PCB化学镀镍金工艺介绍(一)
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1.概述化学镍金又叫沉镍金,业界常称为无电镍金(Elestrolss Nickel ImnersionGold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H 2的溢出主反应:Ni2++2H2PO2-+2H2O Ni+2HPO32-+4H++H2副反应:4H2PO2- 2HPO32-+2P+2H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2 H2PO2-+H H2O+OH-+PH 2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4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(CH2-+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分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟 7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下,PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板,其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物,达到清洁及增加湿润效果的目的,它应当具备不伤SOiderMask(绿油以及低泡型易水洗的特点。
化镍金生产流程及工艺简介目前PCB业界流行的表面处理制程有喷锡、抗氧化(OSP)、电镍金、化镍金、化银、化锡等几种。
化镍金(ENIG=electroless nickel and immersion gold)制程主要应用于笔记本电脑主板、各种电脑内存条、声卡、显卡、路由器、手机板、数码相机主板、各种存储块以及摄相机等高难度线路板的制造。
化镍金制程优点1、表面平坦;2、可焊接,可打线;3、可接触导通;4、可散热(高温不氧化);5、可耐多次回流焊。
几种PCB表面处理对比化镍金流程简介1、一般化镍金流程:水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板2、厚化金流程水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→预浸金→厚化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板化镍金各工序原理及说明1、水平前处理通过水平前处理将铜面的过度氧化及污染,以机械法和化学法相结合的方法去除,协助清洁能力不太强的除油槽,使后续的沉镍金得以顺利进行。
常见的方法有微蚀+尼龙磨刷,微蚀+喷砂,纯微蚀水平前处理等等。
2、除油去除铜面轻微氧化及污染,降低槽液的表面张力,使药水在对象表面扩张,达到浸润的效果。
除油剂一般为有机酸型,容易滋生霉菌,保养时要注意槽壁的清洗。
由于含有界面活性剂,因此其后的第一道水洗不开打气或轻微开打气,槽液本身更无需空气搅拌,防止气泡过多不易清洗。
除油槽液要求充分的循环过滤,避免出现浑浊现象。
CuO +2 H+ →Cu2++ H2O3、微蚀去除铜面氧化,使铜表面微粗化,并化学镍层保持良好的结合力。
NaS2O8 + H2O → Na2SO4 + H2SO5H2SO5 + H2O → H2S O4 + H2O2H2O2 + Cu → CuO + H2OCuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O为了保持比较稳定的微蚀速率,溶液中的铜离子一般要求控制在3-20g/l,因此在配新槽时需要保留1/5-1/3的母液,或添加适量的硫酸铜。
