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化学镍金工艺中甩金问题的探讨

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图可 知 ，与正常镍 面 的形貌相 比较 ，甩
金处 的镍层 结构受 到不 同程度 的破坏 ，
从 而呈 现 出ａ 、ｃ 、ｂ 三种 不 同的形 貌特
图２正常处镍面 与甩金处镍 面的Ｓ Ｍ形貌 Ｅ
征 。镍 层的破坏使之与金层 的结合力显 著下 降 ，直接导致 沉金后甩金 。 对 图２ 中的正常处 与甩 金处 的镍 面 ａ 、ｃ 、ｂ 三处进 行能谱 （Ｄ ） Ｅ Ｓ扫描 ，对镍 层 的微 观区域的元素分布进行定性定量 分 析 。其 扫描 分析 结果如 图３ 所示 。由 图可知 ，正 常 的镍 层 只存 在Ｎ 、Ｐ ｉ 两种 元 素 ，甩 金镍 面 ａ 、ｃ 、ｂ 三处 均有 Ｎ 、 ｉ Ｐ 以外 的元 素 存 在 ，特 别 是 在 ｂ 两 、ｃ 处 ，有ｃ 元素存在 。 ｕ 从 化 学镍 沉 积 的反应 可 知 ，在 金 属 镍 沉 积 的 同时 ，伴 随着 单 质 Ｐ 的析
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 。
图１化学镍金甩金图片
１４多 雷 钒 ２１年 月 ４ 路资 ０ ０１ ７ 第 期
很多需按键接触 的电子器械（ 如手机 、电
出 。这 说 明镍 层 中含 Ｐ 于正常 现象 。 属
而 在 甩 金 的镍层 中发 现 的ｃ 元 素应 该 ｕ
是 导 致 甩 金 的 最 根 本 原 因 。 因 为
图３正 常处 与甩 金处的镍面Ｅ 分析结果 ＤＳ
ｆｕ ／ｕ的标 准 电极 电位 为 ０３７ Ｃ Ｃ ） ．３Ｖ，高
Ｚ Ｎ。Ｎ） ￣（ｉ／ ｉ 的标准 电极 电位一 ． ０ ０ ５ Ｖ。根 ２
【 关键词 】 Ｃ ； Ｐ Ｂ 化学镍金 ； 甩金 ； 表面处理
一 文／ 杭州方正速 能科技有 限公 司 胡燕辉 柳 良平 谢海 山 张育猛
一
、
引言
在Ｐ Ｂ Ｃ 行业 中，为 了保证下游装配 的可靠性 和可操
ＰＢ Ｃ 业界 大都使 用Ｐ Ｓ ＰＣ作 为化 学镍前 的活 ｄＯ或 ｄ １
化剂 ，在活化制程中 ，化学镍 反应如下 ：
化 学 镍 金 又 称 沉 镍 金 ，业 界 常 称 为 无 电镍 金
ｆｌ ｔ ｌ ｓ ｉ ｅ Ｉ ｍ ｒｉ ｏ ） Ｅｅ ｒ ｅ ｃ ｌ ｍ ｅｓ ｎＧ ｌ 。其原 理 是 在裸 铜表 ｃｏｓＮ ｋ ｏ ｄ
面上化 学镀 镍 ，然 后化 学浸 金 的一 种可 焊性 表面处理
Hale Waihona Puke ２３浸金原理 ．Ｐ“ ｄ ＋Ｃｕ－￣ ２＋ ｄ － Ｃｕ ＋ ｐ －
作性 ，通常需要对Ｐ Ｂ Ｃ 进行最终表面处理 。随着 电子技 术 Ｅ新 Ｅ异 的发 展 ，表 面处 理技术 也得 到 了快 速 的发 ｔ ｌ
２２化 学镍原理 ．
