化学镍金中缺镀镍问题浅析
摘要：本文主要通过对化镍金生产中所产生的缺镀问题从原因入手，着重于S/M 塞孔不良所引起的缺镀进行分析并通过实验验证，从而得出一套较稳定的解决方法。 关键词：化学镍金 BGA 缺镀 塞孔不良 一、简介
随着电子通讯行业的飞速发展，化学镍金以其表面平坦性、良好的可焊性、金面优良的抗腐蚀性、可打线性及可散热性而倍受各种密集组装板的青睐，其应用跃居至表面处理技术的前列。对于密集组装板，特别是现在大量生产的手机板上均存有数个Mini-BGA ，众多BGA 位的焊接优良性成为生产中品质的关键。而小焊垫的易缺镀镍问题则是影响特别是BGA 位可焊性的其中一个关键因素。本文通过对生产中的小焊垫缺镀镍的问题跟进，根据反应机理的推断，并从中总结出稳定的生产控制方法。
二、问题初现
由于手机市场需求的不断上升，接到的手机订单量迅速上涨，而手机板在化学镍金板中占了大部分的比例。生产中一部分生产板中的BGA 小焊垫位出现了颜色的差异，一个unit 中有一到两个甚至更多BGA 小焊垫金面上颜色比其他的小焊垫要浅、要白（也有人叫“金白”），甚至发暗、成褐色，非常显眼，从切片中可以看出，金面颜色较白的BGA 小焊垫镍厚严重不足。要求为3~4μm,实际上镍厚仅1~2μm ，且在小焊垫的中间局部部位镍层断断续续，镍厚更小的甚至没有。整个镍层成不连续状态。该独立的BGA 小焊垫在内层亦未有任何与之相连的PAD 、线或孔，这是典型的缺镀或薄镀镍。此种缺陷将严重影响可焊性，影响产品的品质，令到生产板报废。具体见图一、图二：
图一 缺镀表观 图二 缺镀孔内情况
三、问题分析
1、 影响缺镀的因素
众所周知，影响缺镀镍的基本影响因素有如下图三：
一般情况下通过在实际生产情况下优化调整生产条件，缺镀这种缺陷是可以降低到最低的范围内的。但是，对于由于绿油塞孔不良的情况下引发的缺镀镍，一般方法往往较难控制到一个理想的效果。
来料
活化
镍缸
图三缺镀镍鱼骨分析图
2、缺镀分析
我司使用的是ATO的CNN系列镍缸药水，反应机理如下：
1）化学镍缸中反应机理分析
一般公认的以次磷酸盐为还原剂的酸性化学镀镍反应如下：
[H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]2-+2H（在催化表面上）………①
Ni2++2H(催化剂)→Ni↓+2H+（在催化表面上）………②
[H2PO2]-+H2(催化剂)→H2O+OH-+P（在催化表面上）……③
[H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]+H2↑（在催化表面上）………④
A、决定镍还原反应速度为反应○1的次磷酸盐分解形成氢原子的反应。由反应○1式可见，反应
的条件除了次磷酸盐浓度、温度、镍浓度外，最重要的是要在催化表面上进行。
B、由反应式○4可见，反应中BGA位上的小焊垫上，大量的氢气产生也是在催化表面上进行；
所以，催化表面的活性是重要一环。
2）影响缺镀的因素分析
①.活性
镍缸活性对于缺镀或薄镀镍来说是影响力较大的因素，活性高时反应剧烈导致反缸，活性
较低的时候则易导致缺镀镍。而活性又是由镍缸负载(loading)、溶液PH值、溶液温度、溶液成分浓度及生产时的拖缸（dummy planting）这几个因素构成。
a、负载
简单的说，是指单位体积药水中生产板的尺数，一般表达为dm2/L。对于镍缸的负载，在
一定药水浓度条件下，需控制在额定的操作窗口内，使得镍缸的反应处于一个动态平衡的
稳定过程中，当负载量过大时，反应激烈而不利于生产的控制及缩短药水的使用寿命，而负载量偏小时，由于无足够的源动力与溶液中一定浓度的稳定剂抗衡，使得启动及反应的速度受压制。对于小焊盘有较大的机会缺镀或薄镀镍。
b、拖缸（dummy plating）
化学镀在生产初期需要有较大的loading激活缸的活性。拖缸是为了使得新开的或一定时间内未生产的镍缸达到正常生产的活性时所必须做的工作。当拖缸不足时活性不足，容易引起缺镀或薄镀镍。
c、PH值与温度
在反应过程中不断的有氢离子产生，使得溶液中PH值慢慢降低，需不断地加入氨水。当PH值过高，反应迅速加快，镍缸活性偏高；PH过低，反应速度缓慢，则生产中镍厚易偏薄，化学镍是借助次磷酸盐在高温下（83-88℃）使镍在催化表面还原为金属。温度偏低影响反应活性，故有可能导致缺镀或薄镀镍缺陷的出现。
d、溶液组分浓度
镍缸中药水分为PART-A和PART-B两种，且比例为1:1添加，故浓度的控制十分关键，特别是自动添加泵之流量控制，如果比例偏差，很容易对镍缸的活性造成严重的影响。严格控制药水的自动添加量，确保PART-A与PART-B在规定比例内是最重要的。
e、MTO
从第一个MTO到第五个MTO，镍缸中的负载随着镍在缸壁或过滤器的沉积逐步增加，故缸中活性随之提高。前两个MTO内活性相对后三个MTO会稍弱。
