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PCB化学镀镍金工艺介绍

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PCB（英文Printed Circuie Board印制线路板的简称）化学镍/金工艺
是PCB表面涂覆可焊性涂层的一种。其工艺是在PCB阻焊膜工艺后
在裸露铜的表面上化学镀镍，然后化学镀金。由于化学镍/金工艺的
镍/金层分散性好镀层厚度均匀一致化学稳定性较高，有良好的焊接
及多次焊接性、有良好的打线性能、且能兼容各种助焊剂。该工艺既
能满足日益复杂的PCB装配焊接与各种打线的要求。同时更利于有
效的保护导线的侧边缘与局部修复作用。
一、化学镀镍
PCB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。PCB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3-14%）。
PCB酸性化学镀镍的PH值一般在4-6内，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℃
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。适当提高镍盐的浓度可以提高沉积速度，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。其镍离子在8-12g/L，这时沉积速率最高，
且镀层中磷含量也比较稳定。
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，
使镀液很快分解失效。
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。常用酸性镀液的
络合剂有柠檬酸、乳酸、氨基乙酸、苹果酸、乙醇酸等。
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。为防止化学镀镍时由于大量析氢所引起的PH值下降。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。常用
的缓冲剂有醋酸钠、柠檬酸钠等。
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，常用的有微量硫代硫酸盐、硫脲、焦亚硫
酸钾等。
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。常用的加速剂有碱金属氟化物（NaF）、琥珀酸、脂
肪酸等。
1.7、润湿剂：为了降低表面张力，改善表面润湿状况，需要加入
聚氧乙烯醇醚等表面活性剂。
1.8、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。
1.9、温度---随温度的升高沉积速度加快，每增加10℃，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℃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PP内套PNN或经过硝酸钝化过的不锈钢槽。
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℃
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PCB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PCB化学镀镍层处于元件脚与铜焊盘之间，所以PCB
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PCB
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PCB化学镀镍的配方，稳定剂，装载量以及工艺控制来提高
PCB化学镀镍层的延伸率。
3.13 、PCB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。
二、化学镀金
目前化学镀金工艺主要有二种，化学浸金和化学镀金两种。
2.1、浸金---浸金就其机理而言应为置换反应即：Ni+2Au+→Ni2++2Au
由于金和镍的标准电位相差较大，在合适的溶液中会发生金在镍表面
置换沉积出来从反应式我们可以看出，浸金反应要进行必须要有镍层
的存在，但随着置换出的金层厚度的增加，镍被完全覆盖后，浸金后
反应就停止了。一般浸金层的厚度较薄，通常为0.1微米，这即可降
低成本，也可提高后续电子元件钎焊率。如果刻意追求较高的浸金层
的厚度，不但无益，反而有害，从浸金的原理可知，要想获得较厚的
金层，就必须有镍的存在，所以只有在金层孔隙率较大的情况下达到
这一点，而这样以后装配电子元件的钎焊性有不良影响。
常用化学浸金的配方与工艺条件：
氯化铵 150克/升
柠檬酸氢二铵 100克/升
氰化亚金钾 2克/升
稳定剂 适量
温度 大于90℃
PH 4.0
2.2、化学镀金：化学镀金的原理是利用还原剂，将金还原后均匀
沉积在被镀物上，达到所需要的厚度（目前化学镀Ni-P-贵金属Au
已进入实用商品化阶段。这类镀层称多元合金镀层、三合一镀层。所
以金厚度可达15μ″以上）-。其反应式：Au++Red→Au0+ox 工艺组分
如下：
金（以氰化亚金钾形式加入） 0.5-2克/升
柠檬酸铵 40-60克/升
氯化铵 70-80克/升
偏亚流酸钾（钠） 10-15克/升
次亚磷酸钠 10-15克/升
PH 4.5-5.8
温度 90℃

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PCB电镀镍工艺及故障原因与排除

PCB电镀镍工艺及故障原因与排除

PCB电镀镍工艺及故障原因与排除1、作用与特性PCB（是英文Printed Circuie Board印制线路板的简称）上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，也常用作面层。

