PCB化金流程介绍

1、1smt-88 化学镍金制程介绍化学镍金制程介绍&管理管理confidential2目录:1.化学镍金工艺特征 2.化学镍金板的主要应用3.4.化学镍金smt88产品介绍及典型工艺流程 5.化学镍金简易沉积机理及各层功能介绍 6.化学镍金smt88产品设备要求7.化学镍金smt88产品工艺控制参数及溶液更换基准及管理 confidential31. 无须通电，通过化学反应在线路板上选择性沉积一层平坦的镍金，焊盘表 面平整，增加smd元件组装和贴装的可靠性和安全性。2. 单一表面处理即可满足插装、表面安装、芯片直接安装等多种组装要求， 具有可焊接、可接触导通。3. 在沉积镍金的焊盘和线路

2、位置，其侧面也同样被镍金所覆盖，可满足恶劣 环境下对线路板之苛刻要求。4. 加工过程不使用助焊剂，因而化学镍金板表面污染度相当低。根据研究报 告，喷锡板的污染度为4.5g nacl/cm2(29g nacl/in2),而化学镍金板仅 仅为1.5g nacl/cm2(9.6g nacl/in2)。一般化金板在成型清洗后都不会 超过4.5g nacl/in25. 与喷锡比较相对低的加工温度减少了对板材及金属化孔的热冲击，板材不易出现纤维分层，板的尺寸稳定性高，金属化孔不易出现内层断裂等缺陷。 confidential41. 移动电话机2. 传呼机3. 计算器4. 电子词典5. 电子记事本6. 记忆

3、卡7. 笔记型电脑8. 掌上型电脑9. 掌上型游戏机10. ic卡11. 汽车用板12. 其它在苛刻环境下使用之线路板confidential5选择性化金板 流程：前处理 涂膜 曝光 显影 化金 剥膜物理处理物理处理(pumice)化学处理化学处理(sps)干膜干膜湿膜湿膜(防焊文字印刷有要求防焊文字印刷有要求)全面化金板 流程：前处理 化金 清洗confidential6选择性化金板对 osp 的微蚀参数要求参数选择性化金板全铜板咬蚀量13-21u20-40u铜离子2g/l2g/lconfidential14清潔作用機構清潔作用機構1. 1. 受污物污染的物質表面受污物污染的物質表面 2.

4、2. 水的表面張力大水的表面張力大, 濕潤性小濕潤性小, 沒有去污作用沒有去污作用. 3. 3. 清潔劑對污物及物質之濕潤性及吸附性大清潔劑對污物及物質之濕潤性及吸附性大,結果減少了污物對物質表面之附著力結果減少了污物對物質表面之附著力. 4. 4. 清潔劑再進一步溶化污物清潔劑再進一步溶化污物,將污物去除將污物去除 固體表面的原子或分子因為其原子價力或分子間力沒有飽合,故比內部的原子或分子具有更大的能. 所以固體表面有吸附氣體或液體的能力.液體與表面接觸時先將其所吸附的氣體趕走後始能吸附液體.此現象稱為濕潤(wetting).confidential15改变清洁槽各参数对制程的影响：改变清洁

5、槽各参数对制程的影响：参参 数数低低于于标标准准下下限限高高出出标标准准上上限限浸缸时间不足于除去油污时可能导致跳镀如果没有彻底漂洗干净会有问题浓度同上同上温度同上缩短槽液寿命药水调整：lp-200补充量(l)=(50-分析值）x 槽体积(l)/1000 h2so4(98%)补充量(l)= lp-200补充量(l) 1l原液lp-200可生产1000sf备注:若药水补充量配槽量的1/3,请理化室重新取样确认分析confidential16微蚀槽反应机理及主要控制参数微蚀槽反应机理及主要控制参数:作用:1.去除氧化 2.提供足够的微粗糙度,以增加镍层与铜层的结合力基本反应机理:cu + s2o8

