ENIG-化镍金制程教育训练(9027SG)-精华版.ppt

2019/11/30,1,化鎳金製程教育訓練ENIGProcessTraining,伊希特化股份有限公司RookwoodElectrochemicalsAsiaLtd.,2019/11/30,2,內容大綱,表面處理概要OMG化學鎳浸金製程特色化學鎳浸金製程概論化學鎳浸金製程流程化學鎳浸金製程管理監控前製程對化學鎳浸金製程的影響化學鎳浸金製程常見的問題,2019/11/30,3,簡介:表面處理概要,何謂化鎳金？(ENIG,ElectrolessNickelImmersionGold)為MetalFinish之一種，其是在被催化的銅面上沉積兩層金屬的製程。利用金低接觸電阻及不易氧化的特性，對線路提供良好的傳導及保護；鎳層則是焊錫時之焊點並提供銅金中間緩衝層，避免銅和金互相的擴散或遷移。,2019/11/30,4,化學鎳浸金製程概論,使用化學鎳浸金製程目的焊墊表面平坦適合焊接墊面接觸導通優異具良好打線能力高溫不氧化可作為散熱表面,2019/11/30,5,TMRCData,2019/11/30,6,化鎳金特色焊墊表面平坦適合焊接墊面之接觸導通優異具良好打線能力高溫不氧化可做為散熱之表面,2019/11/30,7,化鎳金製程厚度控制Ni/P層：60400”Au層：13”,2019/11/30,8,化鎳金產品特色是專門針對PCB使用之化學鎳硫酸鈀系列活化藥水銅離子濃度上升慢，槽液壽命長中磷系列之化學鎳產品不需做起鍍處理槽液無板量負載最低之限制化鎳槽液操作壽命可達5個MTO藥液穩定，控制容易與綠漆搭配性良好封裝時無黑墊之情形,2019/11/30,9,90239023SFAC-18,清潔,水洗,酸浸,水洗,H2SO4/H2O2SPS/H2SO4PP-100/H2SO4,微蝕,H2SO4,預浸,水洗,9025M9025LP,活化,水洗,9026M,化學鎳,水洗,90279027SG,浸金,H2SO4,水洗,後處理（清洗烘乾）,酸浸,水洗,H2SO4,OMG化鎳金標準流程,2019/11/30,10,化鎳金反應示意圖I,Pd2+,Cu2+,活化,Cu,Ni-P,Cu,Ni-P沉積,Ni-P成長,化學鎳,2019/11/30,11,化鎳金反應示意圖II,Au,Au+,Ni2+,Au沉積,化鎳金層,Au+,2019/11/30,12,藥液特性及操作條件,2019/11/30,13,AcidCleaner(酸性清潔)AC-18,作用去除銅面上指紋、油漬及氧化物降低槽液表面張力，以達更好之潤濕效果不傷害綠漆及乾膜操作條件濃度：105%溫度：405浸泡時間：41min當槽頻率：300BSF/Gal,2019/11/30,14,Micro-Etch(微蝕),作用可使用H2SO4/H2O2或SPS系列去除銅面氧化物使銅面微粗化，使化學鎳有良好的附著能力微蝕量控制在30-100”左右不同微蝕劑對金面外觀光亮程度表現AcidDipH2O2PP-100SPS,2019/11/30,15,H2SO4/H2O2與SPS微蝕系列比較,2019/11/30,16,酸浸H2SO4,作用去除板面上之銅鹽操作條件濃度：2-6%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCu,2019/11/30,17,Pre-Dip(預浸)H2SO4,作用去除板面上之金屬氧化物當作犧牲溶液，避免活化槽受到污染，並維持其酸度。操作條件濃度：2-5%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCu,2019/11/30,18,Activator(活化)9025M,特色使用硫酸鈀，不含氯離子槽液壽命長可在室溫下操作穩定性高,2019/11/30,19,作用在銅面上行置換反應，沉積一層鈀，作為化學鎳反應之催化劑。反應機構陽極CuCu2+2e-(E0=-0.34V)陰極Pd2+2e-Pd(E0=0.98V)全反應Cu+Pd2+Cu2+Pd,2019/11/30,20,操作條件配槽：9025MA：2.5%9025MB：20%濃度控點：鈀強度：5020ppm酸值：202%溫度：1530浸泡時間：4515sec當槽頻率：3MTOor0.15g/lCu,2019/11/30,21,Acid-Dip(後浸)H2SO4,作用去除板面上之多餘的鈀離子操作條件濃度：8-12%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCu,2019/11/30,22,ElessNi(化鎳)9026M,特色槽液操作壽命可達5個MTO不需做起鍍處理鎳層平均沈積速率0.22microns/min槽液無板量負載最低之限制，就算板負載量為0.1ft2/gal,沈積速率仍為0.22microns/min只需兩劑等比例添加就可穩定控制鎳離子濃度及pH值,2019/11/30,23,作用以氧化還原法於銅面上沉積一層鎳。