对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点、触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。

当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。

哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊的要求，唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB，通常采用光镍/金镀层。

镍镀层厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-6微米。

PCB低应力镍的淀积层，通常是用改性型的瓦特镍镀液和具有降低应力作用的添加剂的一些氨基磺酸镍镀液来镀制。

我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍（也称低应力镍或半光亮镍），通常要求镀层均匀细致，孔隙率低，应力低，延展性好的特点。

2、氨基磺酸镍（氨镍）氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀和印制插头接触片上的衬底镀层。

所获得的淀积层的内应力低、硬度高，且具有极为优越的延展性。

将一种去应力剂加入镀液中，所得到的镀层将稍有一点应力。

有多种不同配方的氨基磺酸盐镀液，典型的氨基磺酸镍镀液配方如下表。

由于镀层的应力低，所以获得广泛的应用，但氨基磺酸镍稳定性差，其成本相对高。

3、改性的瓦特镍（硫镍）改性瓦特镍配方，采用硫酸镍，连同加入溴化镍或氯化镍。

由于内应力的原因，所以大都选用溴化镍。

它可以生产出一个半光亮的、稍有一点内应力、延展性好的镀层；并且这种镀层为随后的电镀很容易活化，成本相对底。

4、镀液各组分的作用：主盐──氨基磺酸镍与硫酸镍为镍液中的主盐，镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。

镀镍液的浓度随供应厂商不同而稍有不同，镍盐允许含量的变化较大。

镍盐含量高，可以使用较高的阴极电流密度，沉积速度快，常用作高速镀厚镍。

但是浓度过高将降低阴极极化，分散能力差，而且镀液的带出损失大。

化学镍金

化学镍金

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。

化镍金生产流程及工艺简介

化镍金生产流程及工艺简介

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。

化学镍金工艺介绍

化学镍金工艺介绍

苏州市三生电子有限公司
化学镍金工艺应知应会
苏州市三生电子有限公司 前言
1、制程介绍 2、药水简介 3、制程管制 4、异常改善 5、保养事项
苏州市三生电子有限公司 制程特征 1、在阻焊之后进行选择性镀镍/金，采取挂篮式作业，无须通电 2、单一表面处理即可满足多种组装城城需求，具有可焊接、可接触导通、 可打线、可散热等功能 3、板面平整、SMD焊垫平坦，适合于密距窄垫的锡膏熔焊。
原因
铜层针孔 对策
改善镀铜，蚀刻等制程
镀镍时绿油溶出
检讨绿油特性，后烤条件及前处理流程
微蚀过度
调整至正确操作温度，浓度，时间等
金与镍镀层密着不良
原因 对策
金属尤其是Cu或有机杂质 （绿油等）混入Au镀液中
Ni槽有机污染（绿油等） 镀镍后水洗时间过长
1、更换镀液 2、检讨杂质来源
更换镀液 检讨杂质来源 缩短水洗时间 增加水洗槽进水量
化学镍
• 作用：在活化后的铜面镀上一层Ni/P合金，作为阻绝金与铜之间 的迁移(Migration)或扩散(Diffusion)的屏蔽层。 • 主成份：1、硫酸镍---提供镍离子 • 2、次磷酸二氢钠---使镍离子还原为金属镍 • 3、络合剂--形成镍络合离子，防止氢氧化镍及亚磷酸镍生 成，增加药水稳定性，pH缓冲 • 4、pH调整剂--维持适当pH • 5、稳定剂--防止镍在胶体粒子或其他微粒子上还原 • 6、添加剂--增加被镀物表面的负电位，使启镀容易及增加 还原效率
Ni/P晶粒随镀镍时间增大
Ni浓度及pH对Ni/P的晶粒大小的影响
Ni浓度及pH对Ni/P析出速度的影响
置换金
• 注意pH及防止Cu,Fe,Ni污染 • 回收槽需定时更新 • 10um P.P.滤芯连续过滤，循环量3-4次/小时