浸金金厚不均探究

1、化学镀银浸金金厚不均探究胡光解，李大树，黄奔字，蒙继龙(1.华南理工大学机械工程学院，广东广州510640；2.安捷利(番禺)电子实业有限公司，广东番禺511455)摘要分析了化学镀银浸金过程中金层厚度不均的现象及其产生的原因。试验发现，血积不同的铜面发牛电气互联时容易造成金厚不均的现象，而无电气互联情况时，金厚均匀性比较好。导致 金厚不均的原因有两种情况，一种是电势影响，二是双极性效应。关键词化学镀银；浸金；双极性效应中图分类号tq1531 文献标识码b 文章编号10011560(2006)070064 020前言印制电路板的表面处理方法分为化学镀谋浸金、电镀谋金、冇机町炸性保护膜(0sp)

2、、电镀铅锡、电镀 纯锡、化学镀银、化学镀锡等等 j。这些表面涂镀覆层町以捉供高度平整的连接盘表面，冇利于表面 安装器件的贴装和提高电气连接的可靠性。具小化学镀镰浸金工艺因具有可熔焊、搭接、接触导通以及 协助散热等功能，在印制电路板行业大量使川。化学镀魂浸金具有可焊性好、焊垫平坦、保存时间长等 优点，但也存在黑谋、镀层韧性不佳等不足，还存在浸金层厚度不均的问题。木工作对浸金层厚度不均 的原因进行了深入探讨，以期找到适当的解决方案。1试验化学镀牒浸金所使川的添加剂为口木澳野upc系列产品。按照所提供的参数进行镀牒浸金，具体的流程 如下：除油一水洗一热水洗一微蚀一水洗一中和一水洗一预浸一活化一水洗一

3、酸洗一水洗一化学镀谋一 水洗一浸金一金回收一水洗一热水洗。活化：pd “45-55 mg / l, hci 80-120ml/l,温度25°c，时 间2 mine 化学镀鎳:ni “4. 65. 2 g/l, naii2p02 2025g/l, ph值4 55 0,温度80°c , 时间10 mine浸金：au浓度1. 22、0 g/l,金添加剂5%10%,温度88 oc, ph值5. 8,时间5 10 min©试验屮使用的试片分为两种：川覆铜箔制备一大一小两个铜面，导通时两铜面川一细导线连接，不导通时两铜面间的细导线断开。 安捷利(帝禺)电了实业有限公司的产品a

4、和b。进行双电极效应试验时，使用两丿4不锈钢片作止、 负极，使用030 v、05 a的直流恒电位仪供外电流，控制恒电流0. 20 a。试片经化学镀谋浸金后， 使用f1sciiersc0pe xray system xdl系列x射线荧光测试仪。2结果与讨论2. 1不同样品金厚不均分析化学镀辣浸金的原理可概括如f：化学镀鎳是利川耙等活性屮心催化次亚磷酸钠氧化，而磔离子则通过 次亚磷酸钠氧化产牛的电子或氢原子还原成鎳原子,此过程屮也发牛了磷的沉积，故得到银磷合金镀层。 而浸金过程主要利川置换反应，由金离了咬蚀银磷镀层中的银原了，而氧化银还原金离了最后便生成了 金镀层5.6。试验发现不同的产品经化学镀

5、谋浸金后，总会出现不同部位金厚不均匀的现彖，冇些部 位金层较薄，有些地方较厚(见表1)。电气互建的大 小钢面金甲无电代互连的 大小金厚大小炸侏互违 的产晶a金厚犬铜面小钢而大铜面水啊曲大焊址佔理0.0760.0890.0690.0710.1090.15$0.0750.082 0670.0620ji30.164().0850. 1000.0600.0630.0«00,0830.0710.0920.0640.0540.d700.086o or?0.0840,0620.0760.0890.084o.ow0-0s80.0820.0700.0620.070y均值：0.079甲均饥o.ow

