S-075
化学镍金中漏镀原理分析及改善措施
程刘锁
（深南电路有限公司，广东深圳518053）
摘要本文主要分析了造成化学镍金工艺中因阻焊特殊设计问题导致漏镀的原理，发现当板件孔内残余除油剂、微蚀液以及硫酸铜时会对活化钯的沉积造成干扰，并由此提出提高活化前各药水槽及水洗槽的开缸频率增强清洗效果，从而大大降低了漏镀的报废率。
关键词化学镍金；漏镀；活化
The Principle Analysis and Improvement Measures
of Skip Plating in ENIG
CHENG Liu-suo
Abstract This article mainly analyzes the cause of Skip Plating in ENIG, because of its special resistance welding design, we found that when vias in board have residual except cleaner, micro etching liquid and copper sulfate will cause interference to activation of the palladium deposition, and thus put forward to improve activation before the medicine water tank and water tank open cylinder frequency enhance the cl eaning effect, thus greatly reduces the skip plating scrap rate.
Key words：ENIG; Skip plating; Activation
1 前言
化学镍金又叫做化学沉镍金或者沉镍浸金，行业内常称为无电镍金（Elestrolss Nickel Imnersion Gold）。PCB化学镍金是指在裸铜表面上利用化学方法镀上一层镍，然后再化学浸金的一种可焊性的表面涂覆工艺，它不但有良好的接触导通性，又兼有良好的装配焊接性能，同时它还可以与其他表面涂覆（例如化学表面抗氧化）配合使用，因此随着电子行业的不断更新发展，化学镍金工艺越来越受到客户的青睐[1-2]。
2 漏镀板件类型分析
2.1 现象分析
一直以来，漏镀是困扰化学镍金生产工序的大难题，因漏镀板件返工风险较高，大部分时候就直接报废处理，所以很多时候漏镀成为了影响生产工序品质的关键因素。
从历次漏镀的情况分析，漏镀外观现象以及对应切片图或EDS元素分析表）如下[3]：
图1 漏镀现象1
图2 漏镀现象2
图3 漏镀现象3
图4 漏镀现象4
表1漏镀现象及原因分析
从一直以来漏镀的现象分析，主要有以下共性：
（1）发生漏镀的焊盘绝大多数都是与塞孔或半塞孔相连，并且塞孔存在塞孔不良现象；（2）只要发生漏镀，与此焊盘有电气互连的PAD均会同时发生漏镀；
（3）高厚径比的板发生漏镀的概率比一般板件大很多。
2.2 影响因素分析
众所周知，影响化金漏镀因素如下图：
来料
镍缸
图5 漏镀镍鱼骨分析图
对于上图中活化、镍缸、活化后水洗等造成漏镀的原因，一般情况下可以通过在实际生产情况下优化调整生产条件来控制。但是，对于由于绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔的情况下引发的漏镀，一般方法往往较难控制到一个理想的效果，以下主要从原理上分析产生漏镀的原因，并通过实验验证，最后提出改善措施。
2.3 漏镀原理分析
我公司使用的是深圳市成功科技的药水体系，化金工艺流程如下：
前处理：微蚀—溢流水洗—磨板—水洗—烘干
化金线：除油—热水洗—单水洗—微蚀—双水洗—酸洗—单水洗—预浸—活化—后浸1—后浸2—双水洗—化学镍—双水洗—浸金—金回收—双水洗
