SMTPCB化镍金工艺制程介绍张课件

1、前言製程介紹藥水簡介制程管制異常改善保養事項第1页，共59页。製程介紹第2页，共59页。攜帶式電話呼叫器計算機電子字典電子記事本記憶卡筆記型PC掌上型PC(PDA)掌上型遊戲機PC介面卡IC卡NET WORK化學Ni/Au 板主要應用第3页，共59页。製 程 特 徵 1.在綠漆之後施行選擇性鍍鎳/金, 採掛籃式作業, 無須通電. 2.單一表面處理即可滿足多種組裝須求. 具有可焊接、可接觸導通、可打線、 可散熱等功能. 3.板面平整、SMD焊墊平坦, 適合於密距窄墊的鍚膏熔焊.第4页，共59页。化Ni/Au 板鍍層厚度須求Ni/P 層 : 80 350 ”Au 層 : SMT 1 3 ”Ther

2、malsonic Bonding-Au線 5 20”Ultrasonic Bonding-Au線 1.2 ”Ultrasonic Bonding-Al線 -第5页，共59页。第6页，共59页。藥水簡介第7页，共59页。酸性清潔劑 ACL007 主成份 (1) 檸檬酸 (2) 非離子界面活性劑 作用 (1) 去除銅面輕微氧化物及污物 (2) 降低液體表面張力 , 將吸附於銅面之空氣 及物排開 , 使藥液在其表面擴張 , 達潤溼效果 反應 CuO + 2 H+ Cu + H2O 2Cu + 4H+ + O2 2Cu2+ + 2H2O RCOOH + H2O RCOOH + ROH第8页，共59页。

3、微蝕 SPS 主成份 (1) 過硫酸鈉 (2) 硫酸 作用 (1) 去除銅面氧化物 (2) 銅面微粗化 , 使與化學鎳層 有良好的密著性 反應 NaS2O8 + H2O Na2SO4 + H2SO5 H2SO5 + H2O H2SO4 + H2O2 H2O2 + Cu CuO + H2O CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O第9页，共59页。 酸洗 5% H2SO4 主成份 - 硫酸 作用 - 去除微蝕後的銅面氧化物 反應 CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O第10页，共59页。 預浸 1% H2SO4 主成份 : 硫酸 作用 (1) 維持活化槽中的酸度 (2) 使銅面在新

4、鮮狀態(無氧化物)下 , 進入活化槽 反應 CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O第11页，共59页。活化 KAT-450 主成份 (1) 硫酸鈀 (2) 硫酸 作用 (1) 在銅面置換(離子化趨勢 Cu Pd)上 一層鈀 , 以作為化學鎳 反應之觸媒 反應 陽極反應 Cu Cu2+ + 2 e - (E0 = - 0.34V) 陰極反應 Pd2+ + 2 e - Pd (E0 = 0.98V) 全反應 Cu + Pd2+ Cu2+ + Pd第12页，共59页。化學鎳 Nimuden NPR-4作用: 在活化後的銅面鍍上一層Ni/P合金, 作為阻絕金與銅之間的 遷移（Migration

5、）或擴散（Diffusion）的障蔽層. 主成份 : (1) 硫酸鎳 - 提供鎳離子 (2) 次磷酸二氫鈉 - 使鎳離子還原為金屬鎳 (3) 錯合劑 - 形成鎳錯離子 , 防止氫氧化鎳及 亞磷酸鎳生成 , 增加浴安定性 , pH緩衝 (4) pH 調整劑 - 維持適當pH (5) 安定劑 - 防止鎳在膠體粒子或其他 微粒子上還原 (6) 添加劑 - 增加被鍍物表面的負電位 , 使啟鍍 容易及增加還原效率第13页，共59页。 H2PO2 H2O HPO32 2H+ 2e 次磷酸根氧化釋放電子(陽極反應) Ni2 2e Ni 鎳離子得到電子還原成金屬鎳(陰極反應) 2 H+ 2 e H2 氫離子得