6、65;均值二0.067乎均任0.066y均值：0.087y均曲0.095从表1可发现，虽然不同产品的金厚存在差别，但是具冇明显的规律性，即当大、小铜面上存在电气连 接吋，大铜而上的金厚要小于小铜而上的金厚；当大、小铜而不存在电气连接吋，大、小铜而上的金厚 则比较相近。山于非同一试片，或者不同吋间收集的数据都会导致人而积铜而上金厚出现差界，因此不 比较大面积铜上金厚的差别；小铜面上也是如此。由于浸金是一种置换反应，在大、小铜面上金咬蚀線 的速率是相等的，但是在相同时间内大铜而上镰氧化放出的电子数比小铜而上的多，当大、小铜而存在 电气连接时，大铜而充当释放电子的阳极，而小铜而充当得电子的阴极。因此

7、，金离子在小铜而上的还 原析出比大铜面容易，金层厚度更厚。大、小铜面上金厚的差别也可以从电了电势高低的角度进行分析。当大、小铜面发生線置换金时，金咬 蚀银的速度相同，所反映的电流密度大小相等，即j二js,存在的电流为儿a>js as,相同时间内的 电量：q >q ,因为q二cu,同一材料的电容相同，故电量大的铜而的电子电势更高，电子易从髙电势 往低电势迁移，造成小铜面上的电了密度高于大铜面的，从而金在小铜面上的置换反应速度更快。2. 2双极性效应化学镀镰浸金过程中金厚存在差别除了电势差原因外，双极性效应也是要考虑的因索。在化学镀傑过程 中，槽壁通过小电流以氧化除去沉积在槽壁上的银。

8、在施镀过程中，此小电流的存在会使板的两而存在 电荷分布的差异，靠近正极的表面荷负电荷，而靠近负极的表面荷正电荷。选取两面电气互连的产品b 进行化学镀银浸金，之后用x射线荧光测厚仪进行金厚和鎳厚的测量，结果见表2。衰2双扱性效应下产品b的金、锦片腹 jim化学險也（正面）au 1鼻ni耳au厚阳1鼻0.0991.2600.1082.220.0951.5700 1192.490.iq21.5700.1292.320. 1161.6700.1052.080. 1091.3300.1102-100-111l1200. 1222.400.1091.3600. 1152.300.10?1.3800. i&

9、lt;m2,丸0. 1121.4800 1102,540.0981 3700. 1032.27平沟值：平为債：平均（th平均値0jq61.4300. 1172.310住；據件朝甸负极的一即定为iem.iy为儀血在议楼性效应柞 用下帘直迴荷.而相反的而定为反面.其带负电荷，试验结果表明，在双极性效应条件卜镀件反面的金、镰厚度均人于镀件正面的。锌厚的差别是因为在 双极性效应作用卜，镀件面向正极的一面带负电荷，有利于加速镰的沉积。而面向负极的一面则带正电 荷，不利谋的沉积。金厚差别口j能与镀层中磷含量相关。2. 3金厚不均程度为了便于比较，将上述表1、表2的数据整合分析，可以发现，当大、小铜箔不发牛电气相连时，两者的 平均值接近，金厚分布均匀；而大、小铜箔电气互连时，金厚相差12. 7%,大、小焊盘存在电气连接 的产品a,金厚相差显著，高达28. 7%；双极性效应产生的金厚差别也比较大，具冇10. 4%的偏差。导致产品a金厚差别授大的原因在于，它既存在电势差的影响，又冇双极性效应的作丿1。而其他几种情 况只受电势差影响或双极性效应影响，因此削弱其屮任何一种均町改善金厚的分布。3结论化学镀牒浸金过程中面积不同的铜面发生电气互连时容易造成金厚不均的现彖，无电气互连时，金厚均 匀性比较好。导致金厚不均的原因主要有两种情况，一是人、小铜面之间存在的电势差影响