镍/金生产中所遇到的问题很多。其中常见的一些问题及解决方法参见下表2。 问题 原因 解决方法 可焊性差 1）金层太厚或太薄； 2）沉金后受多次热冲击； 3）最终水洗不干净； 4）镍槽生产超过6MTO。1）调整参数，使厚度在：0.05~0.15μm； 2）出板前用酸及DI水清洗； 3）更换水洗槽； 4）保持4~5MTO生产量。 Ni/Cu结合力差 1）前处理效果差； 2）一次加入镍成分太高1）检查微蚀量及更换除油槽； 2）用光板拖缸20~30min Au/Ni结合力差 1）金层腐蚀； 2）金槽、镍槽之间水洗PH>8 3）镍面钝化1）升高金槽PH值； 2）检查水的质量； 3）控制镀镍后沉金前打气及停留时间 漏镀 1）活化时间不足； 2）镍槽活性不足1）提高活化时间； 2）使用校正液，提高镍槽活性 渗镀 1）蚀刻后残铜； 2）活化后镍槽前水洗不足； 3）活化剂温度过高； 4）钯浓度太高； 5）活化时间过长； 6）镍槽活性太强1）反馈前工序解决； 2）延时水洗或加大空气搅拌； 3）降低温度至控制范围； 4）降低浓度至控制范围； 5）降低活化时间； 6）适当使用稳定剂 镍厚偏低
1）PH 太低； 2）温度太低； 3）拖缸不足； 4）镍槽生产超6MTO 1）调高PH值； 2）调高温度； 3）用光板拖缸20~30min； 4）更换镍槽 金厚偏低 1）镍层磷含量高； 2）金槽温度太低； 3）金槽PH值太高； 4）开新槽时起始剂不足1）提高镍槽活性； 2）提高温度； 3）降低PH值； 4）适当加入起始剂 渗镀问题改善办法 随着电子产业的高速发展，PCB布线越来越精密，多数PCB厂家都采用干膜来完成图形转移，干膜的使用也越来越普及，但我在售后服务的过程中，仍遇到很多客户在使用干膜时产生很多误区，现总结出来，以便借鉴。 一，干膜掩孔出现破孔 很多厂家认为，出现破孔后，应当加大贴膜温度和压力，以增强其结合力，其实这种观点是不正确的，因为温度和压力过高后，抗蚀层的溶剂过度挥发，使干膜变脆变薄，显影时极易被冲破孔，我们始终要保持干膜的韧性，所以，出现破孔后，我们可以从以下几点做改善： 1，降低贴膜温度及压力 2，改善钻孔披锋 3，提高曝光能量 4，降低显影压力 5，贴膜后停放时间不能太长，以免导致拐角部位半流体状的药膜在压力的作用下扩散变薄 6，贴膜过程中干膜不要张得太紧 二，干膜电镀时出现渗镀 之所以渗镀，说明干膜与覆铜箔板粘结不牢，使镀液深入，而造成“负相”部分镀层变厚，多数PCB厂家发生渗镀都是由以下几点造成： 1，曝光能量偏高或偏低 在紫外光照射下，吸收了光能量的光引发剂分解成游离基引发单体进行光聚合反应，形成不溶于稀碱的溶液的体型分子。曝光不足时，由于聚合不彻底，在显影过程中，胶膜溶胀变软，导致线条不清晰甚至膜层脱落，造成膜与铜结合不良；若曝光过度，会造成显影困
化学镍金制程分析
Electroless Nickle / Immersion Gold Process 酸性清洁 CLEN 目的：去除铜箔表面的轻 微氧化物以及轻微的油 微 蚀 目的：使铜面产生一个良 好的粗糙面，促进铜面与 预 浸 目的：作为下一站钯活化 的预处理，保护活化槽不 活 化 目的：可以使裸露的铜表 面置换上一层钯金属，作 需有循环过滤装置（循环量6~8turn over ）,加热 需有循环过滤装置（循环量6~8turn over ）,加热 需有循环过滤装置（循环 化学反应式： Pd 2+ +CU Pd+CU 2+
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，保护镍层化学镍槽：不锈钢304或316；PP 需有循环 （过滤）装置（循主反应： Ni 2+ +2H 2PO 2- +2H 2O=Ni+2HPO 3 2-+4H + +H 2 副反应： 4H PO -=2HPO 2- +2P+2H O+H 需要有循环装置，加热装置（石英或铁弗龙） 主要反应： 2Au(CN)2-+Ni=2Au+Ni 2++4C N - ■原理：