化金线各个药水槽的主要作用以及药水成分如下：
表2 各个药水槽的主要作用以及药水成分
上一层金属钯，导致后续化学沉镍不良；第二，镍槽活性不足，沉镍不良。因此要分析由于绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔的情况下引发的漏镀，就需要着重从活化槽与镍槽反应原理剖析造成漏镀的主要机理。
2.3.1活化槽
活化槽的反应是一个化学置换反应，从反应动力学角度钯置换铜是一个自发进行的氧化还原反应，其半反应的标准电极电位如下：
Cu2++ 2e-→ Cu ,
Pd2++ 2e-→Pd ,
Cu + Pd2+→ Cu2++ Pd，
则活化置换反应的标准电动势0，从而此反应在没有外界条件干扰的情况下，是一个自发进行的氧化还原反应。
我们知道，对于绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔的板件之所以容易漏镀，由于清洗不净、孔内藏药水原因。从整个工艺流程来看，孔内藏有的药水主要可能性有除油剂、微蚀液，而这两种药水槽的主要氧化剂又包括除油剂、酸性过硫酸钠、硫酸铜三种化学成分。
查阅相关文献得知，以上3种化学成分相对铜的标准电极电势如下（Ag/AgCl）：
表3 标准电极电势
反应原理图如下：
Cu - 2e
图6 原理分析图
从上表可以看出，导通孔铜与药水之间存在较高的电极电势差，这对钯的置换反应有很大的影响，尤其是孔内藏有微蚀药水时，钯的还原反应实际是处于停止状态，原因是由于孔内微蚀液与铜反应电极电位比钯的沉积电位高，其中导通孔铜充当阳极，发生阳极反应，并且整个导通孔以及与之相连的Pad 是一个等势体，因此只要存在孔内药水与铜的反应，则与之相连的Pad 均会出现漏镀现象。 2.3.2镍槽
化学镍的反应是一个化学自催化氧化还原反应，镍的沉积电极电位如下：
Ni 2++2H(催化剂)→Ni ↓+2H +
（在催化表面上）
＝0.68V
从活化槽的分析原理可以看出，孔内藏有的药水同样对于镍沉积有影响，但从工艺流程来看，孔内藏药水影响最直接还是活化槽。
3 试验验证与改善措施
从以上原理分析，导致漏镀的主要根因就是当存在绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔时，孔内藏有除油剂、过硫酸钠、硫酸铜与铜发生氧化还原反应，对活化钯和镍的沉积造成干扰，最终引发孔内以及与孔相连的Pad 漏镀。因此要彻底改善，就必须要保证在板件进入活化槽时，孔内残留药水清洗干净。
为验证如上分析原理，设计选择含密集BGA 实验板，一面采用油墨单面覆盖，一面全部开窗，化镍后吊出，做如下验证试验：
表4 验证试验对比
（1）板件清洗时间；（2）清洗槽使用周期过长；（3）活化反应时间不足。
根据以上3种影响因素，考虑到水洗槽数量多，更改时间影响较大，因此不做变更，而将化金线活化前做如下优化，并与更改前做对比验证。
表5 活化前各清洗槽优化对比
改善前与改善后3周对比试验结果跟进图如下：
图7 改善后跟进结果图
从上表的改善结果来看，因为绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔问题导致的漏镀并不能杜绝，但整个改善之后漏镀报废率基本降低了一半，
4 结论
针对我司绿油塞孔不良、阻焊油墨单面覆盖、阻焊半塞孔导致的漏镀问题，本文从理论与实验上验证了漏镀原理，结果表明因孔内残有除油剂、微蚀液、硫酸铜对活化反应有干扰作用，尤其是存在微蚀液时，整个活化反应都处于停止状态，极大的影响了活化钯的沉积。此外根据漏镀原理提出了改善活化前清洗措施，改善后漏镀报废率降低了一半，大大提高了工序品质。
参考文献
[1]胡光辉,潘湛江,魏志刚.PCB化学镀镍漏镀现象分析[J].印制电路信息,2010 NO.6.
[2]卫桂芳.化学沉镍金漏镀渗金的原因和措施 [J].印制电路信息,2004 NO.5.
