PCB表面OSP处理及化学镍金简介
FPC板界业所用表面处理
一. 目前FPC板界业所用表面处理有以下几种1.OSP2.电镀锡铅3.电镀纯锡4.化学锡5.喷锡6.电镀金7. 化学金8.化学银二.他们之间的比较.1. 就价格讲: OSP<电镀锡铅<电镀纯锡<化学锡<喷锡<电镀金<化学金2. 就电镀原理解：OSP,化学锡,喷锡,化学金,四种表面处理：他们在制作过程中不需要任何导电线,就可以进行表面处理; 电镀锡铅,电镀纯锡,电镀金三种表面处理一定要有电镀线才可以进行电镀.不然形成不了回路就无法形成相应的表面处理.一般化学方式即不需要导电线的表面处理,其镀层一般较薄,镀不厚,他们一般是通过化学的置换反应方式进行的,但OSP 不一样是经过浸泡涂覆而成而一般电镀的表面处理可以根据客户不同要求进行电镀,其厚度分别如下：3 . 无铅制程:OSP,电镀纯锡,化学锡,电镀金,化学金均可以满足无铅制程,并满足欧盟提出的RoHS要求. 而电镀锡铅+喷锡不符合无铅要求,不满足欧盟提出ROHS要求而将逐渐淘汰.4 . 可焊性比较(公司内部实验所得)其实刚刚进行过表面处理后的新的铜面其焊接性最好,但因其在空气中易产生氧化,故在其表面常进行一些保护,就是我们长说的表面处理,从以上表面处理其可焊性比较如下：OSP>喷锡>电镀锡铅>化学金>电金>电镀纯锡>化学锡三. 电镀金一般情况电镀金都需要先镀镍,其作用是作为金层的底层的耐磨性,同时阻挡基体铜向金层扩散,镍层厚度一般不低于2-2.5um镍层目前分为硫酸镍与氨基磺酸镍,氨基磺酸镍内应力小较柔软,硫酸镍内应力大,在FPC行业一般不用硫酸镍.电镀金常分两种,一种是板面镀金和扦头镀金,板面镀金,其金层要求较薄镀层厚度一般为0.03um-0.1um具有良好的导电性和可焊性.扦头镀金俗称金手指镀金.镀的是硬金,这是一种含有CO,Ni,Fb,Sb等金属元素的合金镀层,合金元素的含量约为0.2%其硬度,耐磨性都高于纯金镀层,一般的镀金层要求较厚,当然金层越厚其价格越贵,另外电镀金还有一种金为软金,即是电镀纯金这种金层常用做Bonding用,电镀金是在外界电流的情况下才可以镀故需要每个Pad 均可牵线且允许牵线才可以施镀.四. 化学镍金(EN/IG –Electroless Nikel and Immersion Gold)化学镀镍是利用镍盐溶液在强还原剂次亚硫酸钠的作用下,使镍离子还原成金属镍同时次亚硫酸盐分解析出磷,因而在具有催化表面的镀件上获得Ni-P合金层,浸金是一种无须还原剂的典型置换反应,当化学镍表面进入到浸金槽液中,镍层被溶解抛出两个电子的同时其金属也随即自镍表面取得电子而沉积在镍金层上,一旦镍表面全被金层所盖满后金层的沉积反应逐渐停止,很难得到相当的厚度, 一般化金厚度为0.03-0.1um,化学镍金层中,化学镀镍是主体,化学金只是为了防止镍层纯化,一般化学镀镍层厚度为2-5um沉金层为0.03-0.1um由于无电沉积的化学镀层,镀层厚度均为一致,可以到达施镀的任何部位, 具有可焊,导电,散热功能.五.喷锡(HASL)喷锡学名为热风整平,它的功能原理是印制板浸入熔融的焊料中,再利用热风将印制板表面及孔内多余焊料去掉,剩余的焊料均为涂覆在焊盘及和孔内无阻焊膜的线路,表面焊接,及封装的焊盘上,一般是230-240℃2-3S, 此种表面处理他的缺陷是厚度不均匀,对于FPC板易造成压伤折皱,另外HASL在Pitch 小于o.5mm时无法用HASL,常易造成短路,架桥.六. OSPOSP是(organic solderability preserVatives)的英文缩为,意为有机保焊剂,是在干净的铜面形成的一种保护铜面不生锈的保护膜,但在焊接前又能被稀酸或助焊剂所迅速除去. 而令裸铜表面瞬间仍能展现良好的可焊性一般膜厚为0.35um.优点是焊盘平坦,可平稳的作SMT锡膏印刷与放置芯片,能替代HASL与化镍金.但有以下缺点:1.不耐多次焊接,OSP透明不易测量,目视难以检查.OSP Rework必须特别小心.七. 镀锡铅镀锡铅的原理是在电流的情况下在板面镀上63%锡及37%的铅,其优点是较容易的控制客户要求的镀层厚度且平整,一般情况下的厚度为4-10um,但是为了焊接的可靠度,客户也会将镀层厚度提高,但是厚度越高其在压合时易形成锡短.另锡铅焊接性能优异,因锡与铅是当前锡与任何合金组合熔点最低的一种组合.降低了焊接温度,相应的也降低了与之相配套使用的材料及电子组件的耐温要求.八. 化学锡与电镀锡目前所开发出来的化学锡与电镀锡,是应无欧盟无铅技术的要求产生的, 因铅对于人体及环境有害, 铅在人体内的积累会引起神经系统的紊乱, 对血液系统和肾产生不良影响.化学锡:一般的厚度为0.5um—1um, 化学镀纯锡可以得到精细.致密.纯锡的沉积层.优点:无铅,减少热应力对FPC产生的影响, 可多次焊接,表面平整.缺点:易氧化,应尽快用,不要储存太长时间,焊接时用无铅焊料,温度要求高,REFLOW一般要求260度.电镀纯锡:其厚度可根据客户要求镀厚优点: 无铅,可多次焊接,表面平整.缺点:焊接时用无铅焊料,焊接温度高,REFLOW温度一般要求260度.九.FPC成品表面处理工艺-储存期限储存环境: 温度: 25±5℃相对湿度: 60±5%1. 电镀镍金处理: 储存期限: 12个月(真空包装) 10个月(一般包装)2. 化学镍金处理: 储存期限: 10个月(真空包装) 6个月(一般包装)3. 电镀锡铅处理: 储存期限: 8个月(真空包装) 5个月(一般包装)4. 化学锡处理: 储存期限: 3个月(真空包装) 1个月(一般包装)5. 水性松香(OSP)处理: 储存期限: 3个月(真空包装) 1个月(一般包装)6. 电镀纯锡处理: 储存期限: 10个月(真空包装) 6个月(一般包装。
