电金工艺.doc

电镀金工艺电镀金工艺金的相关参数;高电阻系数2.44/nh.cm,具有良好的化学稳定性和焊接性，抗腐蚀性0.05-0.06微米，1-5微米硬金（铁钴镍合金等）一 金镀层的特点高导电性低接触电阻良好的焊接性能优良的延展性耐蚀性耐磨性抗变色性能优良反射性能红外线合金耐磨性能优良打线或键合性能镀层最厚1mm，最薄1微英寸；二 镀金历史，分类和应用电镀金技术由1840年Elkingtons发明了氰化镀金专利，开创了镀金技术先河。镀金技术不仅有效利用了金的特性，而且把金用到需要的关键部位，是一项节金新工艺，经济效益极高，有广泛的实用价值；在装饰性电镀和电子工业中应用广泛；装饰性镀金是应用最早，最广泛和耗尽量最多的镀金应用，装饰性镀金多为纯金镀层，纯金镀层硬度低，耐磨性差，同时色彩单一，达不到丰富多彩的色泽效果。根据色彩的要求，产生了金合金电镀：如金铜，金银，金钯，金镍，金钴，金铬，金铋等；有效的改善了镀层的光泽和色彩，同时也大大提高了镀层的硬度和耐磨性；电镀金分为电镀厚金，闪镀金和镀色金，装饰镀金要求：金层表面镜面光亮，色彩丰富，抗变色能力和抗化学腐蚀能力，适当的硬度，耐磨性和良好的变形能力；工业电镀的应用主要是作为电接触材料，金得到广泛应用，同时也认识到二元或者三元或者多元金合金镀层具有作为电接触材料最合适的性能。在不影响导电性和焊接性的前提下，多数选择镀金合金如金钴，金镍，金钯，金铜镍，金钴钼等和金基复合材料如金碳化钨等，具有良好的导电性，耐磨性和耐电蚀性。电子元器件对镀金和金合金或复合性镀层的要求：优良的导电性；低接触电阻，优良的键合能力和焊接性能，高的硬度和耐磨性，良好的抗变色能力和抗腐蚀性，长期储存不影响质量外观等；镀金层的缺陷问题：结合力，亮度，孔隙率，镀瘤，斑点，污点，变色，褐斑等；在寒流大气层中易腐蚀变色；基体金属容易扩散到镀金层，所以在基体金属和镀金层之间设置一个阻挡层如镍层，防止铜金相互扩散。线路板电镀镍金或者化学镍金即是此种原因。三 线路板镀金线路板一般是选择性局部镀金；一般采用低氰化物酸性镀金技术，采用氰化亚金钾的一价金离子电沉积，因为一价金的优良的电沉积效率；低氰化物镀金毒液里一定要含有一定量的游离氰化物。在酸性一价金电镀中，容易通过阳极氧化形成三价金，因此需要加入温和还原剂，降低或减少甚至要阻碍镀液中三价金离子形成。镀液中可以添加硫酸，磷酸，柠檬酸，氨基酸，胺等。软金就是水金，也就是纯金镀层；24K,闪镀金；2-3微英寸，镀液中0.8-1.2克/升金含量；硬金即金合金，主要是钴镍等，含量一般在0.1-0.5%，镀液中金浓度一般在4克/升以上；高速插头镀金6-10克/升；局部镀厚金：镍层厚3-5微米，金层厚0.5 0.75 1.5微米线路板中插头镀金一般采用电镀金合金工艺，多是金钴或者金镍合金，在弱酸性镀液中，Ni/Ni2+=0.250,Co/Co+2=-0.277v,（合金共沉积条件-共沉积）异常共析镀金液的组成：1金盐-氰化亚金钾2导电盐，缓冲剂：如氰化物，有机酸盐，无机酸盐等，柠檬酸和柠檬酸钾（含有多个-OH基可以通过配位作用与HCN形成氢键） (PH4-6)磷酸盐（磷酸二氢钾和磷酸氢二钾）酸碱中性范围较宽；a.镀层光滑；b.晶粒细化，提高镀液过电位；c.