6、到電子還原成氫氣(陰極反應) H2PO2 e P2 OH 次磷酸根得到電子析出磷(陰極反應) 總反應式: Ni2 H2PO2 H2O H2PO32 H+ Ni電化學理論第14页，共59页。PdPdNi-P Grain 沉積CuPd2+CuCuCu2+1. 活化2. Ni/P 沉積3. Ni/P 持續生長Ni-P第15页，共59页。置換型薄/厚金 主成份 (1) 金氰化鉀KAu(CN)2 (2) 有機酸 (3) 螯合劑 作用 (1) 提供Au(CN)2 錯離子來源,.在鎳面置換 (離子化趨勢 Ni Au)沉積出金層 (2) 防止鎳表面產生鈍態並與溶出的Ni2+ 結合成錯 離子. (3) 抑制金屬

7、污染物(減少游離態的Ni2+, Cu2+ 等). 反應 陽極反應Ni Ni2+ + 2 e- (E0 = 0.25V) 陰極反應Au(CN)2- + e- Au + 2 CN- (E0 = 0.6V) Ni + Au(CN)2- Ni2+ + Au + 2 CN-第16页，共59页。置換金反應離子化趨勢 Ni Au NiNi Ni2+ + 2e E0 = 0.25VAu(CN)2 + e Au + 2 CN E0 = 0.6V Ni2+ + 錯合劑 Ni 錯離子Ni/P第17页，共59页。制程管制第18页，共59页。PVC樹脂 或TEFLON 包覆,破損時須重新包覆.定時將掛架上沉積的鎳金層剝

8、離.掛架第19页，共59页。綠漆 (1) 選擇耐化性良好的綠漆 . (2) 印綠漆前銅面適當的粗化及避免氧化 . (3) 適當的厚度,稍強的曝光能量及降低顯像後的側蝕 . (4) 顯像後充分的水洗 , 避免任何顯像液在銅面殘留 . (5) 使用較低的硬化溫度 . (6)避免曝光後的板子放置過久 , 使得光阻劑在銅面上 過度老化 , 不易顯乾淨 . (7)注意顯像液的管理. (8)增加出料段輸送滾輪(尤其是吸水滾輪)的清洗頻率 . (9) 避免過度烘烤,造成綠漆脆化 . 第20页，共59页。刷磨或Pumice處理 使用 #1000 刷輪輕刷 , 注意刷幅及水壓 , 避免銅粉在板面殘留 . 第21

9、页，共59页。銅面前處理對 Ni/P 晶粒形態的影響噴砂研磨刷磨銅面鍍Ni後第22页，共59页。磨刷噴砂 1min 2min 5min 24min銅面鍍鎳後 5000 1min 2min 5min 24min第23页，共59页。微蝕 咬銅 20 40 ”即可 , 避免過度咬蝕 . 第24页，共59页。水洗 各槽水洗時間要短 , 進水量要大 . 各槽水洗時間30“ 60”進水量 0.8 turn over/hr以上藥水槽前一槽水洗使用純水水洗槽槽壁刷洗-每週 1 2 次特別注意鎳後及金後的水洗槽鍍後立即水洗,烘乾,待板子冷卻才可疊板.避免與其他製程共用水洗/烘乾機.鍍金後至包裝前各段水洗烘乾機之

10、水洗槽及擠水滾輪須經常洗淨 第25页，共59页。預浸及活化 使用高純度稀硫酸 , 加熱區避免局部過熱 . 防止微蝕液帶入及化鎳藥液滴入 . 第26页，共59页。化學鎳 槽体須用硝酸鈍化 , 防析出整流器控制電壓 0.9V . 防止活化液帶入 . 防析出棒不可與槽體接觸. 防止局部過熱,加藥區須有充足的攪拌 . 10m P.P.濾心連續過濾 , 循環量 4 6 cycle/hr . 第27页，共59页。 Ni/P 晶粒隨鍍鎳時間增大0min2min7min15min30min60min第28页，共59页。Ni濃度及pH對Ni/P 的晶粒大小的影響 Ni = 4g/L Ni = 5g/L pH =