6、2- cu2+ + 2so42-主要成份:sps,硫酸主要控制点:1.浓度:硫酸:20-30-40ml/l,sps:80-100-120g/l 2.温度:25-30-35c 3.咬蚀率:60-100u”/cycle 4.寿命:cu2+15g/lconfidential17改变微蚀槽各参数对制程的影响：改变微蚀槽各参数对制程的影响：参 数 低于标准下限 高出标准上限 浸缸时间 不一致的粗糙表面可能导致不良的催化效果而出现漏镀或跳镀 蚀铜过多&攻击 s/m 浓度 同上 同上 温度 同上 同上 药水调整：sps补充量(kg)=(100-分析值）x 槽体积(l)/1000 h2so4(98%)

7、补充量(l)=(30-分析值）x 槽体积(l)/1000 h2so4(50%)补充量(l)= h2so4(98%)补充量(l)x2.6备注:若药水补充量配槽量的1/3,请理化室重新取样确认分析confidential18预浸槽反应机理及主要控制参数预浸槽反应机理及主要控制参数:作用:1.去除氧化,调整铜面 2.保护钯槽&维持钯槽酸度基本反应机理:cuo + 2h+ cu2+ + h2o主要成份:硫酸主要控制点:1.浓度:硫酸:40-50-60ml/l 2.温度:25-30-35c 3.寿命:同钯槽药水调整：h2so4(98%)补充量(l)=(50-分析值）x 槽体积(l)/1000 h

8、2so4(50%)补充量(l)= h2so4(98%)补充量(l)x2.6备注:若药水补充量配槽量的1/3,请理化室重新取样确认分析confidential19改变预浸槽各参数对制程的影响：改变预浸槽各参数对制程的影响：药水调整：h2so4(98%)补充量(l)=(50-分析值）x 槽体积(l)/1000 h2so4(50%)补充量(l)= h2so4(98%)补充量(l)x2.6备注:若药水补充量配槽量的1/3,请理化室重新取样确认分析参 数 低于标准下限 高出标准上限 浸缸时间 无法去除氧化及调整铜面，影响后流程，导致漏镀，露铜，脱镍不良 攻击 s/m 浓度 同上 同上 confident

9、ial20钯槽反应机理及主要控制参数钯槽反应机理及主要控制参数:作用:置换生成单一薄钯层,以启发随后之沉镍反应成份:硫酸,硫酸钯基本反应机理:cu + pd2+ cu2+ + pd主要控制参数:1.浓度:硫酸40-50-60ml/l,钯浓度:40-50-60ppm 2.温度:22-25-28c 3.寿命:每升原液可处理1000ft2生产板&cu2+300ppmconfidential21改变钯槽各参数对制程的影响：改变钯槽各参数对制程的影响：药水调整：药水调整：catalyst cf补充量(l)=(50-分析值）x 槽体积(l)/1000 h2so4(98%)补充量(l)=(50-分析

10、值）x 槽体积(l)/1000 1lcatalyst cf原液含有钯1000ppm 1l原液catalyst cf可生产1000sf参 数 低于标准下限 高出标准上限 浸缸时间 活化不足,导致露铜,漏镀 渗镀&s/m 上金 浓度 同上 同上 温度 同上 同上 confidential22后浸槽反应机理及主要控制参数后浸槽反应机理及主要控制参数:作用:去除阻焊膜及基板上多余之钯离子离子主要控制参数:1.浓度:硫酸10-20-30ml/l, 2.温度:20-25-30c 3.寿命:生产面积达10ksf药水调整：h2so4(98%)补充量(l)=(20-分析值）x 槽体积(l)/1000 h

11、2so4(50%)补充量(l)= h2so4(98%)补充量(l)x2.6参数低于标准下限 高出标准上限 浸缸时间 无法去除基材及s/m上多余的钯离子,导致渗镀或s/m上金 露铜或漏镀 浓度同上同上confidential23镍槽反应机理及主要控制参数镍槽反应机理及主要控制参数:作用:自催化反应生成抗蚀,可焊接的镍磷合金层成份:1.硫酸镍:提供镍离子（1l r 含有ni2+120g/l） 2.次亚磷酸盐:提供还原剂（1lm含有次亚磷酸盐250g/l,1ls则含有300g/l） 3.络合剂:形成镍络合物,防止亚磷酸镍沉淀,稳定槽液 4.ph缓冲剂:稳定ph值 5.加速剂:活化次磷酸根,加快镍沉积