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++Pd2.2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+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2H2PO2-+H H2O+OH-+PH2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4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分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下,PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板,其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物,达到清洁及增加湿润效果的目的,它应当具备不伤SOiderMask(绿油)以及低泡型易水洗的特点。
pcb镀金常用工艺PCB镀金是一种常用的工艺,用于提高电路板的导电性和耐腐蚀性。
本文将介绍PCB镀金的常用工艺以及其优点和应用。
一、PCB镀金的常用工艺PCB镀金工艺主要包括电镀前处理、电镀层选择、电镀工艺参数的确定和电镀后处理等环节。
1. 电镀前处理电镀前处理是保证电镀层质量的关键步骤。
首先要进行表面清洁,去除油污、灰尘和氧化物等杂质。
常用的清洗方法有机械清洗、超声波清洗和化学清洗等。
其次是进行表面粗糙度处理,常用的方法有化学抛光、机械抛光和电化学抛光等。
最后是进行活化处理,常用的活化方法有酸性活化和碱性活化等。
2. 电镀层选择PCB镀金常用的电镀层有硬金、软金和镍金等。
硬金镀层主要由金和镍组成,具有良好的导电性和耐腐蚀性,适用于高频和高温环境。
软金镀层主要由金和镍的合金组成,具有良好的可焊性和可用性,适用于普通环境。
镍金镀层主要由镍和金组成,具有良好的耐腐蚀性和可焊性,适用于多种环境。
3. 电镀工艺参数的确定电镀工艺参数的确定是保证电镀层质量的关键因素。
主要包括电镀液的成分和浓度、电流密度、电镀时间和温度等。
电镀液的成分和浓度应根据不同的电镀层选择确定。
电流密度和电镀时间应根据电镀层的厚度和均匀性要求确定。
温度的控制对电镀层的质量也有重要影响,通常要求在一定的范围内保持恒定。
4. 电镀后处理电镀后处理是保证电镀层质量的重要环节。
主要包括清洗、干燥和包装等。
清洗的目的是去除电镀液残留物和杂质,常用的方法有水洗、酸洗和碱洗等。
干燥的目的是除去水分,常用的方法有自然干燥、热风干燥和吸湿剂干燥等。
包装的目的是保护电镀层,常用的方法有真空包装、泡沫包装和气密包装等。
二、PCB镀金的优点PCB镀金具有以下优点:1. 提高导电性:金属电镀层能够提高电路板的导电性,降低导电阻抗,提高信号传输效率。
2. 增强耐腐蚀性:金属电镀层能够有效防止电路板受到氧化、腐蚀和污染等环境因素的侵蚀,延长电路板的使用寿命。
3. 增加可焊性:金属电镀层能够提高电路板与焊接材料之间的附着力,增加焊接的牢固度和可靠性。
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++Pd2.2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+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2H2PO2-+H H2O+OH-+PH2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4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分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟 7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下,PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板,其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物,达到清洁及增加湿润效果的目的,它应当具备不伤SOiderMask(绿油)以及低泡型易水洗的特点。
pcb镀金工艺流程PCB镀金工艺流程PCB(Printed Circuit Board)是电子产品中不可或缺的一部分,而PCB镀金工艺则是为了提高PCB的导电性和耐腐蚀性,同时也起到美观的作用。