11、 4.4 pH = 4.8 註) 以上照片, Ni 厚度皆控制於約 5 m.第29页，共59页。 Ni濃度及 pH對Ni/P析出速度的影響345601020Ni 濃度 g/L析出速度 m/hrMake-up Ni=4.5g/LpH=4.64.44.64.801020pH析出速度 m/hrMake-up pH=4.6Ni=4.5g/L第30页，共59页。置換金 注意 pH 及防止 Cu , Fe , Ni 污染 .回收槽須定時更新10m P.P.濾心連續過濾 , 循環量 3 4 cycle/hr .第31页，共59页。 10 分 20 分 30 分剝金前Au 厚度2.6 ”剝金前Au 厚度 3.

12、9 ”剝金前Au 厚度 4.6 ”第32页，共59页。線外水洗及烘乾 水質要好 , 確實烘乾 , 待板子冷卻後才可疊板 第33页，共59页。包裝 包裝前須防止放置於濕氣或酸氣環境 .使用真空或氮氣充填包裝 , 內置乾燥劑 . 第34页，共59页。異常改善第35页，共59页。鎳與銅鍍層密著不良 原 因對 策1) 綠漆殘渣附著於銅面2) 顯像後水洗不良a)檢討前製程與加強清潔劑, 微蝕, 磨刷或 Pumice處理3) 綠漆溶入鍍液a)更新鍍液b)檢討綠漆特性(類型)，硬化條件及 前處理流程4) 銅表面氧化未完全去除a)加強前處理流程(磨刷, 清潔劑,微 蝕等)5) 微蝕或活化後水洗時間過長a)縮短

13、水洗時間b)增加水洗槽進水量a)檢討前製程與加強清潔劑, 微蝕, 磨刷或 Pumice處理第36页，共59页。鎳鍍層結構不良 1) 銅層針孔a)改善鍍銅,蝕刻等製程2) 鍍鎳時綠漆溶出a)檢討綠漆特性(類型)，硬化條件 及前處理流程3) 微蝕過度a)調整至正確操作溫度,濃度,時間等原 因對 策第37页，共59页。金與鎳鍍層密著不良 1) 金屬(尤其是Cu)或有機雜質(綠漆等 )混入Au鍍液中a)更新鍍液b)檢討雜質來源2) Ni槽有機污染(綠漆等)a)更新鍍液b)檢討雜質來源3) 鍍鎳後水洗時間過長a)縮短水洗時間b)增加水洗槽進水量原 因對 策第38页，共59页。露銅 1) 銅面氧化嚴重或顯

14、像後水洗不良a)加強前處理製程與清潔劑b)磨刷或 Pumice處理c)檢討及改善前製程2) Ni槽液pH太低a)調整pH值b)檢查及調整控制器/補充裝置3) Ni槽液溫度太低a)調整至正確操作溫度4) 活化不足a)檢查及調整鈀/硫酸濃度b)更改活化處理基準 (KAT-450 濃度及浸漬時間等)5) 活化後水洗時間太久a)縮短水洗時間6) 剝錫未淨或銅面受硫化物污染a)改善剝錫等製程7) 金屬/有機雜質混入Ni 鍍液中a)更新鍍液b)檢討雜質來源8) Ni槽補充異常a)由手動分析Ni/pH並做調整b)檢查及調整控制器/補充裝置原 因對 策第39页，共59页。架橋(溢鍍) 1) 活化液污染(尤其是

15、Fe)a)檢查污染來源b)預浸及活化槽使用高純度硫酸c)使用KAT-450 專用加藥杯2) 活化液老化a)活化液更新b)檢討活化液的加熱方式，循環過 濾及使用稀硫酸添加等3) Ni槽補充異常a)手動分析Ni/pH並做調整b)檢查補充量c)檢查及調整控制與補充裝置4) Ni 槽液溫太高a)調整至正常操作溫度5) 前處理刷壓過大(銅粉殘留) a)檢查及調整刷壓6) 蝕銅未淨a)改善蝕銅製程原 因對 策第40页，共59页。原 因對 策Skip Plating 1) Ni槽補充異常(Ni槽成份失調)a)檢查及調整控制與補充裝置2) Ni 槽攪拌太強(打氣及循環量)a)降低攪拌速率3) Ni 槽金屬雜質