[3]针对现场角度的化学镍金问题原因分析及对策.上村化学（上海）有限公司内部资料. 第一作者简介
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，
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
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。
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
化学镀镍 1 化学镀的定义 化学镀是在无电流通过(无外界动力)时借助还原剂在同一溶液中发生的氧化还原作用,从而使金属离子还原沉积在零件表面上的一种镀覆方法. M n+ + ne(由还原剂提供的) 催化表面M0 2 化学镀与电镀的区别 电镀是利用外电流将电镀液中的金属离子在阴极上还原成金属的过程。而化学镀是不外加电流，在金属表面的催化作用下经化学还原法进行的金属沉积过程。 3 化学镀的优缺点 优点： (1)可以在由金属，半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属。 (2)无论零件的几何形状如何复杂，凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层。 (3)可以获得较大厚度的镀层，甚至可以电铸。 (4)无需电源。 (5)镀层致密，孔隙小。 (6)镀层往往具有特殊的化学，机械或磁性能。 缺点： （1）溶液稳定性差，溶液维护，调整和再生等比较麻烦，成本比电镀高。 （2）镀层常显示出较大的脆性。 4 化学镀镍和电镀镍制品性能比较
5 化学镀能获得镀层的构成 （1）纯金属镀层，如C u Sn Ag Au Ru Pd （2）二元合金镀层，如Ni—P Ni—B C o—P C o—B （3）三元及四元合金镀层，如Ni—Co—P Ni—W—Sn—P （4）化学复合镀层 6 化学镀镍的定义 化学镀镍，又称为无电解镀镍，是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的成膜技术. 7 化学镀镍的基本工艺 如同其他湿法表面处理一样，化学镀镍包括镀前处理、施镀操作、镀后处理各部分工艺序列组成，正确地实施工艺全过程才能获得质量合格的镀层。然而，与电镀工艺比较，化学镀镍工艺全过程应格外仔细。化学镀取决于在工件表面均匀一致的、迅速成的初始状态（起镀过程），化学镀镍并无外力启动和帮助克服任何表面缺陷；于是，工件一进入镀液即形成均匀一致的沉积界面，这一点很重要，因为化学镀是靠表面条件启动的，即异相表面自催化反应，而不是电力。一般来说，化学镀镍液比较电镀液更加敏感娇弱。其中各项化学成份的平衡、工艺参数的可操作范围比较狭窄；对于污染物的耐受能力较差，甚至ppm级的重金属离子就可能造成镀层性能恶化或漏镀、停镀；考虑到化学镀液的寿命，比较电镀液而言，十分有限，需要给予更多的维护，尽可能延长化学镀液寿命是十分重要的。 8 化学镀镍的简单原理 第一步溶液中的次磷酸根在催化表面上催化脱氢，同时氢化物离子转移到催化表面，而本身氧化成亚磷酸根。 [H 2PO 2]—+ H 2O 催化表面[HPO3] 2—+ H++ 2[H]—（吸附于催化表面） 第二步吸附于催化表面上的活性氢化物与镍离子进行还原反应而沉积镍，而本身氧化成氢气。 Ni2++ 2[H]—Ni0 + H2 总反应式为 2H 2PO 2—+ 2H 2O + Ni2+ Ni0 + H2 + 4 H++ 2HPO32— 部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷，同时进入镀层 H 2PO 2—+ [H]—（催化表面）P + H 2O + OH— 上述还原反应是周期地进行的，其反应速度取决于界面上的pH值。pH值较高时，镍离子还原容易；而pH值较低时磷还原变得容易，所以化学镀镍层中含磷量随pH值升高而降低。 除上述反应外，化学镀中还有副反应发生，即 H 2PO 2—+ H 2O 催化表面H++ [H PO 3]2—+ H2 Ni 加入槽中的次磷酸盐最终约90%转化为亚磷酸盐, 亚磷酸镍溶解度低,当有络合剂存在,游离镍离子少时,不产生沉淀物.当有亚磷酸镍固体沉淀物存在时,将触发溶液的自分解.在化学镀中不可避免地会有微量的镍在槽壁和镀液中析出,容易导致自催化反应在均相中发生,需要用稳定剂加以控制.反应中生成的氢离子将降低镀液pH值,从而降低沉积速度,所以需加pH值缓冲剂及时调整pH值.