下面将介绍PCB镀金的整个工艺流程。
1. PCB表面处理PCB在进行镀金之前,需要进行表面处理,以保证金属层与基板之间的黏附性。
常用的表面处理方法包括化学镀铜、化学镀镍、电镀铜等。
这些处理方法能够清除表面的氧化物、污染物和其他不良物质,提高金属层的附着力。
2. 清洗清洗是PCB镀金过程中非常重要的一步,其目的是去除表面的污染物和残留物,保证金属层的质量。
常见的清洗方法有化学清洗、超声波清洗等。
清洗剂的选择应根据具体的PCB材料和表面处理方法进行,以避免对基板造成损害。
3. 化学镀镍化学镀镍是PCB镀金工艺中的一种重要步骤,其主要作用是在PCB 表面形成一层镍层,以提高PCB的耐腐蚀性和导电性。
化学镀镍的工艺流程包括预处理、酸洗、活化、镀镍等步骤。
在镀镍过程中,需要控制好镀液的温度、PH值和镀液中镍盐的浓度,以保证镀层的质量和均匀度。
4. 化学镀金在完成化学镀镍后,需要进行化学镀金,以在镀镍层上形成一层金属层,提高PCB的导电性和美观性。
化学镀金的工艺流程包括预处理、酸洗、活化、镀金等步骤。
在镀金过程中,需要控制好镀液的温度、PH值和镀液中金盐的浓度,以保证镀层的质量和均匀度。
5. 电镀保护层为了保护镀金层,防止氧化和腐蚀,需要在镀金层上进行电镀保护层的处理。
常见的保护层材料有有机保护漆和无机保护层。
有机保护漆是一种涂覆在镀金层表面的保护层,能够有效防止氧化和腐蚀。
无机保护层则是通过热处理在镀金层表面形成一层氧化层,起到保护作用。
6. 检测和质量控制在完成PCB镀金工艺后,需要进行质量检测,以确保镀金层的质量和均匀度。
常见的检测方法包括显微镜检测、X射线检测和化学分析等。
同时,还需要进行质量控制,对每一批次的PCB进行严格的检查和测试,以确保其符合相关标准和要求。
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H 2的溢出主反应:Ni2++2H2PO2-+2H2O Ni+2HPO32-+4H++H2副反应:4H2PO2- 2HPO32-+2P+2H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2 H2PO2-+H H2O+OH-+PH 2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4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(CH2-+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分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟 7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下,PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板,其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物,达到清洁及增加湿润效果的目的,它应当具备不伤SOiderMask(绿油以及低泡型易水洗的特点。
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H 2的溢出主反应:Ni2++2H2PO2-+2H2O Ni+2HPO32-+4H++H2副反应:4H2PO2- 2HPO32-+2P+2H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2 H2PO2-+H H2O+OH-+PH 2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4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(CH2-+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分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟 7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下,PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板,其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物,达到清洁及增加湿润效果的目的,它应当具备不伤SOiderMask(绿油以及低泡型易水洗的特点。