②.保养
挂篮的保养与镍缸保养与镍缸生产时的活性紧密相关，保养的好与坏，做得足与不足，直接影响到镍缸的寿命，影响到生产的质量。当保养未做好时，挂架上落入鎳槽的銅碎、鎳屑、或金渣处理不彻底，再经过鈀槽所活化，故在鍍鎳的高溫操作中，其電位均將大幅下降，甚至低於磷化鎳槽液的起鍍電位0.68V，活性大幅提高。镍缸容易因活性太高导致自催化反应的加速而反缸，镍缸提前报废或需要倒缸。也会使得反应过程中气泡较多，进入到自动分析仪中导致显示值比实际值偏高而不能正常自动添加使得浓度下降，造成缺镀镍。
③.震荡器
由于现时本公司的沉金线飞巴摇摆方向与震荡器的震荡方向是互相垂直的。对于厚板或较大面积的板，孔内、小间距的地方从微观上看，药水的交换及搅拌的均匀性相对较好。振荡器的存在可以改善孔内药水流动情况从而减少缺镀情况的出现。
④.微蚀后浸
微蚀后浸是药水供应商ATO专门为针对塞孔板塞孔不良时易残留微蚀缸药水在孔内，与塞孔相连的PAD形成原电池效应导致在镍缸中缺镀或薄镀镍而设计的，提高做板时后浸缸的温度对缺镀或薄镀有改善。微蚀后浸剂对绿油会有攻击，可以使到塞孔不良的孔内的药水溶出；也就是说，对一般的S/M塞孔好的孔同样也会起作用，所以控制微蚀后浸缸的温度对于改善缺镀较为重要。
⑤活化
活化主要分两步，一是通过预浸在整个铜面形成一层酸性的保护膜，防止副反应的产生；
二是浸活化剂，使得暴露在溶液中任何铜表面上形成均匀的晶种薄层，主要通过铜于钯之间的离子交换（置换反应）产生。当活化缸的温度、浓度、时间偏出控制下限时及活化水洗时间过长时，铜面上附着的钯较少或被洗去，则催化中心就少或没有，启动速度就较慢，较为容易导致缺镀的产生。
但对于S/M 塞孔不良造成的缺镀，经跟进，以上的因素均不是主要的影响因素。影响的关键因素是S/M 塞孔的状况。
3）.S/M 塞孔
S/M 的塞孔方式客户有较多的要求，基本上常用的有六种，而对缺镀镍有影响的主要有以下几种方式：
图四
图五
在生产中绿油经过丝印、预烘、对位、曝光、显影、后烘，或多或少地会产生以下孔内缺陷，常见的如下图七～十：
图七 图八
一面塞孔、一面开窗的情况，裂缝从孔口延伸到孔壁
图十
双面塞孔情况，裂缝从孔口延伸到孔壁
此种情况生产中较难杜绝，特别是一面塞孔、一面开窗者的情况，开窗的那一面经过显影后对孔口部分的绿油产生攻击，导致以上孔内绿油的缺陷。此种缺陷在几种表面处理中都会有藏药水的缺点，对于大金面、大锡面（沉锡）、大银面（沉银）等均对表观有影响。
3、S/M塞孔缺镀的改善
1）S/M塞孔不良的困扰
在实际生产中我们做了较多的对比试验，包括升高专门为解决由于塞孔不良而设置的微蚀后浸缸的温度到70℃后做以下试验，见表一：
表一：缺镀试验记录表Array只能减少，但无法彻底解决。
该种缺镀主要有以下特征：
a、发生缺镀的PAD直接或间接与塞孔连接；
b、一但发生缺镀，所连接在一起的PAD也都会发生缺镀；
c、绝大部分缺镀发生在小PAD，发生在大PAD的情况较少；
d、塞孔存在不良的情况；
e、当板越厚，此类情况越容易出现。
2）.反应机理
普遍地认为机理是绿油塞孔不良的孔内藏匿了沉金前处理中微蚀缸的药水（含铜离子、过硫酸钠、硫酸），而在镍缸中，铜面与镍缸药水、孔内铜与孔内所藏匿的微蚀缸药水形成了原电池效应，见下图十一～十二：
孔边铜焊环
绿油
-硫酸微蚀体系药
图十一塞孔不良形成原电池
化学镍药水-硫酸微蚀药水
或含可还原离子溶液
图十二
化学镍中镍的沉积电极电位
Ni2++2H(催化剂)→Ni↓+2H+（在催化表面上）E0＝0.68V
绿油塞孔内可能存在的反应
2H+ + Cu+ S2O82-=Cu2++2HSO4-E0＝1.673V
实际当存在上述原电池情况时，镍的还原反应没有产生，而是停止了。原因是由于塞孔内的存在可还原的离子且其反应电极电位比镍的沉积电位高。
3）.改善试验
根据反应的原理，首要的方法就是要切除根源：杜绝或尽量减少前处理药水进入到绿油塞孔不良的孔里面。从生产线可以了解到，沉金线上的板面微蚀处理是以浸泡的形式进行的，时间约为2.0～2.5min,这样的处理形式使得微蚀的药水很容易就可以进入到孔里面。如果用水平处理的方式可以达到要求微蚀量，缩短微蚀处理的时间，是否会有效果呢？经跟进，在正常的沉金条件下做了第三、第四两组试验，详见表二：
表二：缺镀试验记录表
从表二可以看出，试验三的结果良好，试验四重复再试时的重现性不好，试验中又发现有缺镀的情况，但数量及比例均有较大比例的下降。所以方向是正确的。
现在生产中的常用微蚀体系有两种，一种是过硫酸钠-硫酸体系，另一种是硫酸-双氧水体系。一直以来后者的铜面处理没有前者的细腻，且硫酸-双氧水的体系容易分解，不好控制，所以大部分的PCB厂家使用前者－过硫酸钠-硫酸体系。经过多年的发展，硫酸-双氧水微蚀体系控制上有了较大的改善，且最大的优点是不易于发生原电池反应。反应方程式如下：