■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A uSn、Au Sn2 、Au Sn 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0.1μm时，没有或很少有选择性腐蚀；金层厚度达0.2μm时，镍层发生腐蚀；当金层厚度超过0.3μm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7~9%。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，N i为负极，A u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4~5MT O时，应更换。 4 PH值的影响 过高的P H，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Aurot ech （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N i/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
镍在世界物质文明发展中具有十分重要的作用。人类使用镍的时间可一直追溯到公元前300年左右。我国早在春秋战国时期就已经出现了含镍成分的兵器皿。古代云南产出的一种“白铜”中，就含有很高含量的镍。1751年，瑞典科学家克朗斯塔特首次制取到了金属镍。1825-----1826年间瑞典开始了镍的工业生产。当时，由于技术条件等因素的限制，镍的生产长期未得到显著的发展。直到发现将镍炼制成合金钢以后，铜镍分离技术得到了开发推广，镍工业才有了较快的发展，产量也迅速上升。1910年世界镍产量只有2.3万吨，到2002年已达到117.59万吨，镍的消费量也达到104.7万吨或更多。 （一）世界镍资源 镍的矿物资源主要有硫化镍矿和氧化镍矿，其次是储存于深海主底部的含镍锰结核。有关统计资料表明，至1990年，全世界已发现的陆地镍储量为5800严以律万吨储量基础为1.23亿吨，海洋锰结核矿的镍资源若以准边界品位估计，约有689万吨。在全世界镍储量中，硫化镍矿占30%~40%，氧化镍矿占了60%~70%。世界主要产镍国家的镍储量如表1所列。 表1 世界主要产镍国的镍矿资源 国家可靠储量/104t 估计储量/104t 新喀里多尼亚1400 1500 加拿大820 850 俄罗斯800 810 菲律宾550 570 澳大利亚520 560 古巴320 340 美国多为半生270 印度尼西亚230 250 希腊210 240 多米尼加100 120 其他450 690 合计5400 6200 注：表1中未计入海底锰结核资源和我国镍资源储量。 （二）中国镍资源 我国已探明的镍矿点有70余处，储量为800万吨，储量基础为1000万吨，在世界上占第8位。其中硫化镍矿占总储量的87%，氧化镍矿占13%。主要公布在甘肃、四川、云南、青海、新疆、陕西等15个省、自治区中，其中甘肃最多。金川镍矿矿已探明的镍储量为548万吨，占全国总储量的9.1%、7.5%、5.2%和4.5%（表2）。金川镍矿则由于具有镍金属储量集中、有价稀贵元素多等特点，为世界上同类矿床中所罕见的高品级硫化镍矿床。 表2 中国主要镍矿资源 矿山镍金属储量/104t 矿石平均品位/% 含Ni量>0.8%的硫化镍 矿