12、 6.稳定剂:屏蔽催化核心,防止槽液分解 7.润湿剂:提高表面润湿度基本反应机理:h2po2- h2po3- + h + eni2+ +2e ni0h2po2- + h p + h2o +oh-confidential24镍槽反应机理及主要控制参数镍槽反应机理及主要控制参数:(续上表续上表)药水调整：r添加量=(6-镍分析值)x槽体积/120 s添加量=(25-次亚磷酸盐分析值)x槽体积/300 m添加量=(20-次亚磷酸盐分析值)x槽体积/250 m用于倒槽或槽液泄露后补充添加，或次亚磷酸盐150g/l,电流2a(至少稳定在10min) (若保护阴极不良（锈蚀）mto2则倒槽)confide

13、ntial25改变镍槽各参数对制程影响改变镍槽各参数对制程影响:参参 数数 低于标准下限低于标准下限 高出标准上限高出标准上限 浸缸时间 镍厚度不足 镍厚度过高,s/m 起泡 镍浓度 如果还原剂同样浓度偏低，沉积速度将减慢而可能导致漏镀 如果还原剂同样浓度偏高，镀液将不稳定，可能导致渗镀。 还原剂浓度 镀速减慢，可能导致漏镀或金面粗糙或脱金。 镀速加快，可能导致镀液不稳定或渗镀 ph 同上 同上 温度 同上 同上 confidential26镍槽参数变化对镍层p含量和镀速的影响:镍缸参数镍缸参数 磷含量磷含量 沉积速率沉积速率 镍浓度 次磷酸钠浓度 ph 温度 槽液负载 （2.5dm2/l）

14、空气搅拌 mto confidential27 0mto 1mto 2mto 3mto 4mto 5mtoconfidential28铜面前处理方式对铜面前处理方式对 ni/p ni/p 晶粒形态的影响晶粒形态的影响confidential29金槽反应机理及主要控制参数金槽反应机理及主要控制参数:作用:置换反应生成保护镍层,耐磨,可打铝线的金层成份:1.氰化金钾:提供金盐 2.酸:防止镍层钝化,并与溶出的镍离子形成络合物 3.络合剂:形成镍络合物,防止亚磷酸镍沉淀,稳定槽液 4.螯合剂:抑制金属污染物基本反应机理: ni + 2au(cn)-2 ni2+ + 2au +4cn- 主要控制参数:

15、1.金浓度:1.0-1.5-2.0g/l 2.温度:82-85-90c 3.ph值:5.6-5.8-6.0 4.比重s.g.:1.10-1.13-1.16 5.寿命:5mto或ni2+900ppm药水调整：金盐添加量(g)=(1.5-分析值)x槽体积/0.683,每添加100g金盐添加7unit金补充剂及5l金开缸剂 1ml/lkoh(50%w/v)使槽液ph值升高0.1 12ml/l酸浸液降低槽液ph值0.1 60ml/l金开缸剂使槽液比重提高0.01confidential30改变金槽各参数对制程影响改变金槽各参数对制程影响:confidential31金槽参数变化对镀速的影响:confi

16、dential32 10 10 分分 20 20 分分 30 30 分分剝金前剝金前au 厚度厚度2.6 ”剝金前剝金前au 厚度厚度 3.9 ”剝金前剝金前au 厚度厚度 4.6 ”不同的金槽处理时间金层剥离后镍晶格对比confidential33微蚀后水洗槽管理微蚀后水洗槽管理問題描述: 微蝕槽後水洗槽殘存cuo及菌类於槽壁製程影響: 降低表面處理能力,影響後續流程造成困擾改善措施:定期保養使用h2so4(3%)+ h2o2(3%)浸泡30min,去除槽壁cuo及微菌confidential34活化槽管理活化槽管理問題描述:活化鈀槽壁及冷卻盤管,嚴重析出鈀金屬製程影響:易產生漏鍍,影響活化