展 。 目前 ，常用 的表 面处理 方式有 化学镍 金 、电镀 镍 金 、热风平 整 、有机 保焊 剂（ｓ ） ｏ Ｐ 、化学沉银 等 。化 学
化学浸金 的金层 厚度一 般控制在０ ３ ０１ｒ，其 对 ． ～． ｅ ０ ｕ
二 、化 学镍金工艺介绍
２１化学镍金催化原 理 ． 化学 镍金 的沉 积 ，必须在催 化 状态下 ，才 能发生
镍面有良好的保护作用 ，而且具备很好的接触导通性 能 ，
谶
选 择性 沉积 。ＶⅢ族元 素以及Ａ 等 多金属都 可做 为化学 ｕ
要反应为 ：
Ｎｉ ２ Ｐ０２ Ｈ２ “＋ Ｈ２ 一 ＋２ Ｏ－＋ ＋２ Ｏ３ ＋ Ｈ Ｈ ２ Ｎｉ ＨＰ ２ ４ ＋ 一 ４Ｈ２ ＿ ＨＰ０３＋２ ＋２ Ｏ＋ ＰＯ２ ２ ２ Ｐ Ｈ２ Ｈ２ 一
他表 面处 理工艺 配合 使用 的兼容 性 ，故在业 界得 到 了
广泛 的应用 。
对化学镍金工艺 中的甩金问题进行了分析探讨 。结果发现 ：甩金处镍层被腐蚀而形成空洞 ，Ｅ Ｓ Ｄ 分析发现镍层中含有
Ｃ 元素 。这很有可能是金缸受到污染，镀液中存在一定含量８Ｃ ，镍层与Ｃ ｕ Ｓｕ ｕ 发生自发 的置换反应置换出Ｃ 而沉积在 ｕ 镍层上面 ，从而腐蚀镍层形成大量空洞，使之与金层的结合力下降 ，导致化学镍金后甩金。
浸金是 指在 活性镍 表 面 ，通 过化学 置换 反应 沉积 薄金 ，其反应为 ：
２ ｕ Ｈ Ｎ一２ ｕ ｉ＋ Ｃ 一 Ａ （ ）＋ ｉ Ａ ４ Ｎ Ｃ Ｎ
工艺 。虽然 化学镍 金 工艺得 到 了广 泛 的应用 ，但针 对
该工 艺 的品质保证 绝非 易事 。本 文从基 本工 艺 出发 ， 对化学镍金 中常见的甩金问题进行 了探讨 。
受 到污染 ，镀 液 中存 在一 定含 量 的ｃ “ ｕ ，镍层 与ｃ 生 自发 的置 换反 ｕ发
镍金 工艺 因其 良好 的装配 焊接性 、接 触导通 性及 与其
在 Ｐ （ 其 他 催 化 晶 体 ） 催 化 作 用 下 ， Ｎ ｄ或 的 ｉ被 Ｎ ＨＰ ， ａ ，Ｏ还原沉积在 铜表面 ，当Ｎ沉积覆 盖Ｐ 催 化 晶体 ｉ ｄ
时 ， 自催化反 应继 续进行 ，直 到所需 的镍 层厚 度 。主
Ｓ Ｃ ｌ Ｐ Ａ 技术 交流 Ｔ Ｃ Ｎ Ｏ ＹＥ Ｃ Ａ Ｇ Ｅ Ｈ ＯＬ Ｇ Ｘ Ｈ Ｎ Ｅ
化学镍金工艺 中甩金问题 的探讨
【 要】 摘 化学镍金工艺能够有效的保护导电和焊接表面而被广泛地应用于Ｐ Ｂ￣ 。然而 ，针对该 工艺 的品质保证绝非 Ｃ ｔ业 易事。化学镍金工艺受药水等因素的影响 ，在品质上容易会出现甩金、渗镀等不良问题。本文利用Ｓ Ｍ、Ｅ Ｓ Ｅ Ｄ 分析手段
子字典） 都采用化学浸金来保护镍面。
三 、 甩 金 问题 分 析
化 学镍 金 工 艺 的控 制 较 难 ，在 生
产过 程 中受各种 因素的影响 ，甩金问题
时有发生 ，如 图１ 所示。 由图可知 ，图中 发生了明显的甩金问题 ，镍面形貌不一。
对 图 １ 的 镍 面 进 行 扫 描 电 镜 中 ｆＥ ） Ｓ Ｍ 分析 ，其分析结果 如图２ 所示 。由