表面处理之OSP及化学镍金 14.1 前言 锡铅长期以来扮演着保护铜面，维持焊性的角色，从熔锡板到喷锡板，数十年光阴至此，碰到几个无法克服的难题，非得用替代制程不可： A. Pitch 太细造成架桥(bridging) B. 焊接面平坦要求日严 C. COB(chip on board)板大量设计使用 D. 环境污染本章就两种最常用制程OSP及化学镍金介绍之 14.2 OSP OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文称之Preflux，本章就以护铜剂称之。 14.2.1 种类及流程介绍 A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLE BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在盐酸中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55及CU-56，经CU-56处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。操作流程如表14.1。 B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先开发之商品，于1985年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。其后推出GLICOAT等，系由其衍生而来。 GLICOAT-SMD(E3)具以下特性： －与助焊剂相容，维持良好焊锡性 －可耐高热焊锡流程 －防止铜面氧化 操作流程如表14.2。 C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE 由日本三和公司开发，品名为CUCOAT A ，为一种耐湿型护铜剂。能与铜原子产生错合物 (COMPLEX COMPOUND)，防止铜面氧化，与各类锡膏皆相容，对焊锡性有正面效果。操作流程如表14.3。 D.目前市售相关产品有以下几种代表厂家： 醋酸调整系统： GLICOAT-SMD (E3) OR (F1) WPF-106A (TAMURA) ENTEK 106A (ENTHON) MEC CL-5708 (MEC) MEC CL-5800(MEC) 甲酸调整系统： SCHERCOAT CUCOAT A KESTER 大半药液为使成长速率快而升温操作，水因之蒸发快速，PH控制不易，当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶，须将PH调回。一般采用醋酸(ACETIC ACID)或甲酸 (FORMIC ACID)调整。 14.2.2
1.概述 化学镍金又叫沉镍金,业界常称为无电镍金(Elestrolss Nickel Imnersion Gold又称为沉镍浸金。PCB化学镍金是指在裸铜表面上化学镀镍,然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺,它既有良好的接触导通性,具有良好的装配焊接性能,同时它还可以同其他表面涂覆工艺配合使用,随着日新日异的电子业的发展,化学镍金工艺所显现的作用越来越重要。 2.化学镍金工艺原理 2.1 化学镍金催化原理 2.1.1催化 作为化学镍金的沉积,必须在催化状态下,才能发生选择性沉积,VⅢ族元素以及Au等多金属都可以为化学镍金的催化晶体,铜原子由于不具备化学镍金沉积的催化晶种的特性,所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种; PCB业界大都使用PdSO 4或PdCl 2 作为化学镍前的活化剂,在活化制程中,化学镍反应如下: Pd2++Cu Cu2++Pd 2.2化学镍原理 2.2.1 在Pd(或其他催化晶体的催化作用下,Ni2+被NaH 2PO 2 还原沉积在将铜表面,当Ni沉积覆盖Pd
催化晶体时,自催化反应继续进行,直到所需的Ni层厚度 2.2.2化学反应 在催化条件下,化学反应产生的Ni沉积的同时,不但随着氢析出,而且产生H 2 的溢出 主反应:Ni2++2H 2PO 2 -+2H 2 O Ni+2HPO 3 2-+4H++H 2 副反应:4H 2PO 2 - 2HPO 3
