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目前PCB业界流行的表面处理制程有喷锡、抗氧化（OSP）、电镍金、化镍金、化银、化锡等几种。化镍金（ENIG=electroless nickel and immersion gold）制程主要应用于笔记本电脑主板、各种电脑内存条、声卡、显卡、路由器、手机板、数码相机主板、各种存储块以及摄相机等高难度线路板的制造。 化镍金制程优点 1、 表面平坦； 2、 可焊接，可打线； 3、 可接触导通； 4、 可散热（高温不氧化）； 5、 可耐多次回流焊。 几种PCB表面处理对比 化镍金流程简介 1、一般化镍金流程：水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板 2、厚化金流程水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→预浸金→厚化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板 化镍金各工序原理及说明 1、水平前处理 通过水平前处理将铜面的过度氧化及污染，以机械法和化学法相结合的方法去除，协助清洁能力不太强的除油槽，使后续的沉镍金得以顺利进行。常见的方法有微蚀+尼龙磨刷，微蚀+喷砂，纯微蚀水平前处理等等。 2、除油 去除铜面轻微氧化及污染,降低槽液的表面张力,使药水在对象表面扩张,达到浸润的效果。除油剂一般为有机酸型，容易滋生霉菌，保养时要注意槽壁的清洗。由于含有界面活性剂，因此其后的第一道水洗不开打气或轻微开打气，槽液本身更无需空气搅拌，防止气泡过多不易清洗。除油槽液要求充分的循环过滤，避免出现浑浊现象。CuO + 2 H+ →Cu2++ H2O 3、微蚀 去除铜面氧化，使铜表面微粗化，并化学镍层保持良好的结合力。 NaS2O8 + H2O → Na2SO4 + H2SO5 H2SO5 + H2O → H2SO4 + H2O2 H2O2 + Cu → CuO + H2O CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O 为了保持比较稳定的微蚀速率，溶液中的铜离子一般要求控制在3-20g/l，因此在配新槽时需要保留1/5-1/3的母液，或添加适量的硫酸铜。槽液需要适当的打气，滴水时间不宜过长（建议3-10秒）。 4、酸洗 去除微蚀后的铜面氧化物及残留的盐类。 CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O 5、预浸 维持活化槽中的酸度，使铜面在新鲜的状态下进入活化槽。预浸所使用的硫酸为AR级，铁离子的浓度要求<0.5ppm。 CuO + H2SO4 →CuSO4 + H2O 6、活化 通过铜和钯的置换反应，在铜面上生成一层钯，作为化学镍反应的触媒。活化槽槽液内不能存在氯离子、铁离子、镍离子等杂质污染。生产过程中温度一般不超过30℃，不能开打气，而添加药水时应在槽内无板时进行，并开打气1-2min使药水初步循环均匀。药水添加必须使用专用的量杯。槽壁需要定期进行硝槽处理，以保持槽壁干净。 阳极反应 Cu → Cu2++ 2 e- (E0 = 0.34V) 阴极反应 Pd2+ + 2 e- → Pd (E0 = 0.98V) 全反应 Cu + Pd2+ → Cu2+ + Pd 7，化学镍 在活化后的铜面上反应生成一层P/Ni合金层，作为铜和金相互迁移或扩散的阻隔层。槽液的主要成份为： A）硫酸镍：提供反应所需的镍离子； B）次磷酸钠：还原剂，使镍离子还原为金属镍； C）络活剂：与镍离子络活，减少游离镍离子浓度，防止生成氢氧化镍和亚磷酸镍，增加槽液的稳定性； D）PH值调整剂：维持适当的PH值； E）稳定剂：防止镍在胶体粒子或其他杂质粒子上沉积； F）促进剂：增加被镀对象表面的负电位，使启镀容易及增加还原效率。 H2PO2－＋ H2O → HPO32－＋ 2H+ ＋ 2e－ 次磷酸根氧化释放电子 Ni2＋＋ 2e－→ Ni 镍离子得到电子还原成金属镍 2 H+ ＋ 2 e－→ H2↑ 氢离子得到电子还原成氢气 H2PO2－＋ e－→ P＋2 OH－ 次磷酸根得到电子析出磷 总反应式: Ni2＋＋ H2PO2－＋ H2O → H2PO3－＋2 H+ ＋ Ni 化镍沉积的pH（4.4-4.8），液温（80-86℃），与槽液负载（Loading Factor 0.3-0.8dm2/L，不可低于0.1也不可超过1.0），是主宰反应快慢的三大参数，必须采用精密仪器，执行自动添加与全程监控。且应定时进行线外分析，进行数据对比（量产者每班1-3次）。 凡此三参数上升者，都可能因过度活化而长胖（因其主还原剂NaH2PO2次磷酸二氢钠，要在高碱中活力才会强）；反之三大条件不足时，亦将会导致起镀不良甚至露铜。 8、 化学金 提供Au（CN）2-来源，在镍面发生置换反应，生成金属金层。 阳极反应 Ni →Ni2+ + 2 e- (E0 = -0.25V) 阴极反应 Au(CN)2- + e- → Au + 2 CN- (E0 = 0.6V) 全反应 Ni + Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2 CN- 酸性金水中含金量约 0.8-1.5g/L。一般之铜污染不可超过5ppm，一旦少许清洁铜垫在全无镍面覆盖之下，很可能在金水中也发生铜与金的置换，进而造成铜份溶入。当金水中的铜污染量增多时，会常出现金面异常而呈现较红的色泽，使得金与镍之间的密着力也会变差。ENIG的某些焊垫若出现雾雾暗暗时，就可能是无镍的金面。倘有怀疑时，可用剥金液剥除金层，是镍是铜自必一目了然。 金属杂质 容许量(ppm) 影响 Cu 5 金析出速度增加,焊锡性不良 Ni 900 金析出速度降低 Fe 2 金析出速度降低 9、厚化金 通过自身的还原作用将Au（CN）2-还原出金属金，可以进一步加厚金层，一般用于Wire bonding制程。 阳极反应 M →M2+ + 2 e- 阴极反应 Au(CN)2- + e- → Au + 2 CN- 10、洗板 洗板的作用是洗净板面的药水残留，烘干板面防止金面氧化。常见的工艺有稀硫酸（0.5-1%）+纯水洗，柠檬酸+纯水洗。 |
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