化学镍金工艺讲座pcb技术2010-05-20 09:43:11 阅读69 评论0 字号:大中小订阅化学镍金工艺讲座一、概述化学镍金又叫沉镍金,业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold)又称为沉镍浸金.PCB化学镍金是指在裸铜面上化学镀镍,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,而且具有良好的装配焊接性能,同时它还可以同其它表面涂覆工艺配合使用.随着日新月异的电子业的民展,化学镍金工艺所显出的作用越来越重要.二、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族元素及Au等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体.铜原子由于不具备化学镍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.2.1.2 钯活化剂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,其化学反应如下:Pd2++Cu→Pd+Cu2+2.2 化学镍原理2.2.1 化学镍在钯(或其它催化晶体)的催化作用下,Ni2+被NaH2PO2还原沉积在裸铜表面.当镍沉积覆盖钯催化晶体时,自催化反应将继续进行,直到达到所需要之镍层厚度.2.2.2 化学反应在催化条件下,化学反应产生镍沉积的同时,不但伴随着P的析出,而且产生氢气的逸出.主反应:Ni2++2H2PO2-+2H2O→N i+2HPO32-+4H++H2↑副反应:4H2PO2-→2HPO32--+2P+2 H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O→H++HPO32-+2HNi2++2H→Ni+2H+H2PO2-+H→H2O+OH-+PH2PO2-+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.3~7min1~2min0.5~4.5min2~6min20~30min7~11min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,常用的稳定剂是Pb(CH3COO)2或硫脲,也有两种同时使用的.稳定剂的作用是控制化学沉镍的选择性,适量的稳定剂可以使活化后的铜面发生良好的镍沉积,而基材或绿油部分则不产生化学沉积.当稳定剂含量偏低时,化学沉镍的选择性变差,PCB表面稍有活性的部分都发生镍沉积,于是渗镀问题就发生了.当稳定剂含量偏高时,化学沉积的选择性太强,PCB漏铜面只有活化效果很好的铜位才发生镍沉积,于是部分Pad位出现漏镀的现象.镀覆PCB的装载量(以裸铜面积计)应适中,以0.2~0.5dm2/L为宜.负载太大会导致镍缸活性逐渐升高,甚至导致反应失控;负载太低会导致镍缸活性逐渐降低,造成漏镀问题.在批量生产过程中,负载应尽可能保持一致,避免空缸或负载波动太大的现象.否则,控制镍缸活性的各参数范围就会变得很窄,很容易导致品质问题发生.镀液应连续过滤,以除去溶液中的固体杂质.镀液加热时,必须要有空气搅拌和连续循环系统,使被加热的镀液迅速传播.当槽内壁沉积镍层时,应该及时倒缸(将药液移至另一备用缸中进行生产),然后用25%~50%(V/V)的硝槽进行褪除,适当时可考虑加热,但不可超过50℃.至于镍缸的操作控制,在温度方面,不同系列沉镍药水其控制范围不同.一般情况下,镍缸操作范围86±5℃,有的药水则控制在81±5℃.在生产中,具体设定根据试板结果来定,不同型号的制板,有可能操作温度不同.通常一个制板的良品操作范围只有±2℃,个别制板也有可能小于±1℃.