2-+2P+2H 2 O+H 2 2.2.3 反应机理 H 2PO 2 -+H 2 O H++HPO 3 2-+2H Ni2++2H Ni+2H2 H 2PO 2 -+H H 2
一、化学镀镍溶液的成分分析 为了保证化学镀镍的质量，必须始终保持镀浴的化学成分、工艺技术参数在 最佳范围（状态），这就要求操作者经常进行镀液化学成分的分析与调整。 1.Ni2＋浓度 镀液中镍离子浓度常规测定方法是用EDTA络合滴定,紫脲酸胺为指示剂。 试剂 （1）浓氨水（密度：0.91g/ml）。 （2）紫脲酸胺指示剂（紫脲酸胺：氯化钠=1：100）。 （3）EDTA容液0.05mol，按常规标定。 分析方法： 用移液管取出10ml冷却后的化学镀镍液于250ml的锥形瓶中，并加入100ml蒸馏水、15ml浓氨水、约0.2g指示剂，用标定后的EDTA溶液滴定， 当溶液颜色由浅棕色变至紫色即为终点。 镍含量的计算： C Ni2＋= 5.87 M·V (g/L) 式中M——标准EDTA溶液的摩尔浓度； V——耗用标准EDTA溶液的毫升数。 2．还原剂浓度 次亚磷酸钠NaH2PO2·H2O浓度的测定 其原理是在酸性条件下，用过量的碘氧化次磷酸钠，然后用硫代硫酸钠溶液反滴定自剩余的碘，淀粉为指示剂。 试剂 （1）盐酸1：1。 （2）碘标准溶液0.1mol按常规标定。 （3）淀粉指示剂1%。 （4）硫代硫酸钠0.1mol按常规标定。 分析方法： 用移液管量取冷却后的镀液5ml于带盖的250mL锥形瓶中；加入盐酸 25mL碘标准溶液于此锥形瓶中，加盖，置于暗处0.5h（温度不得低于25℃）； 打开瓶盖，加入1mL淀粉指示剂，并用硫代硫酸钠标准溶液滴定至蓝色消 失为终点。 计算： C NaH2PO2·H2O = 10.6(2M1V1－M2V2) (g/L) 式中M1——标准碘溶液的摩尔浓度； V1——标准碘溶液毫升数；
PCB化学镀镍/金工艺介绍（一） 印制电路板化学镍/金工艺是电路板表面涂覆可焊性涂层的一种。其工艺是在电路板阻焊膜工艺后在裸露铜的表面上化学镀镍，然后化学镀金。该工艺既能满足日益复杂的电路板装配焊接的要求，又比电镀镍/金工艺的成本低，更易于实现全自动化连续生产。同时更利于有效的保护导线的侧边缘。 一、化学镀镍 化学镀镍溶液的工艺配方很多，采用次磷酸二氢钠为还原剂的镀液比较普遍。其实采用化学镀镍的方法，得不到纯镍镀层，而是二元以上的镍基合金。应用最多的是以镍为基，含有一定量的磷、硼、或氮的二元合金。电路板较适合于采用以次磷酸二氢钠为还原剂的酸性镀液（得到镀层含磷量体裁衣3-14%）。 酸性化学镀镍的PH值一般在内4-6，与碱性镀液比其稳定性高，易于维护，沉积速率高。但其操作温度高。典型工艺如下：硫酸镍（NiSO4.7HO2）-----------------21克/升 次磷酸钠（NaH2PO2.H2O）--------------18-26克/升 丙酸---------------------------------2毫升/升 乳酸---------------------------------30毫升/升 稳定剂------------------------------0-1毫升/升 PH-----------------------------------4-6 温度---------------------------------80-90度C 1、镀液中各成份的作用及操作条件影响：