各成份及其作用如下：硫酸鎳：提供鎳離子次磷酸鈉：當作還原劑，使鎳離子還原為金屬鎳錯合劑：降低槽液中自由鎳離子的濃度避免鎳鹽或亞磷酸鹽的沉澱當作pH緩衝劑安定劑：穩定槽液，避免析出。,2019/11/30,24,反應機構陽極H2PO2-+H2OH2PO3-+2H+2e-陰極Ni2+2e-Ni2H+2e-H2H2PO2-+e-P+2OH-,2019/11/30,25,操作條件配槽9026BMM：14%9026AM：4.0%9026DM：2.6ml/l濃度控點：Ni：4.8g/l(4.66.4g/l)NaH2PO2:30g/l(2436g/l)pH：4.9(4.75.1)溫度：823浸泡時間：依鎳層厚度而定當槽頻率：5MTO（5倍配槽添加量）,2019/11/30,26,注意事項：,槽液添加為9026AM,9026CM等比例添加9026AM之添加量不得高於配槽量的10%槽液中pH值之調整使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸槽液循環需48Turn槽壁另加防析出棒，電壓控制於0.9V,2019/11/30,27,化鎳槽硝槽及清洗程序,將化鎳槽槽液排出。加入30%(w/w)硝酸，於50下啟動循環pump至少24小時。排出硝酸，清洗槽壁，再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。加入2%氨水清洗循環至少一小時後排出。再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。加入5%9026BMM循環至少二小時後排出(可省略)。,2019/11/30,28,化鎳槽建浴法,槽中置入約1/2槽積之D.I.水加入14%9026BMM加入4%9026AM再加入2.6ml/l之9026DM補水至液位高度。打開循環過濾並加溫。使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸，調整pH至4.8,2019/11/30,29,ImmersionAu(浸金)9027SG,作用在鎳面上行置換反應，沉積一層金，以保護鎳層，防止氧化，並提供接觸導通之用。特色不需額外分析，操控容易藥液操作範圍廣。,2019/11/30,30,反應機構陽極NiNi2+2e-陰極Au(CN)2-+e-Au+2CN-2Au(CN)2-+Ni2Au+4CN-+Ni2+,2019/11/30,31,操作條件配槽9027SG：10%ST25:5%PGC：0.5g/l濃度控點：Au：0.5g/l(0.41.0g/l)pH：4.5(4.34.8)溫度：805浸泡時間：依金層厚度而定當槽頻率：800ppmNior6ppmCu(依鎳離子而變),2019/11/30,32,製程概論：藥水（浸金）,操作溫度：85C；當浸泡時間為10-15分鐘，其沉積厚度可達34u”預縮短反應時間可搭配加速劑使用，當80C浸泡時間為57分鐘時，其沉積厚度可達2.03u”針對產品對浸金疏孔性要求（，提供9027SG以符合低疏孔性的需求,附件一：藥液操作條件,2019/11/30,33,注意事項：,槽液循環需610Turn配槽後pH約4.35，以20%(試藥級)氨水或檸檬酸調整至pH=4.35。每添加金鹽100克需添加1LST25沉積速率：0.350.4”/min,2019/11/30,34,製程概論：設備（需求-1）,槽稱循環方式加熱方式酸性清潔劑循環過濾皆可熱水洗空氣皆可市水洗2空氣無微蝕循環過濾/空氣石英市水洗2空氣無酸浸空氣皆可,2019/11/30,35,製程概論：設備（需求-2）,槽稱循環方式加熱方式市水洗2空氣無預浸無無活化溢流循環過濾石英純水洗2無無後浸循環馬達無純水洗2無無,2019/11/30,36,製程概論：設備（需求-3）,槽稱循環方式加熱方式化學鎳溢流循環SS316或水浴純水洗3無無浸金循環馬達石英純水洗2無無熱水洗空氣皆可,附件二：設備規格,2019/11/30,37,製程概論：設備（化學鎳槽）,馬達,加熱器SUS316,整流器,馬達,整流器,馬達,2019/11/30,38,Peeling&ThicknessTest,取約5*5大小之銅面板或量產板，伴隨量產板一起走完化鎳金線。