化学镍金基础知识.doc

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，V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-+2H Ni2+2H Ni+2H2 H2PO2-+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NiAu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。除油缸之后通常为二级水洗，如果水压不稳定或经常变化，则将逆流水洗设计为三级水洗更佳。3.2.2 微蚀缸微蚀的目的在于清除铜面氧化物及前工序遗留的残渣，保持铜面的新鲜及增加化学镍层的密著性，常用微蚀液为酸性过硫酸钠溶液：Na2S2O8：60-120g/LCP.H2SO4:20-50ml/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在15-25g/L，以保证微蚀速率处于0.5-1.5um，生产过程中，换缸时往往保留1/5-1/3母液（旧液），以保持一定铜离子浓度，也有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，所以微蚀的水质和流量、浸泡时间都须特别考虑，否则，预浸缸会产生太多的铜离子，进而影响钯缸寿命。所以，在条件允许的情况下（有足够的排缸）微蚀后二级水洗之后，再加入1-5%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样，实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸盐作预浸剂，盐酸钯活化系列采用盐酸盐作预浸剂，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种，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将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Pd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渗镀及缸壁发黑等现象.影响钯缸稳定性的因素除了药水系列的不同外，钯缸控制温度和钯离子浓度则是药水首要考虑的问题，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，否则会引起漏镀发生；通常情况下，钯缸温度设在20-30，其控制范围应在1,而钯离子浓度则跟据活化种类不同控制在10-40PPM，至于活化效果，则按需要选取适当时间；当槽壁及槽低中灰黑色沉积物，则需要硝槽处理其过程为：加入1：1硝酸，启动循环泵2h以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全除去为止，适当时可考虑加温，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，正常状况下，活化带出的Pd2+的残液体在二级水洗过程中可以被洗干净，吸附在基材上的微量元素，在Ni缸中不足以导致渗镀出现，另一方面，如果是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Pd缸或Ni缸。增加后浸及逆流水洗，其作用只是避免水中Pd含量大多而影响镍缸；需留意的是，水洗缸中少量的Pd带入Ni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，同时原子态H在Pd催化条件下，将镍离子还原为单质镍而沉积在铜面上；作为化学沉积的金属镍，其本身也具有催化能力，由于催化能力劣于钯晶体，所以反应初期主要是催化作用在进行，当镍的沉积将钯晶体完全覆盖时，如果镍缸活性不足，化学沉镍就会停止，于是产生漏镀，这种漏镀与镍缸活性严重不够所产生的漏镀不同，前者因沉积大约20u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，外观是发黑的铜面；从化学镍沉积的反应看出，在金属镍沉