提高镀液PH值缓冲能力；3配合剂：EDTA,NTA,1,2-2二胺等，氨和乙二胺，亚硝酸，溴氯离子等，稳定镀液，晶粒细化；4金属光泽剂：砷，铋，硒，锑和铁钴镍等；促进金的均匀催化成核；过度金属钴在酸性镀金液中形成氰化亚金钴钾复合物，可以提高镀层光亮度，提高镀液PH值，温度等，可能会降低镀层亮度；5有机光泽剂：聚乙烯亚胺，高分子量聚胺，芳香族化合物等；可以在双电层内选择性吸附，提高极化，改善沉积，产生整平和光亮效果：a.提高镀层光亮度b.扩大光亮电流密度范围；c.加快沉积速率或提高电流效率；烟酸，烟酰胺，吡啶，甲基吡啶，3-氨基吡啶，2，3-二氨基吡啶，2，3-二（2-吡啶基）吡嗪，3-（3-吡啶基）丙烯酸，3-（4-米唑磺丙基）-吡啶甜菜碱，1-（3-磺丙基-异喹啉甜菜碱等；羟基亚乙基二膦酸（HEDP）氨基三亚甲基膦酸ATMP,乙二胺四甲基膦酸EDTMP等是优良的络合剂；有机多膦酸的使用浓度80-250克/升a.优良的导电盐；b.PH值缓冲剂c.降低镀液成分对基材的攻击；d.阻止金与一般金属杂质如铜镍钴铁铅发生共沉积；e.在阳极氧化作用下稳定；表面活性剂合金金属：铁钴镍银铬铜锡等，镀液加入钴镍和特殊有机添加剂，有如下作用：a.有效降低镀液里的金浓度；b.提高镀液分散能力或者有效改善度层厚度分布；c.扩大工作电流密度范围，如3-（3-吡啶）丙烯酸，最高光亮电流密度1.0-4.3ASD；d.添加剂十分稳定，不与阳极发生反应形成阳极膜或者被阳极分解；e.添加剂可以分析；烷基或者芳香基磺酸有如下作用：a.扩大光亮电流密度范围b.提高电流效率，加快沉积速率；如吡啶基丙烯酸3克/升，3ASD电流效率48%，沉积速率0.98微米/分钟弱酸性镀金液特点：导电盐：柠檬酸/柠檬酸钾；氨基磺酸，酒石酸，草酸，有机磷酸；磷酸钾盐，镀液比重一般控制在12-20之间；PH值：3-5镀金液相关工艺条件PH值镀层温度电流密度14.5-5.5钴或镍合金40-501.0ASD25.5-8.0高纯金45-650.5ASD氰络合物特别稳定的原因：双齿配位体CN-出现在阳极膜上，形成键，反馈键,d-p键，金属离子M-C双键特性合金金属：钴镍铟锡镀液特点：1不含自由氰基；2可用于钴镍合金电镀；3镀层光亮硬度好；4容易控制；5适合较低温度下电镀；氰化亚金价在PH=3时十分稳定，弱的有机酸如柠檬酸可以和亚金离子氢键结合不同电镀效率下的金沉积速率：一般镀金液的电流效率在25%,0.158微米/分钟阴极电流效率阴极电流密度60%70%80%90%100%0.1ASD2.3微米/小时2.73.03.43.80.24.55.36.16.87.60.36.88.09.110.311.40.49.010.612.213.715.30.511.313.315.517.119.00.613.616.018.220.622.80.8. 18.021.224.427.430.61.022.626.630.434.238.0 0.38 0.443 0.506 0.57 0.633微米/分钟 15.2uin 17. 72 uin 20. 24uin 22. 8uin 25. 32uin镀金厚度一般在2-3个微英寸，1微米=40微英寸,所以一般镀金时间很短，在10-30秒之间，一般看到金黄色厚度即达到1微英寸，厚金一般要求3-20微英寸；一般2克金盐可以做1-2平米，金补充量5克/100A.min 1严格控制柠檬酸金镀液的PH值：PH值影响镀层的光泽；PH值60.353.5-4.54.5-5.8镀层色泽无光泽无光泽光泽，带红色光泽金黄色2镀液电流密度和温度电流密度过高，镀层颜色发红且镀层粗糙；温度过低，电流密度过小，镀层颜色浅，甚至为黄铜色；3阳极采用钛网或者铂，如果采用不锈钢需要电解抛光，上述为不溶性阳极，需要定期补充金盐；脉冲镀金a.