銅面板使用3M600or610膠帶試拉，不可有金殘留。量產板則以膜厚儀量測鎳金厚度，以確定鎳槽及金槽時間。註：1.PeelingTest每日首掛均要做。2.ThicknessTest於更換不同料號不同鎳金厚度時均要做。,2019/11/30,39,EtchingAmountTest,取任一大小之銅面板(不含孔)用水洗淨,置於烤箱,設定110,烘烤10分鐘取出冷卻3分鐘,稱重至小數點以下4位,記錄為W1穿線綁於掛架,與生產板一起走微蝕槽。取出水洗,置於烤箱,設定110,烘烤10分鐘取出冷卻3分鐘,稱重至小數點以下4位,記錄為W2計算公式:參考範圍:2050,2019/11/30,40,化學鎳浸金製程管理控制,前處理製程板子清潔度（防焊、顯影、錫鉛、殘銅）化學鎳浸金製程：化學鎳防析出裝置：電流上升變化（定電壓：0.9V）分析系統：循環狀況、分析值變化添加系統：9026AM、CM等量消耗化學鎳異常處理後處理製程：清洗烘乾限純水（無藥水）、勿熱疊板,2019/11/30,41,化學鎳異常處理,翻槽藥液損失同配槽比例添加藥液（9026AM、BMM、DM）9026AM添加過高高於控制點0.3g/L以上：當槽高於控制點0.3g/L以內：暫停添加9026CM添加過低低於控制點0.3g/L以上：當槽高於控制點0.3g/L以內：少量多次添加,附件三：藥液分析處置,2019/11/30,42,前製程化學鎳浸金製程的影響,鑽孔、裁邊：粗糙度過大（跳鍍、孔露銅）PTH：殘鈀（NonPTH孔上金）電鍍銅：均擲力太差或銅易咬（過蝕）蝕刻：殘銅（散鍍）鍍、剝錫鉛：錫鉛殘留（跳鍍）防焊銅面不潔：防焊、顯影、溶劑殘留（Peeling、露銅、粗糙）塞孔不良：兩面塞孔有破、單面塞孔不良（跳鍍）,2019/11/30,43,Au/Ni結構,Au/Ni結構,Au/Ni結構(刷磨重工),Au/Ni結構(輕刷),SEM-Au/Ni結構,2019/11/30,44,SEM-Au/Ni結構,疏孔,疏孔,從上圖可看見有嚴重疏孔現象,2019/11/30,45,顯微鏡-Au/Ni結構,2019/11/30,46,IMC層切片,2019/11/30,47,X-ray量測示意圖,Ni:133uinAu:3.5uin,Ni:130uinAu:2.8uin,建議量測範圍為50%,2019/11/30,48,點1,點2,點3,點4,點5,光學點1,光學點2,不同PAD與不同程式量測之比較,2019/11/30,49,X-ray型號CMI900,2019/11/30,50,連孔跳鍍,生產時常見之問題講解,2019/11/30,51,獨立Pad跳鍍,1.生產時有黏板現象。2.銅面上有Scum殘留。3.活化槽鈀未吸附在銅上。,1.注意插板時板與板間距。2.板子化金前需進行輕刷，避免板面清潔度不足。3.檢查鈀槽活化強度，調整至Pd=40ppm以上。,2019/11/30,52,金面色差,1)Ni槽補充異常2)Ni槽攪拌太強(循環量)3)Ni槽金屬雜質污染4)綠漆溶入鍍液中5)Ni槽活性太差6)活化不良,2019/11/30,53,跳鍍(SkipPlating),1)鎳槽活性不良(pH過低,溫度過低)2)氨水遭有機物污染3)9026DM未添加,2019/11/30,54,散鍍,2019/11/30,55,長腳,1.當Pd槽受Cl-污冉染時會有嚴重長腳現象。2.當Pd槽之Cl-5ppm及會有長腳出現。3.溫度太高4.蝕刻有殘足,當掉污染之槽液，洗槽後重新配製一新的Pd槽，並注意配槽時純水的Cl-含量調整溫度增加微蝕量,2019/11/30,56,指孔內應該上化鎳金的部分，並未上化學鎳與金,生產時有黏板現象。在化學鎳槽時孔內有氣泡殘留。在化學金槽時孔內有氣泡殘留。,注意插板時板與板間距。於鎳槽須搖擺約30-45度。於鎳槽須加裝震盪器。於金槽須搖擺約30-45度。,2019/11/30,57,孔邊及大銅面均跳鍍孔內有發現白色異物，EDS分析可發現大量的Sn及Pb存在,噴錫退洗後走化鎳金跳鍍現象。,此板無法重工及化金。,2019/11/30,58,化金後金面變紅但鎳及金厚度均正常,後水洗槽或水平之後清洗線水質受酸污染。,更換金槽後水洗槽或是水平之後清洗線水洗槽。,2019/11/30,59,SMTPad發白,微蝕槽污染銅面。銅面不潔。鎳沉積太快11uin。,更換微蝕槽。多走幾次前處理後再走化金。調整鎳之沉積速率。,2019/11/30,60,露銅,銅面不潔。,1.加強前處理。2.改善前製程(如防焊或去膜)。,2019/11/30,61,未清洗前,清洗後,擦拭後,水紋氧化,後水洗槽或水平之後清洗線水洗不淨。烘乾不良。,更換