在浓度控制方面,采用对Ni2+的控制来调节其它组分的含量,当Ni2+浓度低于设定值时,自动补药器开始添加一定数量的药水来弥补所消耗的Ni2+,而其它组分则依据Ni2+添补量按比例同时添加.镍层的厚度与镀镍时间呈线性关系.一般情况下,200μ"镍层厚度需镀镍时间28min,150μ"镍层百度需镀镍时间21min左右.由于不同的制板所需的活性不同,为减轻镍缸控制的压力(即增大镍缸各参数的控制范围),可以考虑采用不同的活化时间,例如正常生产Pd缸有一个时间,容易渗镀的制板另设定活化时间.这样一来,则可以组合成六个程序来进行生产.需要留意的是,对于多程序生产,应当遵循一个基本原则,就是所有程序飞巴的起始位置必须保持一致,否则连续生产中切换程序容易造成过多的麻烦.镍缸的循环量一般设计在5~10turn over(每小时),布袋式过滤应优先选择考虑.摇摆通常都是前后摆动设计,但对于laser盲孔板,镍缸和金缸设计为上下振动为佳.3.2.6 沉金缸置换反应形式的浸金薄层,通常30分钟可达到极限厚度.由于镀液Au的含量很低,一般为1~2g/L,溶液的扩散速度影响到大面积Pad 位与小面积Pad位沉积厚度的差异.一般来说,独立位小Pad位要比大面积Pad位的金厚度高100%也属正常现象.对于PCB的沉金,其金面厚度也会因内层分布而相互影响,其个别Pad位也会出较大的差异.通常情况下,沉金缸的浸镀时间设定在7~11分钟,操作温度一般在80~90℃,可以根据客户的金厚要求,通过调节温度来控制金厚.需要留意的是,金缸容积越大越好,不但其Au浓度变化小而有利于金厚控制,而且可以延长换缸周期.为了节省成本,金缸之后需加装回收水洗,同时也可减轻对环境的污染.回收缸之后,一般都是逆流水洗.四、关于生产线的设计4.1 沉镍金自动线4.1.1 排缸从生产线的角度来看,排缸数量越少越好,一方面可以减少不必要的天车运行距离和时间,另一方面,还可以节省投资成本以及占地空间. 关于排缸的顺序,一般情况应从产能、滴水污染、天车运行及操作方便等几个因素来考虑.镍缸由于保养费时,所以应当排放一备用缸.对于每天大约3KSF产能的生产线,设计一台天车则可以满足生产,建议排缸顺序如下:(1)上下料、(2)(3)(4)三级逆流水洗、(5)回收、(6)金缸、(7)(8)二级逆流水洗、(9)(10)双架位镍缸、(11)(12)备用双架位镍缸、(13)(14)二级逆流水洗、(15)活化缸、(16)预浸缸、(17)(18)二级逆流水洗、(19)酸洗缸、(20)(21)二级逆流水洗、(22)微蚀缸、(23) (24)(25) 三级逆流水洗、(26)除油缸对于每天大约4.5 KSF产能的生产线,需设计两台天车来满足生产需求,建议排缸顺序如下:(1)上下料、(2)(3)(4)三级逆流水洗、(5)回收、(6) (7)双架位金缸、(8) (9)二级逆流水洗、(10) (11)(12)三架位镍缸、(13)(14) (15)备用三架位镍缸、(16) 除油缸、(17)(18) (19)三级逆流水洗、(20)微蚀缸、(21)(22)二级逆流水洗、(23)酸洗缸、(24)(25)二级逆流水洗、(26) 预浸缸、(27)活化缸、(28)(29)二级逆流水洗对于每天大约6KSF的生产数,只需将三架位镍缸改为四架位镍缸即可.对于更大产能的生产线,则应考虑将缸的宽度和深度以及长度加大,以提高每架板的挂板数量.4.1.2 挂板设计关于挂窗尺寸,一般考虑最大板横挂.如18"×24"板则将24"边打横挂入,否则药水在板面滑落时间比横挂增加30%以上.因此,镍缸的有效宽度和有效深度一般为26"×21"左右,其它缸则参考镍缸的挂板空间.这样的设计,可以避免镍缸太深而导致药水交换不佳等问题.同时小尺寸生产则可以挂两排,以增加产量和弥补镍缸负载的不足.关于挂具的设计,应最大限度减少挂具在药液中浸泡的面积,降低药水带出以及挂具上沉积镍金的问题.同时,硝挂具一般采用王水,其操作的困难度较大,所以也应考虑保养的方便.建议使用PP夹板,每个挂具挂板15~20块,每块隔板的厚度以10mm 为佳.顶部以316不锈钢定夹板,下边以铁弗龙包胶U型相框来固定挂板.4.1.3 缸体材质由于镍缸和金缸操作温度在80~90℃,所以缸体不但须耐高温,而且须不易渗漏.所以一般使用316不锈钢做镍缸,缸壁最好采用镜面抛光.金缸一般使用耐热PP或不锈钢内衬铁弗龙.其它缸采用普通PP 材质即可.对于镍缸,如果仅生产单双面板,也可考虑使用耐热PP材质.