积的同时，伴随着单质磷的析出，而且PH值升高，镍沉积速度加快的同时，磷析出速度减慢，结果则是镍磷含金的P含量降低，反之，随着PH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P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PH3时，化学镍沉积反应就会停止，而当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4.4-5.0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，必须不断添加碱性药液维持PH值平衡；通常情况下，氨水和氢氧化钠都可用于生产维持PH值的控制,两者在自动添加方面差别不大，但手动加药时要特别注意，加氨水时，可以观察到蓝色镍氨络离子的出现，随扩散时蓝色消失，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析出，随着药水扩散，白色粉末在槽液的酸性环境下缓缓溶解，所以当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，当溶解过程未彻低完成前，絮状粉末就会出现镍的沉积，必须将槽液滤干净后，才可重新生产；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，亚磷酸盐的浓度越来越高，于是反应速度受到生成物浓度的增长而抑制，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，直到5.0g/L停止，以维持镍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，稳定剂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铜面只有活性好的部位才发生沉积，于是部分Pad位出现漏液的现象；镀覆PCB的装载量（裸铜面积计算）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；镀液连续过滤，以除去溶液中固体杂质，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，用25%-50%（V/V）的硝酸进行退除，适当可考虑加热，但不可能超过50至于镍缸的操作控制，在温度方面，不同系列的沉镍药水其控制范围不同，一般情况下，镍缸操作范围855，有的不控制在815，在生产中，具体结果应根据试板结果来定，不同型号的板，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+的控制来调节其他组分的含量,当Ni2+浓度低设定值时,自动加药器开始添加一定数量的药水来弥补Ni2+的消耗，而其他成分则依据Ni2+的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，200”镍层厚度需镀镍时间28分钟，150”镍层厚度需镀时间21分钟左右。由于不同的制板所需的活性不同，为减轻Ni缸的控制压力（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，容易渗镀的制板可另设定活化时间；镍缸的循环量一般设计在5-10turnoverh，布袋式应优先选择考虑，摇摆通常都是前后摆动设计，但对于Laser盲孔板，镍金缸均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位的金厚高100%也属于正常现象。对于PCB的沉金，其金面厚度也会因内层图形分布而相应影响，其个别Pad位也会出现大的差异。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需求通过调节温度来控制金厚，金缸容积越大越好，不但Au浓度变化小而有利于金面厚度控制，而且可延长换缸周期。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。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,铅锡等铜面污染。