化金培训教材

1、培训教材化学镀镍金工艺基础知识技术部/林登虎概述 随着表面贴装技术的普遍应用,超声(US)焊接和热超声(TS)焊接两种焊接工艺都要求印制板的表面提供一个平整、均匀、可焊的表面。化学镀镍金工艺比电镀镍金工艺其表面更平整、镀层厚度分布更均匀。 化学镀镍金无需导线，其工艺在印制板涂覆阻焊膜（绿漆、包封膜）后进行，镀层厚度均匀一致可达任何部位。 化学镀镍层作为基体铜和金层的阻挡层，其厚度一般在3-5um，含磷量6-10%。无定性结构，非磁性。 缺点 化学镀镍金工艺流程长、操作温度高、成本高是它的缺点。概述标准工艺流程： 磨板 酸性除油 双水洗 微蚀 双水洗 预浸 活化 双水洗 后浸 双水洗 纯水洗 化

2、学镍 双水洗 纯水洗 化金 回收 双水洗 烘干。各站药水作用及原理：1、酸性除油： 作用：清除表面的氧化物、手指模、为下工站提供清洁的表面。 要求除油能力强且易于水洗。 有柠檬酸型和硫酸型两种，含非离子型表面活 化剂。（ASL-007：10% V/V） 作业条件：温度45-55，时间5-8min，连续的过滤循环作搅拌。各站药水作用及原理：2、微蚀（SPS：过硫酸钠） 作用：是一种蚀速比较稳定的铜表面微蚀剂，进一步清洁铜表面，并形成均匀的粗糙面，以便与后面的化镍层有良好的结合力。 SPS80-100g/lH2SO41.5-2.5%温度25-32蚀铜率0.5-1.0umCu2+15g/L时间10-

3、60 Sec操作条件:各站药水作用及原理：3、预浸（H2SO4） 作用：活化铜面，同时避免生水带入活化缸，维持活化缸的稳定性。H2SO41.5-2.0%温度25-32时间30-60 Sec操作条件:4、活化（KAT-450）作用机理：硫酸型钯（Pd）系活化剂，溶液的Pd浓度为10ppm，工件铜面经活化处理后，铜面均匀分布Pd离子，且结合牢固。Pd作为下游化镍的催化剂，铜面有了Pd，也就有了活性。各站药水作用及原理：各站药水作用及原理：4、活化（KAT-450） 生产时溶液需进行连续的循环过滤。补加：1.1L/50m2 ;更换：3 MTO；配槽：KAT-450：10% V/V H2SO4： 1.

4、8% V/VPd8-12ppmH2SO41.5-2.0%温度25-32时间30-60 Sec操作条件:5、化学镀镍（NPR-4）化学机理：是以次磷酸钠（NaH2PO2）为还原剂的弱酸性溶液。次磷酸（H3PO2）是一元酸，有两个氢是不可电离的共价原子，当有催化剂（如Pd、Fe等）存在时，次磷酸根（H2PO2-）离子释放出具有很强活性的原子氢：各站药水作用及原理： H2PO2-+H2O Pd催化 H2PO3-+2H 新生态原子氢将Ni2+还原成金属Ni： Ni2+ +2H Ni+2H+另一部分新生态原子氢将H2PO2- 还原生成P： H2PO2- +H P+OH-+H2O各站药水作用及原理：新生的

5、磷（P）和镍（Ni）反应：3Ni+P Ni3P未参加反应的新生态原子氢结合成氢气：2H H2 从机理来看，化学镀镍过程中，产生大量H+使溶液PH降低，同时也产生氢气，故有大量气泡逸出。各站药水作用及原理： 镍盐：镍盐是镀液中的主盐，以硫酸镍（NiSO4）为主，镀液中Ni 2+浓度升高，并不一定会使沉积速度加快，反而会使镀液稳定性降低，易出现粗糙镀层。 Ni 2+浓度太低，会导致沉积速度降低，浓度波动最好不超过10%。溶液中各成分的作用： 还原剂：次磷酸钠（ NaH2PO2）是还原剂，它的浓度太高使溶液易分解，浓度太低导致镀层沉积速度太慢。溶液中各成分的作用： 络合剂：络合剂能使Ni2+生成稳定