但对于盲孔板,由于布线复杂,沉镍金生产过程中,线路间有可能出现相互影响而易产生漏镀,所以镍缸操作比单、双面板要高出5℃左右,甚至达到90℃以上.对采用PP材质的镍缸,不可避免产生大量的镍沉积在缸底,给操作带来很多问题.所以,镍缸及其缸内附件,包括加热和打气系统,如果使用不锈钢材质,则能够通过正电保护抑制上镍,不但使用镍缸操作变得容易,而且在成本方面避免不必要的浪费. 4.1.4 程序沉镍金生产,往往不可能只有一两种制板生产.由于每一种制板都有可能需要不同的活性,所以沉镍金生产线,最好有四个以上的程序段,来满足不同的生产需求.4.2 前后处理设备4.2.1 前处理由于沉镍金生产中"金面颜色不良"问题,通过调整系统活性以及加强微蚀速度等方式,虽然有时会凑效,但常常既费时又费力,而且这些措施很不安全,稍不注意就产生另一种报废.所以,在有条件的情况下,另设计一条水平线作为前处理,通过增加制程来拓宽沉镍金参数范围的控制.磨刷→水洗→微蚀→水洗→干板磨刷:通常采用500-1000#尼龙刷辘,在喷水装态下清洁铜面,以除去绿油工序残留的药液以及轻度的冲板不净剩余残渣.如果绿油工序制程稳定,或出现问题的可能性很小,则磨刷这个制程不需要设计.微蚀:通常使用80-120g/L的过硫酸钠与5%的硫酸配制槽液,通过调节温度,使微蚀率控制在1μm左右,它的作用是清洁铜面.去除前工序(主要指绿油)残留在板面的药水渍或严重氧化等铜面杂物,防止沉镍金出现由前工序引起的甩镍、金面颜色不良、渗镀等问题.需要注意的是,前处理若使用了水平微蚀剂,沉镍金制程中的微蚀缸仍需保留,但微蚀率达到0.5μm即可,否则易造成铜厚不足的问题.4.2.2 后处理由于沉镍金表面正常情况下光洁度和平整度很好,所以轻微的金面氧化或水渍都会使金面颜色变得很难看.而沉镍金生产线纵然控制到最佳,也只能杜绝金面氧化,对于烘干缸因水珠而遗留的水渍实在是无能为力.高压水洗机不但可以有效地清洗板面残留药水,防止金面氧化,而且干板过程有风力将水珠吹走,完全避免残留水珠而造成的水渍问题. 也有人在高压水洗机前加一段2%的酸洗段,以洗去因金缸后造成的金面氧化.这也是事后补救的一种可取的方法.因为金面残留的药水在短短的水洗过程中造成金面氧化,那说明它对金面的攻击作用是远远大于2%的盐酸或硫酸,而且水平酸洗过程也不足十秒,之后又有高压水洗和干板,其对于镍金面的影响应该可以忽略不计.但是,有的客户明确提出而且强烈反对沉金板酸洗,那也是没有办法的事,客户是上帝,他不喜欢的事最好别做.4.3 循环过滤泵、加热及打气装置4.3.1 循环过滤泵为保持槽液有一定的循环效果,除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加装循环泵,除镍缸之外以上各缸还需加装过滤器,通过5μm 滤芯来过滤槽液.对于镍缸其循环不但要求均匀,有利于药液扩散和温度扩散,而且不能流速太快而影响化学镍的沉积,通常其循环量6-7turn over为佳.同时镍缸还需过滤,以除去槽液中杂物.由于棉芯容易上镍,所以应首先考虑布袋式过滤系统.关于镍缸的溢流问题,由主缸流入副缸,更有利于药水扩散和温度平衡.4.3.2 加热装置除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加热系统,除镍金之外,均可使用石英或铁弗龙加热器.对于镍缸,最好采用不锈钢加热交换管,且须外接下电保护.因为自动补药器是在副缸加药,所以须留意加药口不可正对副缸中的加热器.4.3.3 打气装置微蚀和镍缸的主副槽以及各水洗缸都应加装打气系统.生产时通常是除油后第一道水洗、镍缸主槽、及镍缸后水洗处于打气关闭状态.对于镍缸,每一根加热管下方都应该保持强力打气状态.4.4 接口设备沉镍金生产线的周边附属设施中,首先需要的是DI水机,各药水缸配槽以及活化、沉镍、金回收之后的水洗缸,都需要使用DI水.有的厂采用中央DI水处理,半管道接入沉金线,那则是最理想的设计. 在生产过程中,由于活化缸和微蚀缸对温度要求很严格,所以应当购置冷水机来控制槽液温度.对于镍缸,有的人嫌降温过程太慢(由操作温度降至50℃以下),将冷水管(临时管道)接入镍缸,这也是充分利用现有资源的好方法.由于镍缸硝槽时使用硝酸数量较大,而且不便重复利用,所以,在镍缸底部连接一备用硝酸槽,通过一个抽水马达(须耐硝酸)以及换向阀,将硝酸抽到所需的槽中.须留意的是,管理槽(贮存硝酸)的容积要大于镍缸20-50%.