5.1.2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。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！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。5.4 甩镍5.4.1 主要原因：铜面不洁或活化钯层表面钝化，镍缸中加速剂失衡。5.4.2 问题分析：镍缸以前制程不良或不能除去铜面杂物（包括绿油残渣）,镍层与铜面结合力就会受到影响，从而就导致甩镍。出现甩镍问题，首先须检查做过程中板面状况，区分铜面杂物还是活化后钯层表面钝化，若是后者，则追踪是否活化后空气中太长还是水洗时间太长。如果铜面杂物引起甩镍，则检查前处理水平微蚀是否正常，同时须检查前处理之前铜面是否正常，另外，前处理中硫脲药液残留铜面，轻则出现沉镍金色粗糙，重则甩镍。镍缸中加速剂（如Na2S2O3）太多则会导致镍沉积松散，造成镍层剥落，此时多伴镍面哑色出现（失去光泽），出现这种情况，用拖缸板（镍板）消耗掉多余加速剂，即可重新进行生产。5.5 非导通孔上金5.5.1 主要原因：直接电镀或化学沉铜残留的钯太多，或镍缸活性太高5.5.2问题分析：由于直接电镀导体吸附的Pd层很厚，在沉镍金工序之前，必须用催化剂中毒（毒化）方法使其失去活性，“盐酸+硫脲”是目前毒化药水的主流，其对于金面粗糙问题都可避免，但毒化效果有不稳定，随不同批号的来板差异较大，所以非导通孔Pd的厚度对毒化效果有很大的影响。对于化学沉铜类型的制板，由于Pd层较薄，一般通过降低镍缸活性的方法，就可以解决非导通孔上金的问题。但是，由于镍缸活性的调节是用于控制渗镀和漏镀问题，人们不愿因非导孔上金问题而缩镍缸活性的控制，所以通常也采用毒化的方法来使残留Pd失去活性。关于镍缸，活性太高也会造成非导通孔上金，因此，不宜采用额外添补加速剂（如Na2S2O3）来调节镍缸活性，如果在正常控制下仍有少量非道通孔上金问题，可采取降低镍缸温度或延长毒化时间来解决。鉴于以上状况及考虑硫脲对铜面之咬蚀会造成金面粗糙等状况，可采用以下流程来改善毒化效果。化学铜 一次铜 D/F 二次铜锡铅 蚀铜 钯毒化剂 剥锡铅 化学镍金如果用硫脲+盐酸，工艺如下：硫脲：30g/L 盐酸：（37%）5% 温度：40 时间3分钟三道逆流水洗5.6 金面粗糙5.6.1主要原因：铜面（镀面）粗糙，铜面不洁，镍缸药水失衡5.6.2 问题分析:电镀产生的铜面粗糙，只能在电镀通过调整光剂或电流密度来改善，至于沉金线，水平微蚀也不能明显改变其粗糙程度；对于铜面不洁则考虑用磨板或水平微蚀的方式加以改善，可以做到解决铜面不洁造成的金面粗糙。镍缸药水失衡也会导致沉积松散或粗糙，影响沉积粗糙的主要原因是加速剂太高或稳定剂太少，至于改善对策，则可在实验烧杯加入稳定剂，按1m/L，2ml/L，3m/L做对比实验。这时就会发现镍面逐渐变得光亮，找出适当的比例将稳定剂加入镍缸即可试板和重新生产。需要注意的是，药水往往是加药过程中出现偏差，中要纠正错误偏差，调整稳定剂并不是一危险操作：5.7角位平镀启镀不良5.7.1主要原因：镍缸循环局部过快 镍缸温度局部过高 镍缸稳定剂浓度过高,加速剂量不够5.7.2 问题分析: 角位平镀是指化学沉镍过程中,出现Pad的角位不沉积镍的现象，它通常具有方向性的特征，例如圆型Pad则出现同一方向的月芽形不上镍，方型Pad则出现一边完好,对边严重不上镍,两个侧边逐渐变差。对于镍缸循环局部过快，往往是镍缸药液循环设计不合理或出水管变形造成，它特点是镍缸某个角落固定出现该问题，当然，不合理的打气冲击板面出会导致该问题的出现。对于镍缸温度局部过热，往往出现在副溢流的镍缸设计，当水位不足的时候，副缸温度往往比主缸高出5以上，溢流的热水流量在偏小的同时，往往只扩散在主缸的顶层，造成生产板顶部出现角位平镀的现象。对于镍缸稳定剂浓度过高，只要不是来料（供应药水）出现太大的质量问题，通过补加适量的加速剂或拖缸，均能解决该问题的出现。5.8金面颜色不良5.8.1原因：金缸稳定剂（络合剂）太多，金层厚度严重不足，金缸使用寿命太长或水洗不净。5.8.2 问题分析金面颜色不良主要有两种形式，一种是由于金缸稳定剂（络合剂）太多或金层厚度严重不足而形式的金面颜色发白，另一种是由于金缸使用寿命太长或水洗不净造成金面氧化。