Cu°+H2O2 +2H+ =Cu2+ +2H2O E0=1.433V
从双氧水-硫酸体系的电极电位来看，比过硫酸钠体系要弱。主要优点有：
①微蚀的速度快，微蚀处理的时间短；
②不易形成原电池腐蚀反应；
③双氧水易受热分解，减少在孔内、孔表面残留的机会
这些，都很符合解决绿油塞孔不良藏药水的条件，所以继续试验以双氧水做水平微蚀前处理改善缺镀，具体见表三：
表三：缺镀试验记录表
从表三可以看出，两次重复性试验均可以达到较好的效果，缺镀基本上可以得到了控制。
在实际生产过程中，经过批量跟进，我们在沉金线的水平前处理采用双氧水-硫酸微蚀体系，控制适当的微蚀量，是完全可以解决S/M塞孔不良所造成的化镍金缺镀问题的。见表四、表五。
表四：缺镀批量跟进表
表五：统计批量试验三月底到四月份的缺镀情况
表五的缺镀跟进图
4）、试验结论
对由于绿油塞孔不良造成的沉镍金缺镀，使用双氧水-硫酸微蚀体系有较明显及稳定的改善作用，也提高了工艺能力。
四、结束语
对于化学镍金缺镀或薄镀镍的问题，以上是在生产中的一些体会，希望与同行有所交流，抛砖引玉。且随着PCB要求越来越高，很多的生产问题都会迎刃而解。
参考文献
[1]skip plating .the influence of trapped process solution on autocatalytic electroless nickel deposition
[2]印制板电镀与涂覆技术.上海美维科技有限公司培训研究中心。
化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 (2012-05-21 09:46:29) 转载▼ 化学镀和电镀的知识点电镀镍与化学镀镍的区别 1. 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。 2. 化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩。 3. 化学镀是依靠在金属表面所发生的自催化反应，化学镀与电镀从原理上的区别就是电镀需要外加的电流和阳极。 4. 化学镀过以对任何形状工件施镀，但电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀。 5. 电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。 6. 高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀层。 7. 化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。 8. 化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化
物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。关于化学镀镍层的工艺特点 1. 厚度均匀性 厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀，电镀层的厚度在整个零件，尤其是形状复杂的零件上差异很大，在零件的边角和离阳极近的部位，镀层较厚，而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄，甚至镀不到，采用化学镀可避免电镀的这一不足。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消耗的成份能及时得到补充，任何部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2. 不存在氢脆的问题 电镀是利用电源能将镍阳离子转换成金属镍沉积到阳极上，用化学还原的方法是使镍阳离子还原成金属镍并沉积在基 体金属表面上，试验表明，镀层中氢的夹入与化学还原反应无关，而与电镀条件有很大关系，通常镀层中的含氢量随电流密度的增加而上升。3. 很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等均是由材料和零部件的表面层体现出来，在一般情况下可以采用某些具有特殊功能的化学镀镍层取代 用其他方法制备的整体实心材料，也可以用廉价的基体材料化学镀镍代替有贵重原材料制造的零部件，因此，化学镀镍