6、的络合物，同时可防止生成氢氧化物或亚磷酸盐沉淀。柠檬酸、羟基乙酸、乳酸等是常用的络合剂。 稳定剂：稳定剂可提高化学镀镍液的稳定性，防止自分解。微量硫代硫酸盐、硫脲、焦亚硫酸钾等可作为稳定剂使用，但用量不能过量，否则会引起相反的效果。溶液中各成分的作用： 加速剂：加速剂的作用是提高镍的沉积速度，如：琥珀酸，碱金属氟化物（NaF）等。 缓冲剂：缓冲剂的作用是维持 pH值的稳定，如H3BO3；NaF等。溶液中各成分的作用： 润湿剂：为降低界面表面张力，改善表面润湿性，需要加入聚氧乙烯脂肪醇醚等表面活性剂。 商业配方中将以上诸因素配合到最佳状态，给出一个稳定且可操作的化学镀镍溶液。操作条件的影响 当

7、镀液配方选定以后，严格控制操作条件才能得到满意的化学镀镍层。 PH值 最佳pH在4.6左右。当降低时，反应速度降低，镀层中的磷含量降低。但当pH达到6时，溶液中的H2PO2- 会自发转化为H2PO3- ，进而生成难溶的NiPO3，使溶液混浊而失效。一般新配液pH可用高限，随着溶液的使用，pH可用到低限。当NiPO3累积太多，达100130g/l时，溶液废弃。 镀层的含磷量影响镀层的可焊性、抗蚀性和化学金的沉积速度。磷含量升高，镀层可焊性降低，抗蚀性升高，化学金的沉积速度降低。镍镀层中磷含量从610%，化学金的沉积速度几乎降低一倍。镀层中的P含量以68%为佳。操作条件的影响磷（P） 对印制板化学

8、镀镍而言，较低的操作温度是有利的。操作温度的确定受溶液组成和前处理催化工艺的影响。选择硫酸型的钯催化剂比盐酸型的钯催化剂镀镍操作温度可以低些。由于温度对反应速度至关重要，最好将操作温度控制在1。操作条件的影响 化学镀镍用空气搅拌或工件移动（移速0.51m/min），不宜用超声搅拌。目的: 1. 使镀液温度均匀,防止局部过热; 2. 保持溶液的浓度均匀,从而使镀层厚度 均匀 3. 有利于工件表面H2的析出,防止产生针孔、凹点或粗糙;操作条件的影响 可根据加工板面积测算进行补充。 Ni2+浓度应控制在最佳浓度的10%，故要及时补充。由于不同料号的线路面积有差异，所以按加工面积补充会有一定的偏差。

9、有条件的，按分析补充会更加准确。镀液维护 化学镀镍溶液的寿命以周期（Turn over）计算，一般在4周期以上，有些也可达到57周期。所谓“周期”是以镍的补充量而言，当镍补充量累积达到开缸时镍的含量时，即为一个周期。例：新缸中， Ni2+浓度4.5g/l，在操作过程中通过数次补充，当补充量累积达到27g/l， Ni2+时，即认为寿命已达6周期。镀液维护2）pH:调整应及时，降低pH用10%H2SO4，升高pH用10%NaOH，或用氨水(25%)。3）温度:应控制在1。为防止镀液局部过热，不宜选用大功率的电加热器，溶液要加强搅拌。镀液维护4）过滤：溶液需要用1um的PP滤芯进行循环过滤，以保持溶

10、液的净化。5）化学镀镍液的装载量不可过多，否则反应过于剧烈还会导致镀液的分解，一般以0.5dm2/l为宜。镀液维护化学镍槽的组成：项目名称配槽量工作条件NPR- 4M150ml/lNPR- 4A50ml/lNPR- 4D4ml/lPH4.5- 4.7温度82-85时间20min补充时，先计算出NPR- 4A的量，再按A:B:C:D=1:1:1:0.4的比例补加各成分,化学镀金 化学镀金有：镀薄金和镀厚金两种 化学镀薄金又叫浸金、置换金，直接沉积在化学镍基体上，其置换反应式： Ni+2Au（CN）- 2Au+Ni 2+ +2CN- Ni（-0.25V）和Au（1.68V）的电极电位相差很大，Ni可以置换出溶液中的金，当镍全部被金层覆盖后，反应即停止，因此置换金的厚度一般只能是0.030.1um，不能再增厚。化学镀金化金槽的组分:项目名称配槽量工作条件BX- 61200ml/l金盐0.7g/lPH4.4-