1．1、镍盐---硫酸镍，他的作用是提供还原为金属镍所需的Ni2+离子。但是镍盐浓度不能过高，实践结果表明，当镍盐浓度增加到一定数值时，沉积速度趋于稳定，这时PH 过高和络合剂含量不足时，还会生成氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀，影响镀液的稳定性。 1．2、还原剂---次磷酸钠为还原剂，提供NI2+离子还原为金属镍所需的电子。浓度提高，沉积速度加快，但比例浓度过高稳定性下降。次磷酸钠在镀液中的作用主要是使Ni2+离子还原为金属镍，但也有部分H2PO2离子被还原为磷。控制不同的镀液组分及操作条件，可得到不同的含磷量（0-14%）的化学镍。其比例浓度大于20g/L时沉积速度不再增加，过量添加所得镀层粗糙无光泽，甚至会生成镍粉，使镀液很分解失效。 1．3、络合剂---作用是使Ni2+离子生成稳定络合物，以防止氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀的生成。同时可使结晶细致光亮。 1．4、缓冲剂---因为沉积速率、镀层质量、的稳定性与PH 值有很大关系。因此需加入适量的缓冲剂，使镀液的PH值稳定在工艺所需的范围内。 1．5、稳定剂---在化学镀过程中，由于各种原因，常常在镀液中产生一些细小的金属镍的颗粒，这些金属镍微粒的表面做为众多的催化中心将加速镀液的分解。在实践中发现，加入一些稳定剂，它们能吸附在NI微粒的表面，以防止防止镀液的自分解，加入量极少，若添加过量将会大大降低沉积速度。 1．6、加速剂---为了提高沉积速度，加些加速剂，这些加速剂
化学镍金之镍腐蚀标准及改善 在化学沉镍金表面处理工艺中，镍层作为金层和铜层之间的过渡层，起到阻挡铜和金相互扩散的作用，同时还起到焊接基底层的作用。而镍腐蚀是化学沉镍金工艺一直以来面临的一个品质问题，镍腐蚀的存在会导致PCB的可焊性下降，造成焊点强度变差，甚至掉元器件等情况，降低了PCBA 产品的可靠性。 对于化学镍金工艺来说，其本质是一个置换反应，由于置换反应获得的金层为疏松多孔结构，且金原子体积大，在浸金反应后期，虽然金层厚度不再增加，但金原子间隙下的镍层仍然可以继续被置换。镍过度置换产生的镍离子往往积累在金层下面，被氧化后就生成黑色氧化物，这也就是所谓的黑盘（镍腐蚀）。镍氧化物浸润能力很差，因而黑盘对镍金层的可焊性会产生致命影响。 1.可焊性不良及元器件掉落现象 沉金镍腐蚀的存在会导致PCB焊盘缩锡、PTH孔孔环发黑等现象，如下图1所示。 2.镍腐蚀现象观察及评判标准 （1）焊盘表面观察 通过扫描电镜观察缩锡焊盘及发黑焊环表面的微观形貌，可观察到晶格处在大量黑色纹路，即存在镍腐蚀现象。
（2）剥金后镍层水平观察 采用无氰剥金药水将焊盘表面的金层剥离掉，观察剥金后的镍层表面形貌，可以观察到镍层表面存在大量黑点和裂纹，即为镍腐蚀。 （3）垂直切片镍层截面观察 观察镍层截面处的形貌，可以观察到连续的镍腐蚀，进一步确认该可焊性不良板存在镍腐蚀现象。 镍腐蚀标准： (1)连续性的镍腐蚀不接受； (2)镍腐蚀深度≤1/3镍厚可接受； (3)局部单点接受判定：深度≤40%镍厚且10μm范围内 点数≤2。可知图4中的镍腐蚀不可接受。 （4）镍腐蚀对IMC的影响
镍腐蚀处IMC生长不连续，导致可焊性不良，如图5所示。 3.可焊性验证 为验证焊盘可焊性不良的根本原因，现对酸洗前后的PCB焊盘进行可焊性验证，结果如图6所示。 PCB裸板直接浸锡存在上锡不良的现象；经稀盐酸清洗后，上锡饱满。稀盐酸清洗可以有效去除因镍腐蚀导致的镍面氧化层，改善了镍层的焊接性能，因此，经稀盐酸清洗后，PCB可焊性良好。 4.分析结论 存在镍腐蚀，导致焊盘不上锡；而酸洗能够活化焊盘表面并去除表面氧化物起到改善焊接效果的作用，故焊接不良焊盘酸洗后上锡饱满。
目录 壹，制程原理 一，槽液功能 贰，制程控制 一，制程流程 二，制程控制参数 参，药液维护 一，配槽浓度 二，槽液，滤芯更换时间 肆，镍控制器原理 一，镍控制器面板 二，镍控制器校正 三，注意事项 伍，镍槽的起镀步骤 一，新配槽起镀操作步骤 二，停机后起镀操作步骤 三，假镀板数量之计算 四，PH之设定 陆，异常分析与对策 柒，生产时注意事项 捌，重工流程