化学镀镍缺陷介绍、分析及解决 目录 序言 第一部分缺陷的分类 第二部分如何分析缺陷的类别 第三部分缺陷产生的原因 第四部分如何消除缺陷 第五部分（补充）研磨及其前工段来料缺陷分析 序言 作为一名电镀工作者，每天都会接触到各种各样的缺陷，学会分析这些缺陷对我们来说相当重要，不及时的分析出缺陷的成因，就难以找出消除缺陷的方法，那么缺陷就会继续产生，甚至危及生产。打个比方，缺陷好比病人，而你是医生，当病人来找你时，你首先要做的是通过望闻问切确定病人的病情（对于缺陷来说，就是观察缺陷的外观，确定缺陷产生的原因），然后对症下药（确定缺陷产生的原因后，找出产生缺陷的地方加以改正），不同的病情下不同的药（不同的缺陷用不同的方法解决），诊断错误不但不会解决病情，还会加重病情（没分析出缺陷产生的原因，那么缺陷就会继续产生，甚至危及生产），合格的电镀工作者应该能准确的判断出缺陷产生的根源并加以改正。 下文缺陷分析的方法不具有绝对性，例如A1，我们分析镀前还是镀后产生一般是看镀后缺陷处有无瘤状物，没有一般认为是镀前产生的，但一些比较轻微撞伤的铝片，镀后也看不见瘤状物。所以，在实际生产中，缺陷分析的方法只具有参考性。 第一部分缺陷的分类 总的说来，电镀产生的缺陷分为电镀前，电镀过程中，电镀后，共三大类，每大类下面有分有很多小类，下面一一介绍： ㈠：电镀前的缺陷 可细分成上工装、吊蓝和前处理三块。 1：上工装 上工装产生的缺陷主要是内径和外径，表面较少见，内径缺陷可由装挂臂，定位杆和挂杆产生。其中： 装挂臂可以产生内径B1，内径C9和表面B1。内径B1（图例1-1）为靠内径0.5CM内，一条或数条不超过0.5CM的不平行于圆周切线的直线擦伤。装挂臂产生的C9（图例1-2）位于盘片内径的两个点，该两点与圆心的夹角在90度左右。表面B1（图例1-3）为基本指向圆心的贯穿内外径的较长直线，
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
化学镀镍与电镀镍工艺及相互之间的区别 1 电镀镍 电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀镍是将零件浸入镍盐的溶液中作为阴极，金属镍板作为阳极，接通直流电源后，在零件上就会沉积出金属镍镀层。电镀镍的配方及工艺条件见表1。 电镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②稀盐酸浸泡；③冲净；④浸入镀液； ⑤调节电流进行电镀； ⑥自镀液中取出；⑦冲净；⑧煮；⑨烘干。 表1 电镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值电流密度 /A/dm2 硫酸镍硫酸镁硼酸氯化钠 100-170 21－30 14－30 4－12 室温5－6 0.5 电镀镍的优点是镀层结晶细致，平滑光亮，内应力较小，与陶瓷金属化层结合力强。电镀镍的缺点是：①受金属化瓷件表面的清洁和镀液纯净程度的影响大，造成电镀后金属化瓷件的缺陷较多，例如起皮，起泡，麻点，黑点等；②极易受电镀挂具和在镀缸中位置不同的影响，造成均镀能力差，此外金属化瓷件之间的相互遮挡也会造成瓷件表面有阴阳面的现象；③对于形状复杂或有细小的深孔或盲孔的瓷件不能获得较好的电镀表面；④需要用镍丝捆绑金属化瓷件，对于形状复杂、尺寸较小、数量多的生产情况下，需耗费大量的人力。 2 化学镀镍 化学镀镍又称无电镀或自催化镀，它是一种不加外在电流的情况下，利用还原剂在活化零件表面上自催化还原沉积得到镍层，当镍层沉积到活化的零件表面后由于镍具有自催化能力，所以该过程将自动进行下去。一般化学镀镍得到的为合金镀层，常见的是Ni-P合金和Ni-B合金。相较Ni-P合金而言，Ni—B合金的熔焊能力更好，共晶温度高，内应力较小，是一种更为理想的化学镀镍方式。但本文着重讨论的是Ni-P合金镀层。 化学镀镍的配方及工艺条件见表2。 表2化学镀镍的配方及工艺条件 成分含量/g/L 温度 /0C PH值 硫酸镍次磷酸钠柠檬酸钠氯化铵 45－50 45－60 20－30 5－8 85 9.5 化学镀镍的工艺流程为：①清洗金属化瓷件；②冲洗；③活化液浸泡；④冲净； ⑤还原液浸泡；⑥浸入镀液并不时调节pH值；⑦自镀液中取出；⑧冲净；⑨煮；
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，
化学镀镍：镀层性能 发布日期：2013-04-10 浏览次数：14 核心提示：化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。 1结构 化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。这些性能同样取决于槽液组成和沉积参数(如，温度和搅拌)，化学镀的另一个重要优点是它能够在任意形状的物体上沉积均匀的镀层。 化学镀镍层依据所使用的还原剂分为两类：一类是Ni—P合金；另一类是N —B合金。 