17、槽壽命,鈀槽消耗量增加 活化槽管理:1.防止微蚀液进入钯槽,反之则钯沉积速率将减慢,导致露铜或漏镀2.防止镍槽液(镍渣)进入钯槽,否则钯离子会被还原析出,变成黑色金属附在槽壁(如左上图),影响品质3.配槽前应用吸尘器或抹布将槽底的碎屑清除干净4.配製活化槽,先加入分析纯硫酸,并打开循环或打气使其混合均匀,待溫度降為30oc,再到入活化原液 5.配制活化槽必须使用纯水,氯离子=6mm镍槽电极保护装置镍槽电极保护装置confidential40化学镍不锈钢化学镍不锈钢ss316槽之保养槽之保养2.将废液排掉,加入50%(v/v)的强硝酸(浓度至少为350g/l)烧槽并对槽壁作钝化处理（烧槽时一定关

18、闭防析出电压，禁止开启，否则对槽体造成永久性伤害）3.在高温镍液中,任何带负电荷的物体都会被化镍还原吸附,为了防止槽壁上镍,故在槽壁外加0.8-1.0v的正电压,同时在槽子四角及液位较低的回流水汇集区各加一根已钝化的电极棒作为负极,使其在化镍过程中牺牲上镍.但电压不易太高,以防槽壁反遭电流与so42-的攻击4.在洗槽与烧槽时,应用吸尘器或抹布将槽底的碎屑清除,即使是微小的金屑,在高温镍槽液中也会变成强有力的活性启镀剂,导致镍槽翻槽。在生产小尺寸板子是应特别注意！板子或工具（扳手，刀片）如果掉入槽中会导致槽壁析镍，如未及时发现，镍槽药液和板子很可能因此而报废。1.因为镍槽高温作业(85c),槽体

19、材质大都使用ss316,正常管理是镍槽至4mto可当槽,1000l镍槽连续生产一般可维持3天confidential41防止镍槽壁析出的要领防止镍槽壁析出的要领 镍槽析出 8.不可使活性金属(铁,铝,锌,钯等)进入镍槽 3.确认整流器输出电压(设置为1.0v),且线路连接准确5.挂架和槽体须绝缘6.挂架应定期维护4.挂架和生产板不可接触槽底部或槽壁7.连续生产应每班更换滤芯2.配槽前须确认镍槽底无镍渣,金渣或其它任何金属 9.所有电器设备应有接地保护 10.不可使用含氯的水来烧槽或配置镍槽 11.长时间不生产板时应将镍槽温度降至50c以下 12.镍槽应避免频繁升降温及在高温不生产“空载”1.烧

20、槽的硝酸浓度须35%confidential42镍槽烧槽程式镍槽烧槽程式1.当镍槽温度低于50度时,将溶液排掉,关闭整流器,将滤芯拿掉2.用纯水冲洗缸壁及缸底, 排走废液.3.加入1/3槽积的纯水,再缓慢加入硝酸(浓度35%4.打开过滤泵循环12hrs以上5.排走酸液再注满di水, 开启循环泵半小时左右, 排走废液.6.清洗槽子再注满di水, 开启循环泵0.5-1hrs左右, 排走废液.7.重复步骤6,在排走废液前量测ph值,若与纯水ph值接近则可进行下一步骤,反之再重复步骤6.8.清洗槽子再注满di水+10l氨水, 开启循环泵1hrs左右, 排走废液.9.清洗槽子再注满di水, 开启循环泵1

21、-2hrs左右, 排走废液10.清洗槽子再注满di水, 开启循环泵0.5hrs左右, 排走废液,此槽待用confidential43挂架的保养与维护挂架的保养与维护問題描述:1. (上圖)化金掛架包覆材質不符,造成掛架破損沾鎳金2. (下圖)為正常掛架包覆pp材質製程影響:沾鎳金掛架重複使用,造成藥液相互污染;鈀.鎳.金槽有振盪器槽,造成鎳屑掉入槽液中,造成槽液不穩定保养&维护:1.挂架轻微沾金后,可用20%-30%硝酸烧挂架2.连续生产的挂架,一般1月左右须重新包胶或更换，采用包teflon或pvc均可， teflon耐用但包胶价格约为包pvc的三倍。 包pvc使用寿命约为teflon但价格只有包teflon的1/3.confidential44镍后水洗槽之管理镍后水洗槽之管理問題描述: 鎳後水洗槽槽壁滑膩,水中懸浮物