化学镍金操作规范（中文版）Rev.A1 一，槽液功能： 1．酸性清洁槽（Acid Cleaner）: 主要功能有二：（1）可移去板面油脂及氧化物：（2）润湿板面。 2．微蚀槽（Micro Etch）: SPS/H2SO4 system , for these processes. 主要功能：（1）移去污染物；（2）提供铜表面适当的粗糙度；（3）提供化学镍较佳的附着。 3．预浸槽（Pre-dip）: 主要功能：（1）避免污染物带入活化槽（保护钯槽）；（2）提供酸性环境以避免不必要的副反应。 4．活化槽（Activator）: 靠铜和钯之间离子交换产生晶重层，以利镍的沉积。 反应式如下：Cu + Pd2+→Cu2+ + Pd 5．化学镍槽（Electroless Nickel）: (1)在铜表面镀上一层平坦而且均一可焊之镍层；（2）提供极佳的抗腐蚀性 （保护铜面）。 6．浸金槽（immersion gold） 靠金和镍之间的置换镀一层细密的金层。 反应式如下：2Au++ Ni →2Au + Ni2+
贰，制程控制 注意事项: 1．以上条件视实际状况而定。 2．后浸槽做细线路时才使用。 3．◎：半开；○：1/4开。 4．微蚀量控制在60-100μ″。 5．预浸的时间必须在3分钟以上。 6．活化及镍槽之间水洗勿太久，以避免钯钝化，产生跳镀；镍槽及金槽之间水洗勿太长，以避免镍钝化，造成脱金。 7．微蚀槽以后水洗必须使用纯水。
化学镍金讲座 1．概述 化学镍金又叫沉镍金，业界常称为无电镍金（Elestrolss Nickel Imnersion Gold）又称为沉镍浸金。PCB 化学镍金是指在裸铜表面上化学镀镍，然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺，它既有良好的接触导通性，具有良好的装配焊接性能，同时它还可以同其他表面涂覆工艺配合使用，随着日新日异的电子业的发展，化学镍金工艺所显现的作用越来越重要。 2．化学镍金工艺原理 2.1 化学镍金催化原理 2.1.1催化 作为化学镍金的沉积，必须在催化状态下，才能发生选择性沉积，VⅢ族元素以及Au等多金属都可以为化学镍金的催化晶体，铜原子由于不具备化学镍金沉积的催化晶种的特性，所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种； PCB业界大都使用PdSO4或PdCl2作为化学镍前的活化剂，在活化制程中，化学镍反应如下： Pd2++Cu Cu2++Pd 2.2化学镍原理 2.2.1 在Pd（或其他催化晶体）的催化作用下，Ni2+被NaH2PO2还原沉积在将铜表面，当Ni沉积覆盖Pd 催化晶体时，自催化反应继续进行，直到所需的Ni层厚度 2.2.2化学反应 在催化条件下，化学反应产生的Ni沉积的同时，不但随着氢析出，而且产生H2的溢出 主反应：Ni2++2H2PO2-+2H2O Ni+2HPO32-+4H++H2 副反应：4H2PO2- 2HPO32-+2P+2H2O+H2 2.2.3 反应机理 H2PO2-+H2O H++HPO32-+2H Ni2++2H Ni+2H2 H2PO2-+H H2O+OH-+P H2PO2-+H2O H++HPO32-+H2 2.2.4作用 化学镍的厚度一般控制在3-5um，其作用同金手指电镍一样不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度，在镀镍浸金保护后，不但可以取代拔插频繁的金手指用途（如电脑的内存条）,同时还可避免金手指附近的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 化应式：2Au（CH）2-+Ni 2Au+Ni2++4CN- 2.3.2 作用 浸金的厚度一般控制在0.03-0.1um，其对镍面有良好的保护作用，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 3．化学Ni／Au的工艺流程 3.1 工艺流程简介 作为化学镍金流程，只要具备6个工作站就可满足生产要求 3-7分钟 1-2分钟 0.5-4.5分钟 2-6分钟 除油 微蚀 活化