镀态化学镀层是一种亚稳态过饱和合金[13]，在酸性镀槽中用次磷酸盐作还原剂沉积的化学镀层结构为非晶态或液体状[13]，在330℃左右热处理发现(文献[3，13]，见“基本原理”第16章)产生半结晶，面心立方(fcc)镍分布在金属互化物(如，Ni3P和Ni3B)中。沉积过程中不会形成金属互化物，因此镀态化学镀镍层中，P原子不规则地夹杂在Ni原子之间，正如上面所讨论(如图18—3所示)，Ni-P镀层中的P含量取决于镀槽的pH值。通常，槽液pH值越高，镀层的含P量越低，镍的结晶态越高，也就是说，P含量越低，组成膜层的单元镍晶粒的平均尺寸越大。因此，可以认为，P在晶体形成中起抑制剂的作用。可以通过下面简单形式进行解释：当P原子夹杂到Ni原子之间时，P原子的存在，减少了Ni原子之间接触形成延展镍晶体的可能性。沉积过程中伴随H2的逸出，接近生长膜处的pH值将升高，而随后的搅拌使pH值回到原来的较低值，这种周期变化使得P含量随膜层厚度变化，20世纪50年代[14]某些研究人员已经观察到了这一现象。另外，P含量还决定材料密度，图18—4表明，在P含量为0时，镀层的密度接近其金属块的密度[15]。
电镀镍的特点、性能、用途： 1、电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化 膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。 2 、电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大 气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。 3、镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。 由于金属镍具有较高的化学稳定性，有些化工设备也常用较厚的镇镀层，以防止被介质腐蚀。镀镍层 还广泛的应用在功能性方面，如修复被磨损、被腐蚀的零件，采用刷镀技术进行局部电镀。采用电铸 工艺，用来制造印刷行业的电铸版、唱片模以及其它模具。厚的镀镍层具有良好的耐磨性，可作为耐 磨镀层。尤其是近几年来发展了复合电镀，可沉积出夹有耐磨微粒的复合镍镀层，其硬度和耐磨性比镀 镍层更高。若以石墨或氟化石墨作为分散微粒，则获得的镍-石墨或镍-氟化石墨复合镀层就具有很好的 自润滑性，可用作为润滑镀层。黑镍镀层作为光学仪器的镀覆或装饰镀覆层亦都有着广泛的应用。 4、镀镍的应用面很广，可作为防护装饰性镀层，在钢铁、锌压铸件、铝合金及铜合金表面上，保护基体材 料不受腐蚀或起光亮装饰作用;也常作为其他镀层的中间镀层，在其上再镀一薄层铬，或镀一层仿金层， 其抗蚀性更好，外观更美。在功能性应用方面，在特殊行业的零件上镀镍约1~3mm厚，可达到修复目
的。特别是在连续铸造结晶器、电子元件表面的模具、合金的压铸模具、形状复杂的宇航发动机 部件和微型电子元件的制造等方应用越来越广泛。 5、在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量 的10%左右。 化学镀镍的特点、性能、用途： 1、厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一，化学镀镍避 免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀。化学镀时，只要零件表面和镀液接触，镀液中消 耗的成份能及时得到补充，镀件部位的镀层厚度都基本相同，即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。 2、镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢。 3、很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等比电镀镍好。 4、可沉积在各种材料的表面上，例如：钢镍基合金、锌基合金、铝合金、玻璃、陶瓷、塑料、半导体等材 料的表面上，从而为提高这些材料的性能创造了条件。 5、不需要一般电镀所需的直流电机或控制设备。 6、热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性，因此，特别适用 于形状复杂，表面要求耐磨和耐蚀的零部件的功能性镀层等
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）