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化学镍漏镀怎么处理 最佳答案 ：（1）沉速低 镀液pH值过低：测pH值调整，并控制pH在下限值。虽然pH值较高能提高沉速，但会影响镀液稳定性。 镀液温度过低：要求温度达到规范时下槽进行施镀。新开缸第一批工件下槽时，温度应达到上限，反应开始后，正常施镀时，温度在下限为好。 溶液主成分浓度低：分析调整，如还原剂不足时，添加还原补充液；镍离子浓度偏低时，添加镍盐补充液。对于上规模的化学镀镍，设自动分析、补给装置是必要的，可以延长连续工作时间（由30h延至56h）和镍循环周期（由6周延至11周）。 亚磷酸根过多：弃掉部分镀液。 装载量太低：增加受镀面积至1dm2/L。 稳定剂浓度偏重：倾倒部分，少量多次加浓缩液。 （2）镀液分解（镀液呈翻腾状，出现镍粉） 温度过高或局部过热：搅拌下加入温去离子水。 次亚磷酸钠大多：冲稀补加其它成分。 镀液的pH值过高：调整pH值至规范值。 机械杂质：过滤除去。 装载量过高：降至1dm2/L 槽壁或设备上有沉淀物：滤出镀液，退镀清洗（用3%HNO3溶液）。 操作温度下补加液料大多：搅拌下少量多次添加。
稳定剂带出损失：添加少量稳定剂。 催化物质带入镀液：加强镀前清洗。 镀层剥离碎片：过滤镀液。 （3）镀层结合力差或起泡 镀前处理不良：提高工作表面的质量，加工完成后应清除工件上所有的焊接飞溅物和焊渣。工件表面的粗糙度应达到与精饰要求相当的粗糙义，如碳钢工件表面粗糙度 Ra<μm时，很难获得有良好附着力的镀层；对于严重锈蚀的非加工表面，可用角向磨光机打磨，最好采用喷砂或喷丸处理；工件镀前适当的活化处理可以提高镀层的附着力。如合金钢、钛合金可用含氟化物的盐酸活化后，与碳钢件混装施镀；高级合金钢和铅基合金预镀化学镍；碳钢活化时注意脱碳。 温度波动太大：控制温度在较小的范围波动。 下槽温度太低：适当提高下槽温度。 清洗不良：改进清洗工序。 金属离子污染：用大面积废件镀而除去。 有机杂质污染：活化炭1-2g/L 处理。 热处理不当：调整热处理时间和温度。 （4）镀层粗糙 镀液浓度过高：适当冲稀镀液。 镀液的pH值过高：降低pH值至规范值。 机械杂质：过滤除去。 亚磷酸盐过高：弃掉部分镀液。 加药方法不对：不可直接加固体药品或用镀液溶解药品。
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。
. .镍钯金工艺（ENEPIG）详解 一、镍钯金工艺（ENEPIG）与其他工艺如防氧化（OSP）,镍金（ENIG）等相比有如下优点： 1. 防止“黑镍问题”的发生–没有置换金攻击镍的表面做成晶粒边界腐蚀现象。 2. 化学镀钯会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡差。 3. 化学镀钯层会完全溶解在焊料之中，在合金界面上不会有高磷层的出现。同时当化学镀钯溶解后会露出一层新的化学镀镍层用来生成良好的镍锡合金。 4. 能抵挡多次无铅再流焊循环。 5. 有优良的打金线（邦定）结合性。 6. 非常适合SSOP、TSOP、QFP、TQFP、PBGA等封装元件。 二、镍钯金工艺（ENEPIG）详解： 1. 因为普通的邦定（ENIG）镍金板，金层都要求很厚基本上0.3微米以上，ENEPIG板只需钯0.1微米、金0.1微米左右就可以满足（钯是比金硬很多的贵金属，要钯层的原因就是因为单纯的金、镍腐蚀比较严重，焊接可靠性差。钯还有个作用是热扩散的作用，整体来说ENEPIG可靠性比ENIG高）。 2. 化学镍钯金属这个制程已经提出好几年了，但是现在能量产的不多，也就是比较大的厂才有部分量产。流程和化学沉金工艺基本相似，在化学镍和化学金中间加一个化学钯槽（还原钯）ENEPIG制程：除油--微蚀--酸洗--预浸--活化钯--化学镍（还原）--化学钯（还原）-- 化学金（置换）。 3. 现在说自己能做的供应商人很多，但是真正能做好的没有几家。控制要主要点钯槽和金槽，钯是可以做催化剂的活性金属，添加了还原剂后，控制不好自己就反应掉，（就是俗话说的翻槽），沉积速度不稳定也是一个问题，很多配槽后速度很快，过不到几天速度就变慢很多。这不是一般公司能做好的。 4. 化学沉金目前有很多有黑镍问题，以及加热后的扩散，中间添加一层致密的钯能有效的防至黑镍和镍的扩散。 5. 该表面处理最早是由INTER提出来的，现在用在BGA载板的比较多载板一面是需要邦定金线，另一面是需要做焊锡焊接。这两面对金镀层的厚度要求不一样，邦定是需要金层厚一点，大概在0.3微米以上，而焊锡只需要0.05微米左右。金层厚了邦定好却焊锡强度有问题，金层薄焊锡OK邦定却打不上。所以之前的制程都是用干膜掩盖，分别作两次不同规格的镀金才能满足。现在用镍钯金（ENEPIG）两面同样的厚度规格即可以满足邦定又可以满足焊锡的要求。目前规格钯和金膜厚大概在0.08微米以上上就可以满足邦定和焊锡焊接的要求。 目前广泛在应用此工艺的公司有：微软microsoft、苹果apple、英特尔INTER 等！ 单位转换：1um(微米)=39.37uinch(微英寸） 1cm(厘米)=10mm(毫米) 1mm=1000um 1ft(英尺)=1000mil(密尔)=1000000uinch(微英寸) 1ft(英尺)=12inch(英寸) 1inch=25.4mm 1ft=0.3048m 1mil=25.4um=1000uinch u inch如上所说,是念mai.有些电镀厂的膜厚报告上用u'' 来表示.