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PCB板化镍金工艺控制

PCB板化镍金工艺控制

PCB板化镍金工艺控制2008-10-14 18:19PCB板化镍金工艺控制文章来源：PCB采购网一、除油槽一般情况，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的效果，它应当具备不伤材料，低泡型易水洗的特点，后以二级市水洗或三级水洗更佳。

二、微蚀槽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SPS溶液。

沉镍金生产也有使用双氧水或酸性过硫酸钾微蚀液。

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在5-25G/L，以保证微蚀速率处于0。

5-1。

5UM，生产过程中，换槽时往往保留1/5-1/3槽旧液，以保持一事实上的铜离子浓度，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，所以微蚀后水持和流量以及浸泡时间都须特别考虑，否则，预浸槽会产生太多的铜离子，继而影响钯槽寿命，在条件允许的情况下，微蚀水洗后，再加入5%左右的硫酸浸洗后进入预浸槽。

三、预浸槽预浸槽在制程中没有特别的作用，只是维持活化槽的酸度以及使铜面在新鲜状态（无氧化）下，进入活化槽。

理想的预浸槽除了钯之外，其它浓度与活化槽一致，实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸作预浸剂，盐酸钯活化系列采用盐酸作预浸剂，也有使用氨盐作预浸剂（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。

四、活化槽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，其形成过程则为钯与铜的化学置换反应。

从置换的反应来看，钯与铜的反应速度会越来越慢，当钯将铜完全覆盖后（不考虑浸镀的疏孔性）,置换反应会停止，但实际生产中，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，这会使钯的消耗大幅上升，更重要的是，这样容易造成渗镀等严重品质问题。

由于钯的本身特性，活化槽存在着不稳定这一因素，槽液中会产生细微的钯颗粒，这些颗粒不但会沉积在板的PAD 上，而且沉积在基材、板面及槽壁上，当其累计到一定程度，就可能造成板渗镀及槽壁发黑等现象。

化金常见异常及改善

化金常见异常及改善

化金常见异常及改善常见问题的原因及处理方案1．漏镀产生原因及解决方案A、镍缸方面①．镍缸拖缸效果差，未能很好激发其活性：重新拖缸，拖缸时镍缸温度提升至82-85℃之间或负载加大或时间延长则可解决。