化学镀镍液的主要组成及其作用 优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 主盐 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离子。早期曾用过氯化镍做主盐，但由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前已很少有人使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能是有益的。但因其价格昂贵而无人使用。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于在使用中随着补加次磷酸钠而带入大量钠离子，同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进行不断的补加，所含杂质元素会在镀液的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单，做到每个批量的质量稳定，尤其要注意对镀液有害的杂质尤其是重金属元素的控制。 还原剂 用得最多的还原剂是次磷酸钠，原因在于它的价格低、镀液容易控制，而且合金镀层性能良好。次磷酸钠在水中易于溶解，水溶液的pH值为6。是白磷溶于NaOH中，加热而得到的产物。目前国内的次磷酸钠制造水平很高，除了国内需求外还大量出口。 络合剂 化学镀镍溶液中除了主盐与还原剂以外，最重要的组成部分就是络合剂。镀液性能的差异、寿命长短主要取决于络合剂的选用及其搭配关系。 络合剂的第一个作用就是防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命。如果镀液中没有络合剂存在，由于镍的氢氧化物溶解度较小，在酸性镀液中便可析出浅绿色絮状含水氢氧化镍沉淀。硫酸镍溶于水后形成六水合镍离子，它有水解倾向，水解后呈酸性，这时即析出了氢氧化物沉淀。如果六水合镍离子中有部分络合剂存在则可以明显提高其抗水解能力，甚至有可能在碱性环境中以镍离子形式存在。不过，pH值增加，六水合镍离子中的水分子会被OH根取代,促使水解加剧，要完全抑制水解反应，镍离子必须全部螯合以得到抑制水解的最大稳定性。镀液中还有较多次磷酸根离子存大，但由于次磷酸镍溶液度较大，一般不致析出沉淀。镀液使用后期，溶液中亚磷酸根聚集，浓度增大，容易析出白色的NiHPO3.6H2O沉淀。加入络合剂以后溶液中游离镍离子浓度大幅度降低,可以抑制镀液后期亚磷酸镍沉淀的析出。 络合剂的第二个作用就是提高沉积速度，加络合剂后沉积速度增加的数据很多。加入络合剂使镀液中游离镍离子浓度大幅度下降，从质量作用定律看降低反应物浓度反而提高了反应速度是不可能的，所以这个问题只能从动力学角度来解释。简单的说法是有机添加剂吸附在工件表面后，提高了它的活性，为次磷酸根释放活性原子氢提供更多的激活能，从而增加了沉积反应速度。络合剂在此也起了加速剂的作用。 能应用于化学镀镍中的络合剂很多，但在化学镀镍溶液中所用的络合剂则要求它们具有较大的溶解度，存在一定的反应活性，价格因素也不容忽视。目前，常用的络合剂主要是一些脂肪族羧酸及其取代衍生物，如丁二酸、柠檬酸、乳酸、苹果酸及甘氨酸等，或用它们的盐类。在碱浴中则用焦磷酸盐、柠檬酸盐及铵盐。不饱和脂肪酸很少使用，因不饱和烃在饱和时要吸收氢原子，降低还原剂的利用率。而常见的一元羧酸如甲酸、乙酸等则很少使用，乙酸常用作缓冲剂，丙酸则用作加速剂。 稳定剂 化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于种种原因，如局部过热、pH值提高，或
化学镀镍是通过自身的催化作用，也称为无电镀镍，电镀镍通过基体之间的电位差靠外界放电来进行，成本基本来说没有太大的差别！ 电镀镍主要用作防护装饰性镀层。它广泛用于汽车、自行车、钟表、医疗器械、仪器仪表和日用五金等方面。借电化学作用，在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的方法。可用作表面镀层，但主要用于镀铬打底，防止腐蚀，增加耐磨性、光泽和美观。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。 化学镀镍层是极为均匀的，只要镀液能浸泡得到，溶质交换充分，镀层就会非常均匀，几乎可以达到仿形的效果。电镀无法对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，但化学镀过以对任何形状工件施镀。高磷的化学镀镍层为非晶态，镀层表面没有任何晶体间隙，而电镀层为典型的晶态镀，电镀因为有外加的电流，所以镀速要比化学镀快得我，同等厚度的镀层电镀要比化学镀提前完成。化学镀层的结合力要普遍高于电镀层。化学镀由于大部分使用食品级的添加剂，不使用诸如氰化物等有害物质，所以化学镀比电镀要环保一些。化学镀目前市场上只有纯镍磷合金的一种颜色，而电镀可以实现很多色彩 化学镀镍与电镀镍层性能比较 镀层性能电镀镍化学镀镍 组成含镍99%以上平均92%Ni+8%P 结构晶态非晶态 密度8.9 平均7.9 镀层均匀性变化±10% 熔点/℃1455 ～890 镀后硬度(VHN) 150～400 500～600 热处理后硬度(VHN) 不变900～1000 耐磨性良好优良 耐腐蚀性良好(镀层有孔隙) 优良(镀层几乎无孔隙) 相对磁化率36 4 电阻率/Ω?CM7 60～100 热导率/W?M-1?K-1?1040.67 0.04～0.08 线膨胀系数/K-1 13.5 14.0 弹性模量／MPa 207 69 延伸率 6.3% 2% 内应力／MPa ±69±69