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
化学镀镍及其原理 目录： 1化学镀 2化学镀镍 3化学镀镍的化学反应 4化学镀镍的热动力学 5化学镀镍的关键技术 6化学镀镍中应注意的问题 7化学镀镍的应用 一化学镀 概括：化学镀是一种新型的金属表面处理技术，该技术以其工艺简便、节能、环保日益受 到人们的关注。化学镀使用范围很广，镀金层均匀、装饰性好。在防护性能方面，能提高产品的耐蚀性和使用寿命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨导电性、润滑性能等特殊功能，因而成为全世界表面处理技术的一个发展。 详解：化学镀[1](Electroless plating)也称无电解镀或者自催化镀（Auto-catalytic plating），是在无外加电流的情况下借助合适的还原剂，使镀液中金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的 1 种镀覆方法。 化学镀技术是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。与电镀相比，化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 原理 化学浸镀（简称化学镀）技术的原理是：化学镀是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。化学镀常用溶液：化学镀银、镀镍、镀铜、镀钴、镀镍磷液、镀镍磷硼液等。 目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应，已经提出的理论有“原子氢态理论”、“氢化物理论”和“电化学理论”等。在这几种理论中，得到广泛承认的是“原子氢态理论”。
1.什么是化学镀镍 化学镀镍，又称为无电解镀镍或自催化镀镍，是通过溶液中适当的还原剂使金属离子在金属表面靠自催化的还原作用而进行的金属沉积过程。 化学镀溶液的分类方法很多，根据不同的原则有不同的分类法。按PH值分为酸性镀液和碱性镀液，酸性镀液PH值一般在4～6，碱性镀液PH值一般大于8，碱性镀液因其操作温度较低，主要用于非金属材料的金属化（如塑料，陶瓷等）；按还原剂类型不同有次亚磷酸盐、胺基硼烷、硼氢化物以及肼做还原剂的化学镀镍溶液；按温度分类则有高温镀液（80～95℃）、低温镀液（60～70℃）以及室温镀液；按镀层磷含量可分为高磷镀液、中磷镀液和低磷镀液，高磷镀液含磷量9%～12%（质量），镀层呈非磁性、非晶态，在酸性介质中有很高的耐腐蚀性。利用镀层非磁性，主要用于计算机硬盘的底镀层、电子仪器防电磁波干扰的屏蔽等以及工件的防腐镀层；中磷镀液获得的镀层含磷量为6%～9%（质量），此类镀液沉积速率快、稳定性好、寿命长，镀层既耐腐蚀又耐磨，在工业中应用最为广泛，如汽车、电子、纺织机械、石油化工机械、食品工业、办公设备、精密机械工业等；低磷镀液含磷量0.5%～5%（质量），此类溶液所得到的镀层硬度高、耐磨，特别是在碱性介质中的耐腐蚀性能明显优于中磷和高磷镀层。近年来还开发了三元镍-磷合金镀液，有镍铬磷、镍铜磷、镍钴磷等多种镀液。 2.检测标准 GB/T13913—92自催化镍-磷镀层技术要求和试验方法 ISO4527(1987),ISO/TC107自催化镍磷镀层——规范和试验方法 ASTM B656——79美国 金属上工程用自催化镀镍标准实施方法 MILC 26074B美国 军用规范 化学镀镍层技术要求 AMS 2404A——航空材料规范 化学镀镍 AMS 2404——航空材料规范 化学镀镍，低磷 NACE T—6A—54美国 腐蚀工程师学会文件 化学镀镍层 DEF STD 03-5/1英国 材料的化学镀镍 NFA-91-105 法国 化学镀镍层特性和测试方法 DIN 50966(1987)德国 功能用化学镀镍 RAL-RG660第二部分(1984)德国 硬铬和化学镀镍层的质量保证 ONORM C2550(1987)奥地利 化学镀镍磷镀层—技术要求和测试 3.化学镀镍溶液成分分析 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