沉镍金周边设施除DI水机、冷水机及管理槽,还须将生产线污浊空气抽出,送往化气塔净化.同时,生产线最好也加装送风装置,以保持操作环境的空气新鲜.五、工序常见缺陷分析5.1 漏镀5.1.1 主要原因体系活性(镍缸及钯缸)相对不足;铅、锡等铅面污染.5.1.2 问题分析漏镀的成因在于镍缸活性不能满足Pad位的反应势能,导致沉镍化学反应中途停止,或者根本未沉积金属镍.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,首先须区分是否由外界污染板面所致.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因素是镍缸稳定剂浓度,但由于难以操作控制,一般不采取降低稳定剂浓度来解决该问题.影响体系活性的主要因素是镍缸温度.升高镍缸温度,一定有利于漏镀的改善.如果不考虑外部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,而且会影响其它制板的生产,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,都会影响镍缸的活性,但其影响程度较小;而且过程缓慢.所以不宜作为改善漏镀问题的主要方法.5.2 渗镀5.2.1 主要原因体系活性太高外界污染或前工序残渣5.2.2 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,同时其它区域(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它的方法去除.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,同漏镀问题改善一样,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.5.3 甩金5.3.1 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5.3.2 问题分析金层同镍层发生分离,说明镍层同金层的结合力很差,镍面出现异常而造成甩金.镍面出现钝化,是造成甩金出现的最主要因素.沉镍后在空气中暴露时间过长和水洗时间过长,都会造成镍面钝化而导致结合力不良,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.5.4 甩镍5.4.1 主要原因铜面不洁或活化后钯层表面钝化镍缸中加速剂失衡。
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。
印制电路板表面镀镍工艺在印制电路板(PCB)的制造过程中,表面镀镍工艺是一个至关重要的步骤。
镀镍可以提高PCB的耐腐蚀性能、焊接性能和导电性能,同时还可以有效防止金属之间的氧化反应,保持电路板的长期稳定性。
镀镍的作用提高PCB的耐腐蚀性能PCB在使用过程中易受到氧化、化学腐蚀等因素的影响,而表面镀上一层镍可以有效防止这些因素对PCB的侵蚀,延长PCB的使用寿命。
提高PCB的焊接性能PCB的焊接需要通过烙铁或波峰焊等方式进行,镀上一层镍可以提高PCB与焊接材料的粘附性,确保焊接效果的稳定和可靠。
提高PCB的导电性能镍是一种优良的导电金属,镀上镍可以提高PCB的导电性能,减少信号损耗,保证电路传输的准确性和稳定性。
防止金属之间的氧化反应PCB中金属之间的接触往往会引起氧化反应,造成连接不良或者虚焊等问题,而镀上一层镍可以有效隔绝金属之间的接触,避免氧化反应的发生。
镀镍工艺的步骤镀镍工艺通常包括以下几个步骤:1.准备工作:清洁PCB表面,去除表面的油污、氧化物等杂质,确保表面干净平整。
2.化学镀镍:将清洁后的PCB浸入镀液中,通过化学反应在PCB表面沉积一层均匀的镍层。
3.电镀:将化学镀镍后的PCB置于电镀槽中,通过电化学方法在PCB表面镀上一层致密且均匀的镍层。
4.清洗和干燥:将镀镍后的PCB进行清洗和干燥处理,确保PCB表面干净无杂质,保证镀层的质量和稳定性。
5.光刻和蚀刻:根据PCB设计要求进行光刻和蚀刻处理,将不需要的镀镍部分去除,得到最终的PCB产品。
镀镍工艺的发展趋势随着电子技术的不断发展,对PCB的要求也日益提高,镀镍工艺也在不断创新和改进。