当金缸稳定剂补充过多时，往往会出现金面发白而金厚正常的现象，此状况多发生在新开缸初期。遇到这种情况，只要不拘于化验分析的控制范围，几次补药，颜色就会逐渐转为金黄色。当然，将金缸温度升高，也会一定程度的改善金面颜色。对于金层厚度严重不是导致的颜色发白，主要是金缸温度低于下限太多或金盐浓度严重不足，使金层不能将镍的颜色完全覆盖，以至出现白色对于沉金缸后的水洗过程，残留药水会对金面造成污染，尤其是回收缸，浸洗时间控制在半分钟左右为佳，金面污染的制板，当经过干燥后，金面就会出现棕色的斑痕，用酸洗或普通橡皮擦少除去。当金缸使用寿命太长，槽液积聚的杂质就会越来越多，金面棕色斑痕就容易出现，所以沉金后水洗一定严重控制，尤其是回收缸药水浓度不能太高。5.9渗漏镀(这是指渗镀和漏镀在同一块板上同时出现)5.9.1 问题分析：渗镀和漏是沉镍金工序最常见问题，首先区分是否外界污染或残留渣（包括残铜）导致问题出现，若是，则采用磨板或水中微蚀的方式去除。对于漏镀和渗镀在同一块板上同时出现，这说明体态活性不能满足该制板的需求，升高活性，会加剧渗镀的出现，而降低活性则又会导致漏镀的加剧，所以改善对策出现从渗镀、漏镀的特性调整钯缸和镍缸。首先漏镀的成因在于镍缸选择性太强，导致活性效果不佳的Pad位沉镍化学反应中途停止或镍根本不能沉积，所以唯一能做的就是大幅度提高活化效果（不考虑调节加速剂和稳定剂浓度）缩小Pad位间活化效果差异，方能调整镍缸的空间。渗镀的成因在于镍缸的选择性太差，降低镍缸的温度可解决该问题出现，一般来讲，将活化时间延长一倍，适应时可以考虑升高活化缸温度（最好不要超过30）Pd2+浓度也可以考虑升高10-20PPM，同时将镍缸温度降低到适当值则可解决漏镀和渗镀同时出现的问题。解决渗镀和漏镀的方法表面看起来好像很矛盾，其实从化学反应原理去看待，则不难理解。首先，拉的两个问题同时存在，说明单从镍缸入手根本没有调整的空间，其次，活化缸是Pd2+和Cu的置换反应，其反应初期各Pad位有Pd的沉积，随着Pd层的加厚，化学反应速度逐渐减慢，沉钯快的Pad位（Pd较厚）反应趋于停止，而沉钯快的Pad位仍然继续沉积，因而就缩小了各Pad间的活化效果的差异，为解决该矛盾的问题提供调整空间。化学Ni/Au 问题与对策问 题原 因对 策镍与铜镀层密着不良1)绿漆残渣附着于铜面a)检讨前制程与加强清洁剂, 微蚀,磨刷或 Pumice处理2)显像后水洗不良a)检讨前制程与加强清洁剂, 微蚀,磨刷或 Pumice处理3)绿漆溶入镀液a)更新镀液b)检讨绿漆特性(类型)，硬化条件及前处理流程4)铜表面氧化未完全去除a)加强前处理流程(磨刷, 清洁剂,微蚀等)5)微蚀或活化后水洗时间过长a)缩短水洗时间b)增加水洗槽进水量镍镀层结构不良1)铜层针孔a)改善镀铜,蚀刻等制程2)镀镍时绿漆溶出a)检讨绿漆特性(类型)，硬化条件及前处理流程3)微蚀过度a)调整至正确操作温度,浓度,时间等金与镍镀层密着不良1)金属(尤其是Cu)或有机杂质(绿漆等)混入Au镀液中a)更新镀液b)检讨杂质来源2)Ni槽有机污染(绿漆等)a)更新镀液b)检讨杂质来源3)镀镍后水洗时间过长a)缩短水洗时间b)增加水洗槽进水量露铜1)铜面氧化严重或显像后水洗不良a)加强前处理制程与清洁剂b)磨刷或 Pumice处理c)检讨及改善前制程2)Ni槽液pH太低a)调整pH值b)检查及调整控制器/补充装置3)Ni槽液温度太低a)调整至正确操作温度4)活化不足a)检查及调整钯/硫酸浓度b)更改活化处理基准 ( 浓度及浸渍时间等)5)活化后水洗时间太久a)缩短水洗时间6)剥锡未净或铜面受硫化物污染a)改善剥锡等制程7)金属/有机杂质混入Ni 镀液中a)更新镀液b)检讨杂质来源8)Ni槽补充异常a)由手动分析Ni/pH并做调整b)检查及调整控制器/补充装置架桥(溢镀)1) 活化液污染(尤其是Fe)a)检查污染来源b)使用活化专用加药杯2)活化液老化a)活化液更新b)检讨活化液的加热方式，循环过滤及使用稀硫酸添加等3)Ni槽补充异常a)手动分析Ni/pH并做调整b)检查补充量c)检查及调整控制与补充装置4)Ni 槽液温太高a)调整至正常操作温度5)前处理刷压过大(铜粉残留)a)检查及调整刷压6)蚀铜未净a)改善蚀铜制程Skip