化学镀镍故障的排除方法 出现问题导致原因解决方法 镀液分解 1.镀液温度过高 2.PH值过高引起沉积 3.局部过热 4.槽壁或设备内壁被镀上化 学镍层 5.催化剂带入污染 6.一次性补充量太大 7.剥离的镀层碎片 8.镀浴中落入污染物，灰尘 9.稳定剂带出损失1.转槽过滤,降温至正常操作范围 2.转槽过滤,用稀H2SO4调整PH值至正常值 3.转槽过滤,使用慢速均匀加热防止过热 4.转槽过滤,用1:1硝酸清洗、钝化设备内壁 5.转槽过滤,加强镀前清洗 6.转槽过滤,在搅拌下少量多次补充添加 7.转槽过滤,清理挂具 8.转槽过滤,改善车间清洁度 9.转槽过滤,适当添加少量稳定剂 镀层结合强度差或起泡 1.表面处理不当 2.前处理清洗不够 3.铝件锌酸盐化不当 4.金属离子污染 5.有机物质污染 6.工件镀前生锈 7.热处理不当1.改进除油、酸洗工序 2.改进清洗工序 3.分析浸锌溶液,改进浸锌工艺 4.大面积假镀除去杂质或更换部分镀液 5.用活性炭处理镀浴 6.缩短工作转移时间 7.按规范进行热处理 PH值变化快 1.前处理溶液带入污染 2.槽负载过大 3.镀浴PH值越出缓冲范围1.改进镀前清洗工序 2.减少装载量至正常范围1-2dm2/L 3.检查、调整PH值至最佳操作范围之内 镀层粗糙 1.镀浴中悬浮不溶物 2.镀前清洗不够 3.PH值过高 4.镀槽或滤芯污染 5.络合剂浓度偏低1.转槽过滤,检查滤芯是否破损 2.改进清洗工艺 3.用10%H2SO4调整PH值至正常 4.转槽过滤,清洗镀槽或更换滤芯 5.减少带出损失检查补充调整量
6.工艺用水污染 7.工件残留磁性6.使用合格的去离子水 7.镀前应作消磁处理 镀层针孔 1.镀浴中悬浮不溶物 2.槽负载过大 3.有机物污染 4.金属离子污染 5.搅拌不充分1.转槽过滤,检查滤芯,找出污染源 2.减少装载量至正常范围1-2dm2/L 3.用活性炭处理镀浴 4.大面积假镀除去杂质或更换部分镀浴 5.改进搅拌方式,选用工作搅拌 漏镀 1.金属离子污染 2.基体金属影响(如铅合金) 3.镀浴过稳定(稳定剂过量)1.大面积假镀除去杂质或更换部分镀液 2.镀前预闪镀铜或闪镀镍 3.大面积假镀除去或者更换部分镀液 镀层花斑和气带 1.搅拌不充分 2.表面预处理不当 3.金属离子污染 4.工作表面残留物 5.“彗尾”,气带1.改进搅拌强度或方式 2.改进前处理工序,加强清洗 3.大面积假镀除去或者更换部分镀液 4.改进镀前清洗,使用不含硅酸盐的清洗剂 5.重新安排槽内工作吊挂位置,改进搅拌方式 镀层晦暗失光 1.镀后清洗水污染 2.表面前处理不当 3.镀液PH值,温度太低 4.还原剂浓度太低 5.镍离子浓度太低 6.有机物污染 7.金属离子污染 8.光亮剂带出损失1.改进镀后清洗水质，末道清洗用去离子水 2.改进除油酸洗工序,加强清洗工序 3.用稀NH4OH调整,升温至正常范围 4.分析镀浴,补充还原剂至正常浓度 5.分析镀浴,补充镍离子至正常浓度 6.用活性炭处理镀浴 7.大面积假镀除去杂质量或更换部分镀液 8.适量补充光亮剂
S-075 化学镍金中漏镀原理分析及改善措施 程刘锁 （深南电路有限公司，广东深圳518053） 摘要本文主要分析了造成化学镍金工艺中因阻焊特殊设计问题导致漏镀的原理，发现当板件孔内残余除油剂、微蚀液以及硫酸铜时会对活化钯的沉积造成干扰，并由此提出提高活化前各药水槽及水洗槽的开缸频率增强清洗效果，从而大大降低了漏镀的报废率。 