16、污染a)檢討污染源4) 綠漆溶入鍍液中a)更新鍍液b)檢討綠漆特性及硬化條件,鎳槽操 作溫度等第41页，共59页。鍍層表面粗糙 1) Ni 鍍液pH太高a)調整pH值b)檢查及調整控制器/補充裝置2) 銅面粗糙或氧化嚴重 a)改善前製程3) 前處理不良 a)改善前處理流程(微蝕,清潔劑,刷磨)4) 不溶性顆粒帶入Ni鍍液中a)加強過濾b)更新鍍液c)檢討水洗槽流量，水洗時間6) 水質不潔a)移槽過濾，加強過濾b)配槽及補充液位都使用純水c)更新鍍液原 因對 策第42页，共59页。原 因對 策針孔 1) Ni鍍液中有不溶性顆粒a)移槽過濾，加強過濾b)檢討過濾條件（循環速率濾材孔徑）2) 前處理

17、不良a)改善前處理流程(微蝕,清潔劑,刷磨)3) 鎳槽液有機污染(清潔劑等)a)更新鍍液b)檢討雜質來源4) 鎳槽攪拌太弱a)增加攪拌及擺動速度b)使用Cylinder Shock裝置第43页，共59页。析出速度太慢 1)Ni槽溫度太低a)調整至正確溫度2)Ni鍍液pH值太低a)調整pH值b)檢查及調整控制器/補充裝置3)Ni 槽補充異常a)檢查及調整控制器/補充裝置b)手動分析Ni/pH並調整控制器/補充裝置4)Ni 槽金屬雜質污染(Sn,Pb,Zn,Cd,Cr等)a)檢討污染源b)更新鍍液5)Ni 槽有機雜質污染a)更新鍍液b)檢討污染源原 因對 策第44页，共59页。鎳鍍液混濁 1)鎳濃

18、度, pH值太高a)調整pH值, 鎳濃度b)檢查及調整控制器/補充裝置2)浴溫太高a)調整至正確溫度3)帶出量太多a)添加建浴劑 NPR-4-Mb)延長滴水時間4)藥液從管路洩漏a)添加建浴劑 NPR-4-Mb)管路修復原 因對 策第45页，共59页。析出保護裝置的電流太高1) 浴溫太高a)調整至正常溫度2 )pH值太高a)用稀硫酸調整pH值b)檢查及調整控制器/補充裝置3) 局部過熱a)加熱器附近加強攪拌b)降低加熱器單位面積發熱速率4) 槽壁鈍化不良a)移出鍍液，使用硝酸鈍化b)增加硝酸濃度或增加純化時間5) 活化液帶入a)移出鍍液，使用硝酸浸漬b)檢討活化水洗槽進水量水洗時間 及水洗次數

19、6) 補充液添加過快a)檢查及調整控制器7) 安定劑太低a)添加”C”劑後調整pH值b)檢查補充裝置8) 掛架上的Ni/Au碎片掉入Ni槽內a)加強過濾b)定期將掛架上的Ni剝除9) 析出保護裝置異常 a)檢查線路及調整整流器原 因對 策第46页，共59页。Ni槽pH值起伏太大 1)前處理藥液帶入a)更新水洗水b)檢討水洗進水量及時間2)帶出量太大a)補充NPR-4Mb)延長滴水時間,檢查管路是否洩漏等原 因對 策第47页，共59页。原 因對 策Ni消耗量太大或Ni濃度無法維持 1) Bath Loading過高或藥液補充太慢a)檢查及調整補充裝置b)延長滴水時間C) 檢查管路是否洩漏等第48页，共59页。化鎳金板外觀色澤不均(粗糙)問題原因: 銅面上綠漆殘渣未去除.改善方法:(1)避免曝光後的板子放置過久,使得光阻劑在銅面上 過度老化,不易顯乾淨.(2)注意顯像液的管