Plating1)Ni槽补充异常(Ni槽成份失调)a)检查及调整控制与补充装置2)Ni 槽搅拌太强(打气及循环量)a)降低搅拌速率3)Ni 槽金属杂质污染a)检讨污染源4)绿漆溶入镀液中a)更新镀液b)检讨绿漆特性及硬化条件,镍槽操作温度等镀层表面粗糙1)Ni 镀液pH太高a)调整pH值b)检查及调整控制器/补充装置2)铜面粗糙或氧化严重a)改善前制程3)前处理不良a)改善前处理流程(微蚀,清洁剂,刷磨)4)不溶性颗粒带入Ni镀液中a)加强过滤b)更新镀液c)检讨水洗槽流量，水洗时间5)水质不洁a)移槽过滤，加强过滤b)配槽及补充液位都使用纯水c)更新镀液针孔1)Ni镀液中有不溶性颗粒a)移槽过滤，加强过滤b)检讨过滤条件（循环速率滤材孔径）2)前处理不良a)改善前处理流程(微蚀,清洁剂,刷磨)3) 镍槽液有机污染(清洁剂等)a)更新镀液b)检讨杂质来源4)镍槽搅拌太弱a)增加搅拌及摆动速度b)使用Cylinder Shock装置析出速度太慢1)Ni槽温度太低a)调整至正确温度2)Ni镀液pH值太低a)调整pH值b)检查及调整控制器/补充装置3)Ni 槽补充异常a)检查及调整控制器/补充装置b)手动分析Ni/pH并调整控制器/补充装置4)Ni 槽金属杂质污染Sn,Pb,Zn,Cd,Cr等)a)检讨污染源b)更新镀液5)Ni 槽有机杂质污染a)更新镀液b)检讨污染源镍镀液混浊1)镍浓度, pH值太高a)调整pH值, 镍浓度b)检查及调整控制器/补充装置2)浴温太高a)调整至正确温度3)带出量太多a)添加建浴剂 YC-50Mb)延长滴水时间4)药液从管路泄漏a)添加建浴剂 YC-50Mb)管路修复析出保护装置的电流太高1)浴温太高a)调整至正常温度2)pH值太高a)用稀硫酸调整pH值b)检查及调整控制器/补充装置3)局部过热a)加热器附近加强搅拌b)降低加热器单位面积发热速率4)槽壁钝化不良a)移出镀液，使用硝酸钝化b)增加硝酸浓度或增加纯化时间5)活化液带入a)移出镀液，使用硝酸浸渍b)检讨活化水洗槽进水量水洗时间及水洗次数6)补充液添加过快a)检查及调整控制器7)安定剂太低a)添加”C”剂后调整pH值b)检查补充装置8)挂架上的Ni/Au碎片掉入Ni槽内a)加强过滤b)定期将挂架上的Ni剥除9)析出保护装置异常a)检查线路及调整整流器Ni槽pH值起伏太大1)前处理药液带入a)更新水洗水b)检讨水洗进水量及时间2)带出量太大a)补充YC-50Mb)延长滴水时间,检查管路是否泄漏等Ni消耗量太大或Ni浓度无法维持1) Bath Loading过高或药液补充太慢a)检查及调整补充装置b)延长滴水时间检查管路是否泄漏等干膜、曝光、显影后常见问题及原因，也是影响化镍金的重要原因1.针孔 A 胶膜中含有凝胶粒子 B 胶膜中及环境中含有机械杂质 C 铜箔中有毛刺，不平整 D 底片针孔 E 清洗磨刷不尽 F 显影液浓度太高 G 曝光不足2.线路变窄 A 原稿底片不良 B 对板底片不良 C 曝光机真空度不够 D 显影液浓度,温度过高，速度慢 E 曝光不足3干膜附着力弱易脱落 A 清洗磨刷不净 B 显影液浓度过高 C 贴膜压力不够 D 曝光时间不足 E 干膜材质不良化学镍NPTH孔处理流程1. 前言由于NPTH孔(定位孔/工具孔)经过化学铜后,孔内吸附了胶体钯,在蚀铜后钯仍残留在孔内。钯为化学镍的启始催化剂,从而使NPTH孔内上镍金。为了杜绝此现象的发生,特建议如下解决方法:解决方法一: 钻二次孔(二次孔不经PTH)。解决方法二: 采用硫脲或其它厂商专用的钯抑制剂(其也为一种硫化物,可使孔内钯生成PdS,PdS不溶于酸和水)来毒化NPTH孔内的残留的胶体钯。2. 流程负片流程: 化学铜(钯)一次铜D/F二次铜锡/铅蚀铜钯抑制剂剥锡铅化学镍金正片流程: 化学铜(钯)全板镀厚铜D/F蚀铜钯抑制剂剥D/F化学镍金3. 说明方法一: 钻二次孔成本较高,并且容易造成刮伤。方法二: 钯抑制剂使孔内钯毒化,采用喷淋,连续生产成本低,同时可使线路边上因残留蚀铜柱角而产生的“渗镀”得到改善。4. 建议厂商专密配方的钯抑制剂比普通硫脲效果好,同时比二次钻孔成本低,并可使渗镀不易发生,不易造成刮伤,建议使用钯抑制剂。化学镍金前处理后处理流程一前处理流程 功 能经过前处理使镀铜表面保持清洁去除铜面氧化以及残膜等杂物保持铜面平整以减少或避免化学镍金后之不良板的产生。 