未来,随着新型材料和新工艺的应用,镀镍工艺将更加环保、高效和智能化,为PCB的性能提升和品质保障提供更好的支持。
总之,印制电路板表面镀镍工艺在PCB制造中具有重要作用,不仅可以提高PCB的性能和稳定性,还可以保证电路传输的准确性和可靠性。
随着技术的不断进步,镀镍工艺将不断完善和创新,为PCB行业的发展贡献更多的力量。
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
能降低络合剂和稳定剂的功能,提高沉积速度。现在普遍使用专利性
的商用综合添加剂。
1. 7、PH值---提高PH值,可使沉积速度加速,也抑制了析氢
的副反应。但过高大于6时镀液的自分解严重,太低时反应无法进行
(一般4.3-5.0)为宜。
1.8、温度---随温度的升高沉积速度加快,每增加10度C,沉
积速度加快一倍。实践证明酸性次磷酸镍钠化学镀液在60度C以下,
沉积速度非常慢,甚至根本不发生反应。但超出过多,一方面能耗过
大,另一方面易出现镀液自分解现象。
2、稳定性及其维护
2.1、当镀液出现如下现象时,就不能生产了。
2.1.1、气体不仅从镀件表面逸出,而且从整个镀液中放出,
有甚至很剧烈。
2.1.2、镀液中出现黑色沉淀物。
2.1.3、在容器壁及镀件表面生成黑色镀层。
2.1.4、镀液的颜色逐渐变浅。
2.2、影响稳定性的因素:
2.2.1、镀液的前处理不当---镀件在除油或浸蚀后清洗不彻底,
将除油液或浸蚀液带入镀液,使PH值发生变化,PH值过高或过低
都会使镀液出现沉淀。非金属在镀镍前的钯盐活化液若清洗不干净,
将钯盐带入镀液,由于pb2+离子Ni2+离子还原为金属Ni的颗粒存在
于镀液中,也会加速镀液的分解。
2.2.2、镀液的配比或镀液配制方法不当---若次磷酸钠的浓度
过高,会加速镀液内部还原反应,使亚磷酸根浓度过高,易产生亚磷
酸镍沉淀;若镍盐浓度过高、络合剂的浓度过底,由于产生氢氧化镍
沉淀而诱发镀液自分解。另外,在配制镀液时,还原剂、主盐或碱加
得过快,使局部浓度过高,也会产生亚磷酸镍或氢氧化镍沉淀。有时,
在配制镀液时,组分添加顺序不当或搅拌不充分,都可能诱发沉或金
属镍颗粒的产生,加速镀液的自分解。
2.2.3、操作方法不当---如果用电炉或蒸气直接加热镀液,使
镀液局部温度过高,或者镀液PH值过高,均会使镀液迅速出现沉淀
而加速镀液分解。沉积速度过高,而得镀液比较疏松,部分金属颗粒
进入镀液,形成催化中心,也会促进镀液的自分解。
3、 镀液的维护与管理:
3、 1严格按照一定的配比及配制方法配制镀液。
3、 2加强镀前处理中的清洗工序,不能将酸、碱或活化液带入
镀液。
3、3严格控制操作条件,如镀液加热要均匀,镀液不能空载、
装载量要适宜,按工艺要求控制PH值等。
3、4采用连续过滤的方法及时清除处理镀液中的沉积物,保持
容器壁的清洁。
3、5建立分析镀液成分的可靠方法,定期分析主盐、还原剂及
亚磷酸根的含量,以更随时调整镀液。
3、6加入适量的稳定剂,以延长镀注液的使用寿命,但不能添
加过量,以免降低沉积速度。
3、7镀液稳定性与使用的镀槽材料也有很大的关系,常用的有
玻璃、搪瓷等,大槽可用经过硝酸钝化过的不锈铜槽。不能用聚乙烯
槽,它会污染镀液。
3、8镀液定期从镀槽中移出,将镀槽进行清理,洗净沉积物,
避免镍磷合金镀层附着在槽体上
3、9严禁在镀液中直接加入固体试剂,加入药品时,将其配制
成稀溶液,在不断搅拌的情况下缓慢加入,加料时镀液温度应在60
度以下。
3、10当镀液受金属杂质污染时可用低电流密度通电处理的方法
除去杂质
3、11从化学镀镍的反应式可知,在化学镀镍的同时,将伴随产
生大量的氢,氢在于阻焊层/铜的交界面,随反应速度的加快,酸的
浓度就越大,在高温条件下,会加速对阻焊层的破坏,严重时会产生
阻焊层起泡。所以需要选择合适的化学镀镍的稳定剂使应在较低的温
度下或以较慢的速度进行,减少H形成。
3、12由于化学镀镍层处于元件脚与铜焊盘之间,所以化学镀镍
层的性能对于连接点的强度起着十分重要的作用。由于元件(如陶瓷
BGA)与FR-4电路板的热膨胀系数不同,这就要求 化学镀镍层有
较高的延伸率,才能保证焊点的连接可靠性。通过选择合适的化学镀
镍的配方,稳定剂,装载量以及工艺控制来提高化学镀镍层的延伸率。
3、13化学镀镍层的厚度一般控制在4-5μm,最少要大于2.5微
米厚的镀镍层才能起到有效的阻挡层的作用,防止铜的迁移。