②．镍缸温度低于75℃或PH值低于4.0：检查温度和PH值，使其不脱离控制范围。

③．镍缸D剂含量过高：正确使用D剂，停产1天以上则额外补加1ml/L，平时按正常比例补加。

④．镍缸打气过强：适当调整其打气流量。

⑤．镍缸空载时间过长或负载不够：保证生产连续性，负载不足加挂拖缸板共镀。

⑥．镍缸加热管漏电：将漏电加热管换掉；B、活化方面①．活化Pd2+浓度低：添加钯水提高Pd2+浓度；②．活化温度太低（低於20℃）：加强检测频率，留意温控效果。

③．活化CU2+高，已到后期：更换新活化。

④．活化处理时间过短：正确掌握活化处理时间。

C、板子方面①．线路图形设计不合理，存在电位差，生产时产生化学电池效应出现漏镀：前处理磨板时仅磨板不过微蚀，适当延长活化时间并提高镍缸的活性。

②．阻焊油塞孔未塞满填平，生产中水洗不足，造成药水污染铜面：加大水洗流量。

③．板面铜层显影不净或毒钯处理时遭硫化物污染：检查前工序，毒钯处理应当在蚀刻后退锡前进行，生产此种板需加强磨刷和水平微蚀。

④．板面铜层退锡不净：重新剥锡至铜面干净。

⑤．挠性板溢胶：检查压合工序，控制压合品质。

D、其他方面①．板子活化后在空气中裸露太久钯钝化：防止板子裸露空气中，天车故障及时将板移入对应水洗槽。

②．活化后酸洗或水洗太久，促使钯剥离或铜面遭氧化：活化后酸洗和水洗总时间保持在3分钟以内。

③．新配后浸酸温度太高使钯剥离：新配后浸需将温度下降到30℃以下才可生产。

2．渗镀产生原因及预防改善对策A、活化时间过长或活化水洗不足：致使镀镍时出现长胖现象，严重的则表现为跨镀。

预防及改善：①．活化时间控制在工艺范围内。

②．加大活化后水洗流量，并且活化后水洗每班更新一次。

若中途停纯水则需停止生产，待有纯水后再生产。

化学镍金工艺制程简介及生产注意事项及改善方案

化学镍金工艺制程简介及生产注意事项及改善方案


化学镍槽基本结构
防析出保护装置 排气管 通孔挡板 低压空气 阴极棒（不锈钢） 此阴极棒必须与槽壁绝缘。 通孔挡板 蒸汽
过
流
溢
滤 罐
槽
副
主槽
不锈钢加热管路
主槽空气搅拌出口 槽 管路与加热 不锈钢 不锈钢 加热区空气搅拌口
镍槽的防析出保护装置
× ×
× ×
※ 须定期测量实际保护电压值； 须定期测量实际保护电压值； ※ 检查阴极棒是否松动接触到槽壁以及接线是否接触良好。 检查阴极棒是否松动接触到槽壁以及接线是否接触良好。
阳极反应 阴极反应
17
置换金反应
离子化趋势 Ni > Au
Ni/P Ni
Ni → Ni2+ + 2e－ Ni2+ +螯合剂 → Ni错离子 Au(CN)2 － + e － → Au + 2 CN －
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现场生产注意事项
1. 化学镍槽生产中注意事项 2. 沉镍金前、后处理注意事项 沉镍金前、 3. 微蚀量的测定方法 4. 各水洗槽空气搅拌注意事项 5. 药水分析添加记录及点检表的填写 6. 来料检验和终检
15 min 15min
30min
60min
15
化学镍操作参数
操作參數
鎳濃度 溫度 pH ↗ ↗ ↗
磷含量
析出速度
還原劑(次磷酸鈉)濃度 ↗ 浴負載(> 1.0 dm /L) 浴負載(< 0.3 dm /L) 攪拌(循環泵浦) 浴壽命M.T.O.
2 2
↗ ↘ ↗ ↗
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浸镀金
主成份 (1) 金氰化钾KAu(CN)2 (2)有机酸 功能 (3) 螯合剂 (1)提供Au(CN)2— 错离子来源,.在镍面置换 (离子化趋势Ni > Au)沉积出金层. (2)防止镍表面产生钝态并与溶出的Ni2+结合成错离子. (3)抑制金属污染物(减少游离态的Ni2+, Cu2+等). Ni →Ni2++ 2eAu(CN)2-+e-→ Au + 2 CNNi + (Au(CN)2)- → Ni2+ + Au + 2 CN-
化学沉镍金工艺控制概述－刘兴武

化学沉镍金工艺控制概述－刘兴武

化学沉镍金工艺控制概述生益电子：刘兴武摘要：本文简单介绍了化学沉镍金工艺的优缺点、原理、流程参数控制；并总结了常见问题的原因、改善措施以及检测方法等。

一、前言随着电子工业的飞速发展，IC组装对印制板（PCB）的要求也越来越高，无铅化表面处理（Lead-free Surface Finishes）已成主流。

化学沉镍金（Electroless Nickel Immersion Gold简称ENIG）、沉银（Immersion Silver简称ImAg）、沉锡（Immersion Tin 简称ImSn）、有机助焊保护膜（Organic Solderability Presevatives简称OSP）是替代传统锡铅涂覆的有效工艺方法，又因化学沉镍金的众多优点，其更受客户的青睐，已成为锡铅涂覆替代工艺的核心。

化学沉镍金又叫无电镍浸金或化镍浸金，它是通过钯的催化作用，在酸性条件下使裸铜面上沉积一层镍，然后通过置换反应再沉积上一层薄金的表面涂覆工艺，其金层提供良好的电气连接性，镍层作为阻挡层以阻止铜的扩散，从而避免在焊接和返工操作过程中焊料对铜层的污染。

二、化学沉镍金的优缺点1、优点（1）、高可靠性，适用复杂的电路设计。

（2）、高可焊性，适用多种及多重焊接（熔焊/Solder Fusing、波峰焊/Wave Solder、回流焊/Re-flow Solder、线焊/Wire Bonding）。

（3）、高平整、共面性，适用各种精密元器件的复杂组装。

（4）、良好的外观，不褪色，耐腐蚀、储存寿命长。

（5）、电气接触导通性、散热性好、具EMI（电磁干扰）屏蔽作用。

2、缺点（1）、焊点不良（工艺控制不当时发生）（2）、工艺复杂、操作温度较高（3）、成本高、价格昂贵三、主要化学反应原理1、活化Cu + Pd2++ 2NH4Cl Cu（NH3）2Cl2+ Pd+ 2H+2、化学沉镍催化剂[H2PO2]-+ H2O [H2PO3]-+ 2H（催化剂）Ni2++ 2H（催化剂）Ni ↓+ 2H+[H2PO2]-+ H（催化剂）H2O+ OH-+ P3Ni + P Ni3P （会产生金属间化合物）2H（催化剂）H2 ↑（会产生气泡）3、化学浸金Ni + 2[Au（CN）2]-Ni2+ + 2Au + 4CN-四、所需之设备物料1、目前，安美特、麦德美、优美科、罗门哈斯、上村药水在市场上较为流行，本公司所用安美特的Aurotech系列药水。