流 程放板喷淋酸性脱脂高压喷淋水洗喷淋微蚀高压喷淋水洗磨刷(上下各两组) 高压喷淋纯水洗超音波纯水洗吹干烘干空调冷却收板 备 注1.磨轮材质为硬尼龙 前上下800-1000后上下1000-1200 2.左右摆动频率 120来回/min以上 3.摆幅 0.5/来回二后处理流程 功 能防止化学镍金后由于水洗不净而导致金面氧化。 流 程放板 喷淋活化酸洗 高压喷淋纯水洗 喷淋抗氧化 喷淋高厌纯水洗 超音波纯水洗 吹干 烘干 空调冷却 收板化学镍/金 (Electroless Nickel & Immersion gold) 制程及控制要点一. 特色 1. 在绿漆之后施行选择性镀镍/金, 采挂篮式作业, 无须通电. 2. 单一表面处理即可满足多种组装须求.集可焊接、可接触导通、可打线、 可散热等功能于一身. 3. 板面平整、SMD焊垫平坦, 适合于密距窄垫的钖膏熔焊.二.作用及反应1. 酸性清洁剂 TNA-10主成份 (1) 硫酸 (2) 润湿剂(非离子界面活性剂) 作用 (1) 去除铜面轻微氧化物及污物. (2) 降低液体表面张力,将吸附于铜面之空气排开,使药液在其表面扩张, 达润湿效果.反应式 CuO + 2 H+ Cu2+ + H2O 2Cu + 4H+ + O2 2Cu2+ + 2H2O2. 微蚀主要成份 (1) 过硫酸钠 (2) 硫酸 作用 (1) 去除铜面氧化物. (2) 铜面微粗化,使与化学镍镀层有良好的密着性.反应式 Na2S2O8 + H2O Na2SO4 + H2SO5 H2SO5 + H2O H2SO4 + H2O2 H2O2 + Cu CuO + H2O CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O3. 酸洗主成份 (1) 硫酸 作用 (1) 去除微蚀后的铜面氧化物. 反应式 CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O 4. 活化(TNA -41R或TNA - 42) 主成份 (1) 氯化钯、氯化氨（TNA -41） (2) 硫酸钯、硫酸（TNA -42） 作用 (1) 在铜面置换上一层钯,以作为化学镍反应之触媒.反应式 Cu Cu2+ + 2 e- Pd2+ + 2 e- Pd 5化学镍(TNA -51)主成份 (1) 硫酸镍 (2) 次磷酸二氢钠 (3) 错合剂 (4) pH 调整剂(氢氧化钠) (5) 安定剂 作用 (1) 提供镍离子. (2) 使镍离子还原为金属镍. (3) 与镍形成错离子,防止氢氧化镍及亚磷酸镍沉淀,增加浴安定性,pH缓冲. (4) 维持适当pH. (5) 防止镍在胶体粒子或其它微粒子上还原. 触媒 热 反应式 3NaH2PO23H2O3NiSO4 3Na2HPO33H2SO42H23Ni 2H2PO2Ni2H2O2HPO32H22HNi触媒 热 NiH2PO2H2ONiHPO323H H2PO2H2O HHPO322Hads Ni2HadsNi2H触媒 热 2HadsH2 H2PO2H2O 2H2PO3H2触媒 热 H2PO2 HadsH2OOH P 3 H2PO2 H2PO32H2O2OH2P H2PO2ads OHadsH2PO3adsH adse或 H2PO2 H2OadsH2PO3ads He He H HH H2 NiH2O NiOHads H NiOHads 2eNi OH H2PO2ads eP2OH H2PO2ads2HeP2H2O5. 浸镀金主成份 (1) 柠檬酸 (2) 金氰化钾 作用 (1) 防止镍面钝化(保持在可溶解状态)以沉积出金层. 反应式 Ni Ni2+ + 2 e- Au(CN)2- + e- Au + 2 CN- Ni + Au(CN)2- Ni2+ + Au + 2 CN-三. 制程控制要点:1.剥Sn/Pb线路上Sn/Pb须完全剥离. 2.绿漆(1) 选择耐化性良好的绿漆.(2) 印绿漆前铜面适当的粗化及避免氧化.(3) 适当的厚度,稍强的曝光能量及降低显像后的侧蚀.(4) 显像后充分的水洗,避免任何显像液在铜面残留.(5) 使用较低的硬化温度. 3.刷磨或Pumice处理 使用 #1000 刷轮轻刷,注意刷幅及水压, 避免铜粉在板面残留. 4.挂架PVC树脂 或TEFLON 包覆,破损时须重新包覆.