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
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”。
化学品安全技术说明书（MSDS） ——电镀镍层 一、物质与制造商资料 物品中文名：电镀镍层 制造商名称：深圳市生海实业（和田精密）有限公司 制造商地址：深圳市宝安区福永镇和平村和景工业区 B 幢 制造商电话： 5 传真号码：4 二、成分辨别资料 危害性成分 化学名称含量％化学文摘社登记可容许暴露的界限价值开始的界限 电镀镍%7488-55-3—— 镍光泽剂%7000191mg/m31mg/m3 三、危害辨别资料 进入人体之途径■吞食■皮肤接触■吸入 急性：无 健康危害效应 慢性：无 健康危害效应 急性：吸入：在高温加工过程中，吸入此电镀产品逸出之气体会危害到呼吸器官。 眼睛：无刺激。 皮肤：高温熔融时会对皮肤造成烫伤。 吞食：表现症状为消化不良 慢性：—— 四、急救措施 急救方法 吸入：若吸入此电镀产品在高温加工过程中逸出之气体，将患者移到通风处，若有不适，立即就医。
皮肤接触：若接触到此电镀产品，以清水冲洗。 吞食：催吐，以清水漱口。 五、灭火措施：无（此电镀产品不会引发火灾。） 六、泄漏之紧急措施 注意事项：若此电镀产品残留于地上，立即清扫处理，以防人员跌倒。 清理方法：回收或报废。（依当地环保单位废弃物管理办法进行处理。） 七、处理与储存 处理： 1、做好整理整顿以免混料，堆积。 2、已开封但未用完之料包，须封好避免与空气接触以免氧化。 3、作业温度不宜高于 1453℃摄氏度，人员须佩戴带防护设施，避免吸入蒸气、粉尘。储存：存放在阴凉场所，避免阳光直射及雨淋。 八、曝露预防措施 个人防护 : 穿工作服。 眼部：—— 呼吸：—— 手部：接触产品时需使用手套或指套。 皮肤及身体防护：衣物。 个人卫生： 1、工作场所禁止饮食。 2、处理本物质后须彻底洗手。 3、维持作业场所清洁。 九、物理及化学特性 物质状态：固体 外观：银白 气味：无 熔点： 1453℃ 沸点： 2732℃
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。
化学镀镍介绍 化学镀镍的定义与分类 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新的成膜技术。 化学镀镍所镀出的镀层为镍磷合金，按其磷含量的不同可分为低磷、中磷、高磷三大类，磷含量低于3%的称为低磷，磷含量在3-10%的为中磷，高于10%的为高磷，其中中磷的跨度比较大，一般我们常见的中磷镀层为6-9%的磷含量。 当然，本站主要介绍的是化学镀镍磷合金，有时为了方便我们简称化学镀了，而且EN也是化学镀镍简称。但化学镀不仅此一种镀种，比较成熟的还有化学镀铜，化学镀金，化学镀锡，还有一种复合镀层。其它镀种的市场占有量不足总量的1%，本站不做重点介绍。 化学镀镍的特点与发展简史 化学镀镍的历史与电镀相比，比较短暂，在国外其真正应用到工业仅仅是70年代末80年代初的事。 1844年，Wurtz发现金属镍可以从金属镍盐的水溶液中被次磷酸盐还原而沉积出来。经过了很多年1911年Bretau等研究者发表了有关次磷酸盐对镍盐的还原反应的研究的报告。但那时的化学镀镍溶液极不稳定，自分解严重，只能得到黑色粉末状镍沉积物或镍镜附着物镀层，没有实际价值。 化学镀镍技术的真正发现并使它应用至今是在1944年，美国国家标准局的 A.Brenner和G.Riddell的发现，他们发现了克服沉积出粉末状镍的配方，于1946年和1947年两年中发表了很有价值的研究报告。 化学镀镍工艺的庆用比实验室研究成果晚了近十年。第二次世界大战以后，美国通用运输公司对这种工艺发生了兴趣，他们想在运输烧碱筒的内表面镀镍，而普通的电镀方法无法实现，五年后他们研究了发展了化学镀镍磷合金的技术公布了许多专利。1955年造成了他们的第一条试验生产线，并制成了商业性有用的化学镀镍溶液，这种化学镀镍溶液的商业名称为“Kanigen”。 目前在国外，特别是美国、日本、德国化学镀镍已经成为十分成熟的高新技术在各个工业部门得到了广泛的应用。 （国内的化学镀镍发展也十分迅速，据第五届化学镀年会发表文章的统计就已经有300多家厂家，但这一数字在当时也是极为保守的。据站长推测国内目前每年的化学镀镍浓缩液消耗量在10万吨左右，总市场规模在150亿左右。） 化学镀镍溶液的组成与镀液成分设计常识 优异的镀液配方对于产生最优质的化学镀镍层是必不可少的。化学镀镍溶液应包括：镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、促进剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂等。 主盐 化学镀镍溶液中的主盐就是镍盐，如硫酸镍、氯化镍、醋酸镍等，由它们提供化学镀反应过程中所需要的镍离了。早期曾用过氯化镍做主盐，由于氯离子的存在不仅会降低镀层的耐蚀性，还产生拉应力，所以目前已不再使用。同硫酸镍相比用醋酸镍做主盐对镀层性能的有益贡献因其价格昂贵而被抵消。其实最理想的镍离子来源应该是次磷酸镍，使用它不至于在镀浴中积存大量的硫酸根，也不至于使用中被加次磷酸钠而大量带入钠离子，同样因其价格因素而不能被工业化应用。目前应用最多的就是硫酸镍，由于制造工艺稍有不同而有两种结晶水的硫酸镍。因为硫酸镍是主盐，用量大，在镀中还要进行不断的补加，所含杂质元素会在镀液的积累，造成镀液镀速下降、寿命缩短，还会影响到镀层性能，尤其是耐蚀性。所以在采购硫酸镍时应该力求供货方提供可靠的成分化验单，做到每个批量的质量稳定，尤
简述电镀槽液加料方法与溶液密度测定方法 1.电镀生产现场工艺管理的主要内容： 1)控制各槽液成分在工艺配方规范内。遵守规定的化学分析周期。 2)保持电镀生产的工艺条件。如温度、电流密度等。 3)保持阴极与阳极电接触良好。 4)严格的阴极与阳极悬挂位置。 5)保持镀液的清洁和控制镀液杂质。 6)保持电镀挂具的完好和挂钩、挂齿良好的电接触。 2.电镀槽液加料方法：加料要以“勤加”“少加”为原则。 2.1固体物料的补充，某些有机固体料先用有机溶剂溶解,再慢慢加入以提高增溶性。若直接加入往往会使镀液混浊。一般的固体物料,可用镀槽中的溶液来分批溶解。即取部分电镀液把要加的料在搅拌下慢慢加入,待静止澄清,把上层清液加入镀槽。未溶解的部分,再加入镀液,搅拌溶解。这样反复作业,直到全部加完。在不影响镀液总体积的情况下,也可以用去离子水或热的去离子水搅拌溶解后加入镀槽。有些固体料易形成团状,影响溶解过程。可以先用少量水调成稀浆糊状,逐步冲稀以避免团状物的形成。 2.2液体物料的补充，可以用去离子水适当稀释或用镀液稀释后在搅拌下慢慢加入。严禁将添加剂光亮剂的原液加入镀槽。 2.3补充料的时机，加料最好是在停镀时进行。加入后经过充分搅匀再投入生产。在生产中加料,要在工件刚出槽后的“暂休”时段加入。可在
循环泵的出液口一方加入,加入速度要慢,药料随着出液口的冲击力很快分散开来。 2.4加料方法不当可能造成的后果： 2.4 1)如果加入的是光亮剂,则易造成此槽工件色泽差异。 2.4.2)如果加入的是没有溶解的固体料,则易造成镀层毛刺或粗糙。 2.4.3)如果是加入酸调节pH,会造成槽液内部pH不均匀而局部造成针孔。 3.镀液及其它辅助溶液密度的测试方法： 3.1要经常测定溶液的密度，新配制的镀液或其它辅助液,都要测定它的密度并作为档案保存起来供以后对比。镀液的密度一般随着槽龄增加而增加。这是由于镀液中杂质离子、添加剂分解产物等积累的结果,因此可以把溶液密度与溶液成分化验数据一起综合进行分析,判断槽液故障原因以利排除。 3.2溶液密度测定方法，在电镀生产中,常用密度计或波美计测试溶液密度。密度与波美度可以通过下列公式转换。对重于水的液体密度 =145/(145-波美度),波美度=(145x145)/密度,在用波美计测试时,其量程要从小开始试测,若波美计量程选择不当,会损坏波美计。 测试密度不要在镀槽内进行,应取出部分镀液在槽外进行。在镀槽中测试,当比重计或波美计万一损坏,镀液会被铅粒污染。应将待测液取出1.5L左右(用2000mL烧杯),热的溶液可用水浴冷却。然后将样液转移至1000mL直形量筒中,装入量为距筒口约20mm处,就可用比重计测量。 脉冲电镀电源使用须知
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。
化学镀镍的常见故障及解决办法： （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3HNO3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<1.75μm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。
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