可以明显改善镀层质量和镀层厚度分布更均匀；b.提高镀液电流效率和沉积速率；激光镀金：a.提高沉积速率b.选择性精密电镀；镀层耐磨性的主要影响因素：a.应力大小；b.镀层晶粒大小；c.镀层抗张强度d.镀层合金成分e.表面有机物含量合金应力：银金合金张应力横方向铜金合金压应力垂直方向钯金合金无应力延展性最好酸性氰化物镀金的耐磨性：镍 2700次 钴 1800次钼0.05%，金色变浅；铀10%，金色变化：黄色-粉红色-淡黄色-淡紫色或者黑紫色，耐磨性提高，金色变化；合金成分可以导致接触电阻变化，合金老化，接触电阻升高；表面合金元素氧化物如钴200埃氧化钴；镀液组分1： 2磷酸氢二钾 30克/升 柠檬酸钾 35克/升碳酸钾 30克/升 柠檬酸 25克/升锑酸钾 6-16毫克/升 磷酸二氢钾 30克/升 硫酸肼 6克/升四金层的褪除褪金水1： 2氰化钠 30克/升 trip-Au 10%碳酸锂 2. 5克/升 碳酸锂 25克/升乙酸铅 2. 5克/升 乙酸铅 25克/升黄染溢 5克/升 黄染溢 50克/升3乐思褪金水N浓缩褪金剂 0.1-0.5克/升氰化钾 40-60克/升温度 20-40度褪金速度 27度1.5微米/分钟4间硝基苯磺酸钠 20克/升氰化钠 50克/升柠檬酸钠 50克/升 90-100度5硫酸 80%盐酸 20% 60-70度加入少量硝酸即可；6氰化钾 5-10%双氧水（30%）少量五镀金液污染及其影响杂质杂质含量对镀金影响铜200ppm镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能铁200ppm镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能锌100ppm镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能碳-以络合物形式夹杂在镀层中，影响耐磨性铅5ppm镀层低电流区不光亮有机物镀层有黑色条纹，结合力差柠檬酸钾水溶液PH值3.2柠檬酸水溶液PH值2.1导电盐柠檬酸钾：柠檬酸=6：4PH值范围4.6-5.0印制电路电镀金工艺（一）印制电路镀硬金工艺部分（添加钴盐）1 问题：印制电路镀金层自底镍或本身出现分离（硬金、打底金、与软金之间分离）原因：（1）底镍表面活化不足，致使打底金或金层分离（2）槽液被有机物污染或槽面出现油渍（3）硬金槽液的PH太高解决方法：（1）A.检查板面进入镀金槽时，是否已呈现立即通电的活化状态。B.检查板子在槽间转移时，底镍是否被污染或钝化。C.进出各槽之间的板子决不充许板面出现干燥现象。（2）A.使用液面刮除法小心清除掉油渍。B.采用活性碳滤芯对金槽进行过滤。注：任何镀金槽液在进行活性碳处理时，无论采用碳粉、碳粒子都会对金产生吸附作用，前者尤其较多。可收集废弃的碳粉或碳粒置入坩埚中并移入马弗炉中高温烧灼约1小时，待所有的有机物裂解气化后，坩埚壁上即可呈现黄金颗粒。再使用氟酸将坩埚上的黄金洗下来而得以回收其固体。（3）使用柠檬酸进行调整。