定时将挂架上沉积的镍金层剥离. 5.微蚀咬铜 20 40 ”即可,避免过度咬蚀. 6.水洗 各槽水洗时间要短, 进水量要大. 7.预浸及活化 使用过泸循环,加热区避免局部过热. 防止微蚀液带入及化镍药液滴入. 8.化学镍 槽体须用硝酸钝化,防析出整流器控制电压 0.9V. 防止活化液带入. 防析出棒不可与槽体接触. 防止局部过热,加药区须有充足的搅拌. 5m滤心连续过滤,循环量 3 6 cycle/hr. 9.置换金 如有需要可定时用活性碳滤心去除绿漆溶出物 防止 Cu 污染. 回收槽须定时更新 10.线外水洗及烘干水质要好,确实烘干,待板子冷却后才可迭板.避免与喷锡板共用水洗/烘干机.11.包装 包装前须防止放置于湿气或酸气环境. 使用真空或氮气充填包装,内置干燥剂.化学镍槽硝槽及钝化程序一将化学镍药液完全排出.二加入50%(w/w)以上的硝酸并启动pump循环1小时后静置5小时以上。三启动pump循环1小时后, 将硝酸液全部抽出。四加水并循环1020分后排掉至少二次。五加纯水循环1020分,并用pH试纸确认 pH=4.5以上,排出。(如 pH 未达4.5以上, 须重复此步骤). 注: 1. 硝酸液中镍容许量为7g/L 2. 硝酸浓度须保持在 400 g/L 以上) 3. 市售浓硝酸(65%w/w) , 硝酸含量约 900 g/L 4. 硝酸液勿滴入水洗槽 5. 水洗镍槽时注意将槽底部之金属残渣清除 6. 硝槽后应检查阴极棒如未硝干净应取出手动敲打并重新硝阴极棒。硝酸浓度/硝槽及钝化用硝酸液一准备药品氟化钾溶液(KF)：取氟化钾100 g以纯水溶解至 1 L. 酚酞指示剂 ：1g 酚酞溶于乙醇至100ml. 2N-氢氧化钠(NaOH) ：取氢氧化钠80g加水溶解至1L.二使用器具 5 ml球形吸管 250 ml锥形瓶25 ml滴定管50 ml 量筒三分析程序 (1)正确吸取样品 5 ml 于250 ml 锥形瓶.(2)加纯水约 50 ml (3)加10ml氟化钾溶液(4)加酚酞指示剂23滴. (5)以 2 N 的 NaOH 滴定. 终点 : 红色六计算 HNO3 ( g/L) = ml X 25.2 X ff : 2N NaOH 标定系数七补充硝酸(65%)补充量(L) = (400 分析值 ) 900 X 槽容量(L)注意: 硝酸浓度须维持在 400 g/L 以上. Ni 浓度/硝槽及钝化用硝酸液一准备药品 Ni 标准液:2 ppm 5 ppm 10 ppm二使用器具原子吸光光谱仪1 ml 球形吸管1000 ml 定量瓶三分析程序(1) 取操作液 1 ml 稀释至 1000 ml.(2) 用标准液作成检量线. (3) 以原子吸光光谱仪测定.四计算Ni 浓度(ppm) = 分析值 (ppm ) X 1000五管制浓度7000 ppm 以下. 化学镍金沉积速率硝酸变色实验一 沉积速率测试1. 取一镀锌铁片(长10cm宽5cm)放入30(V/V)HCL溶液中(30为37的浓HCL70为纯水)。2. 直到镀锌层反应完全为止即无大量氢气产生表层均一呈灰色。3. 拿出用纯水冲洗然后用电吹风吹干用电子秤(精确到1/10000g)称重其重量为G1（g）。4. 用绳子系住铁片先往放入H2SO4酸洗槽中浸洗(10-20秒)然后用纯水洗即可放入镍缸反应并予以记录时间。(生产中请在拖缸板放入后第一架正式板放入后放入铁片另也可取1L槽液在烧杯中做注意保证其温度。)5. 镀15min后取出铁片用纯水洗后吹干称重其重量为G2(g)。6. 沉积速率计计算 (G2-G1)100 YC-51系列 速率 (m/h) 7.915/60 二 硝酸变色实验1. 用已测沉积速率的化镍铁片放入30(V/V)HNO3 溶液中(30为68之浓 HNO370为纯水)浸泡1分钟。2. 取出镀镍片在空气中氧化30钞然后用纯水冲洗干净吹干。 3. 此镀镍铁片即可与标准镀镍铁片对比评估其槽液中之硫含量。说明 a. 标准铁片与所测试片的硝酸变色条件必需一致。b. 此方法对YC-50系列不明显如果添加启镀剂可作为启镀剂含量的评估。TNA-51 化学镍操作方法一. 配槽(1) 将镍缸完全清洗干净最后放入DI水前用PH值精密试纸检查槽壁要求PH4.5(防止硝酸未清洗干净)(2) 加入2/3体积DI水开启主、副槽打气(3) 加入TNA-51M 100ml/LTNA