关键词化学镍金；漏镀；活化 The Principle Analysis and Improvement Measures of Skip Plating in ENIG CHENG Liu-suo Abstract This article mainly analyzes the cause of Skip Plating in ENIG, because of its special resistance welding design, we found that when vias in board have residual except cleaner, micro etching liquid and copper sulfate will cause interference to activation of the palladium deposition, and thus put forward to improve activation before the medicine water tank and water tank open cylinder frequency enhance the cl eaning effect, thus greatly reduces the skip plating scrap rate. Key words：ENIG; Skip plating; Activation 1 前言 化学镍金又叫做化学沉镍金或者沉镍浸金，行业内常称为无电镍金（Elestrolss Nickel Imnersion Gold）。PCB化学镍金是指在裸铜表面上利用化学方法镀上一层镍，然后再化学浸金的一种可焊性的表面涂覆工艺，它不但有良好的接触导通性，又兼有良好的装配焊接性能，同时它还可以与其他表面涂覆（例如化学表面抗氧化）配合使用，因此随着电子行业的不断更新发展，化学镍金工艺越来越受到客户的青睐[1-2]。 2 漏镀板件类型分析 2.1 现象分析 一直以来，漏镀是困扰化学镍金生产工序的大难题，因漏镀板件返工风险较高，大部分时候就直接报废处理，所以很多时候漏镀成为了影响生产工序品质的关键因素。 从历次漏镀的情况分析，漏镀外观现象以及对应切片图或EDS元素分析表）如下[3]：
SEM&EDS应用于化学镍金焊锡不良分析 ---文/技术应用部刘贤杰 摘要：本文主要介绍了利用SEM&EDS对出现化学镍金焊锡不良的PCB板问题点进行查找，详细描述了利用SEM&EDS对焊锡不良板检测的各种方法，并对检测结果进行分析作出判定，协助客服工程师对客户端 的焊锡不良问题进行分析及判断，找出问题的根源，从根本上解决问题。 关键词：SEM&EDS；化学镍金；焊锡不良 0、前言 越来越多的电子产品选择化学镍金作为其最后的表面处理，化镍金也已经很成熟的工艺。众多周知，几乎所有的表面处理都会遇到可焊性的问题；因此，化镍金也不例外，对于引起化学镍金可焊性的成因业界所公布的原因也有很多，比如镍腐蚀，金面污染等等，但对于具体的焊锡不良，我们应该要做到具体问题具体分析。以前对于焊锡不良的分析所使用的仪器基本是用金相显微镜，再者只是凭借以往经验作出判断，并不能很科学的解释，现在借助于SEM&EDS对焊锡不良的PCB板做微观以及表面的元素分析，可以很好的为焊锡不良原因分析，提供可靠的数据支持，SEM和EDS必将发展为最常见的分析手段。 1、SEM&EDS简介 SEM：扫描电子显微镜； EDS：能量散射光谱仪； SEM是用于直接观察固体表面的形貌。 EDS(能量散射光谱仪)是在各种环境下非破坏性地分析测定各种物质的形态及成份的现代分析测试仪器。可对各种物质进行定性定量分析，元素组成及分布分析，可选用不同的样品室压力对样品进行形貌观测的成份分析。 2、对化学镍金焊锡不良运用SEM &EDS分析进行详细解析： 2.1：针对焊锡不良位置（掉元件/缩锡）进行SEM&EDS检测 其目的是对问题点位置进行表面分析，检测镀层表面是否存在异常，是否存在金面污染，如下图1（具体元素污染项对应），从SEM&ED分析结果来看，断裂面上元素有C、O、Ni、P、Au，不难看出，上锡后板面检测出含有Au元素，正常的情况下上锡后Au会被融掉，此样品还存在板面有Au残留的现象，此为异常情况。
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。