2 问题：印制电路镀金层不够光亮有白云状出现，高电流区烧焦原因：（1）槽液搅拌不足（2）PH值太高（3）光亮剂浓度太低（4）无机污染解决方法：（1）增加槽液循环过滤搅拌。（2）用柠檬酸进行调整，使其值达到最佳状态。（3）根据霍尔槽试验方法确定其添加量。（4）根据污染源的来源及其金层质量，决定换槽及回收金。3 问题：高电流与低电流密度区镀层发暗原因：（1）有机物污染（2）PH值太高（3）底镍层本身存在灰暗，使薄金层直接影印出解决方法：（1）活性碳处理。（2）用柠檬酸进行调整，使其值达到最佳状态。（3）检查镀镍程序，改善其表面状态。4 问题：插头镀金层硬度降低原因：（1）增硬剂含量不足（2）有机污染（3）PH值太高（4）电流密度太高（5）无机或金属污染解决方法：（1）根据工艺试验来确定其添加量。（2）活性碳处理。（3）用柠檬酸进行调整，使其值达到最佳状态。（4）重新测算被镀面积及考虑到其它因素来调整电流密度的大小。（5）A.采用通电处理方法。B.检查污染源，确定处理方法，无法恢复的情况下要更换及回收。5 问题：镀金层的硬度增高原因：（1）增硬剂含量太高（2）金含量不足（3）PH值太低（4）槽液比重太低（5）使用的电流太低解决方法：（1）按照工艺规定降低增硬剂的含量。（2）按工艺规范分析后添加金盐。（3）用氨水进行调整，使其值达到最佳状态。（4）添加导电盐以提高槽液比重。（5）重新计算被镀面积及其影响因素，适当的提高电流。6 问题：印制电路镀金的阴极效率不足原因：（1）金含量不足（2）槽液中的金属钴量对金量的比例太高（3）金属污染解决方法：（1）根据分析结果添加金盐。（2）按工艺规范适当调整金与钴的含量比例。（3）按工艺要求进行处理或采用除杂水处理。7 问题：印制电路镀金层表面粗糙原因：（1）底层镍甚至底铜层表面粗糙（2）槽液出现固体粒子解决方法：（1）根据镀铜与镀镍程序，严格控制表面质量。（2）加强过滤或活性碳处理。8 问题：槽液分散能力不佳原因：槽液的比重太低解决方法：根据分析结果添加导电盐。9 问题：印制电路中镀金效率太低原因：（1）增硬剂不足（2）有机污染解决方法：（1）按供应商提供资料处理或通过工艺试验来确定添加量。（2）活性碳处理。10 问题：印制电路镀金层内应力太高原因：（1）钴对金的比例太高（2）有机污染解决方法：（1）按供应商资料进行处理或工艺试验来确定钴与金的比例。（2）活性碳处理。11 问题：印制电路镀金层出现麻点原因：因底层镍存在麻点解决方法：按镀镍对策解决之。12 问题：印制电路镀金过程中阻焊层分离，致使金层渗入阻焊层底部原因：（1）经压贴的胶带或干膜不牢或阻焊层本身不耐镀金液（2）槽液中金含量太低，致使效率不足导致氢气泡太多，造成金液渗入阻焊层底部（1）电流密度太高产生氢气泡太多，使气泡钻进阻焊层底部（2）搅拌不足解决方法：（1）检查压贴胶带或干膜工艺程序和表面处理的质量状况，以及阻焊层的性能。（2）按照分析结果添加金盐。（3）适当的降低电流密度。（4）加强搅拌赶走氢气。（二）印制电路镀软金工艺部分1 问题：金层本身之间出现分层原因：（1）镀金前活化不足或底镍层已钝化（2）槽液表面出现油渍或有机污染解决方法：（1）A.确保底镍层进入金槽的瞬间处于活性状态。B.加强入槽前的清洗不可让板面出现“干面”的情形。（2）A.仔细刮除表面浮油。B.活生碳处理。2 问题：高电流密度区出现金层烧焦原因：（1）金含量太低（2）槽液搅拌不足（3）使用的电流太高（4）有机污染解决方法：（1）根据分析结果添加金盐。（2）增加槽液的循环过滤搅拌。（3）重新计算被镀面积及考虑到其影响因素，将电流降到适当的范围内。（4）活性碳处理。3 问题：高电流密度区的金层表面呈现暗红色原因：（1）电流密度太高（2）槽液温度太低（3）金含量太低解决方法：（1）重新计算被镀面积及考虑其影响因素，适当的降低电流密度。（2）按照工艺规范，提高槽液温度至工艺范围内。（3）根据分析结果添加金盐量。4 问题：未能通过热压焊的拉力试验原因：（1）金与其它金属共沉积（2）镀金层的厚度不足（3）有机污染解决方法：（1）应向供应商提出并进行改进。（2）增加镀金时间。（3）活性碳处理。5 问题：电流效率太低（指阴极电流效率）原因：（1）槽液中金含量太低（2）金属杂质污染解决方法：（1）根据分析结果添加金盐。（2）采用除杂水处理或按供应商资料处理。注：检验阴极效率方法就是取一小片304不锈钢网用分析天平小心精确称量，然后只用碱性清洁剂清洁处理与水洗即可实施镀金。当预设的电量（安培分）达到后（如0.10.5安培、5-10分钟），取出镀金的网洗净烘干及称重，即可求出镀金的阴极效率，而所镀上的金层可用碱性退金液回收。该方法再现性好，是值得推芨的工艺方法。6 问题：印制电路镀金表面粗糙原因：（1）底镍或底铜粗糙（2）镀液中出现固体粒子解决方法：（1）按镀铜或镀镍资料进行处理。（2）增加循环过滤或采用活性碳处理。7 问题：镀液的分散能力太差原因：镀液的比重太低解决方法：根据分析结果添加导电盐。8 问题：印制电路镀金层出现麻点原因：底镍层原有麻点解决方法：确保镀镍层的表面质量。9 问题：印制电路镀金层针孔太多使底镍层易生锈。原因：（1）金层厚度不足（2）镀金前底镍层上有固体粒子（3）金槽液出现固体粒子的杂质（4）操作参数不对解决方法：（1）增加电镀时间。（2）加强镀前清洗，不可采用浮石粉擦洗表面。（3）A.加强循环过滤以清除掉。B.不可使用碳质或石墨作阳极，应使用白金钛网或白金钽网的专用阳极（4）按照工艺规范确定的工艺参数控制。10 问题：印制电路镀金过程中阻焊层分离，金层渗入阻焊层底部原因：（1）经贴压的胶带或干膜不牢或阻焊层本身不耐镀金液（2）槽液中金含量太低，致使效率不足导致氢气泡太多，造成金液渗入阻焊层底部（3）电流密度太高产生氢气泡太多，使气泡钻进阻焊层底部（4）搅拌不足解决方法：（1）检查贴膜或压贴胶带工序，特别是表面处理质量，以及阻焊层的性能。（2）按照分析结果添加金盐。（3）适当的降低电流密度。（4）加强搅拌赶走氢气。（三）印制电路镀金工艺部分（添加酒石酸锑钾）1 问题：低电流区镀层发雾原因：（1）槽液温度太低（2）补充剂不足（3）有机污染（4）PH值太高解决方法：（1）调整槽液温度到工艺规范设定值。（2）根据工艺试验确定的添加量进行添加。（3）活性碳处理或采用优质碳滤芯处理2小时。（4）用酸性调整盐调低PH值。2 问题：中电流区镀层发雾，高电流区镀层呈暗褐色原因：（1）槽液温度太高（1）阴极电流密度太高（2）PH值太高（3）补充剂不够（4）搅拌不够（5）有机污染解决方法：（1）适当的降低槽液温度至最佳工艺范围。（2）重新核算被镀面积及考虑PH它影响因素，适当的降低电流密度。（3）用酸性调整盐调低其值。（4）根据工艺试验确定的添加量进行添加。（5）增加循环过滤搅拌。（6）活性碳处理或采用优质碳滤芯处理2小时。3 问题