不同表面处理类型(镀镍金、化镍金、镍钯金-OSP)项目对比表
电镀镍金
不同镀层种类项目对比
化学镀镍金
化学镀镍钯金
华 远 电 OSP
定义
在金属铜上通过电流的作用电镀上镍、 金镀层
化学镍金是通过化学反应在铜的表面置 换钯再在钯核的基础上化学镀上一层镍 磷合金层，然后再通过置换反应在镍的 表面镀上一层金
化学镍钯金是通过化学反应在铜的表面 置换钯再在钯核的基础上化学镀上一层 镍磷合金层，然后在镍层上通过氧化还 原生成一层钯层，再通过置换反应在钯 （透过钯层的微小缝隙与镍层发生置换 反应）的表面镀上一层金
1、制程简单，药水易于管理；
3、可以设计更小的焊盘，在原有的面 积上增加更多的布线区域；
2、生产效率高；
4、钯层既保护了镍层，也为金线互熔 3、焊盘平整度好；
提供了基础，在较薄的金镀层也可以获
4、和焊盘之间无IMC层，锡层直接和 铜进行焊接，具有很高的可靠性，结合
得很好的绑线效果； 5、保存有效期较长；
③化金原理： 亚金离子与镍层发现置换反应： Ni+2Au+=Ni2++2Au
这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐 湿性，用以保护铜表面于常态环境中不 再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后 续的焊接高温中，此种保护膜又必须很 容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使 露出的干净铜表面得以在极短的时间内 与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。
①化镍原理： 步骤1：H2P02- + H2O = H2PO3+2H++2e-，脱氢析出电子 步骤2：H2PO2-+mNi2++（2m+1）e=NimP+2OH-
②镀金原理：
阴极：Au+ + e- →Au，Au+来源于添加 ②化金原理：
PCB表面OSP处理及化学镍金简介
PCB表面OSP处理及化学镍金简介1 引言锡铅长期以来扮演着保护铜面，维持焊性的角色，从熔锡PCB 板到喷锡PCB板，数十年光阴至此，碰到几个无法克服的难题，非得用替代制程不可：A. Pitch 太细造成架桥(bridging)B. 焊接面平坦要求日严C. COB(chip on board)板大量设计使用D. 环境污染本章就两种最常用制程OSP及PCB化学镍金介绍之2 OSPOSP是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本章就以护铜剂称之。
2.1种类及流程介绍A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLEBTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。
ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55及CU-56，经CU-56处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。
操作流程如表14.1。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先开发之商品，于1985年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。
其后推出GLICOAT等，系由其衍生而来。
GLICOAT-SMD(E3)具以下特性：-与助焊剂相容，维持良好焊锡性-可耐高热焊锡流程-防止铜面氧化C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE由日本三和公司开发，品名为CUCOAT A ，为一种耐湿型护铜剂。
能与铜原子产生错合物(COMPLEX COMPOUND)，防止铜面氧化，与各类锡膏皆相容，对焊锡性有正面效果。
D.目前市售相关产品有以下几种代表厂家：醋酸调整系统：GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)WPF-106A (TAMURA)ENTEK 106A (ENTHON)MEC CL-5708 (MEC)MEC CL-5800(MEC)甲酸调整系统：SCHERCOAT CUCOAT AKESTER大半药液为使成长速率快而升温操作，水因之蒸发快速，PH控制不易，当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶，须将PH 调回。
PCB 表面处理工艺
我把目前国内焊料的相关特性及保存时间给你作参考：
HASL热风整平：无法满足细小焊盘间距，厚度不均匀，不环保（含铅），盲埋孔覆盖性差，理论保存时间18个月，
OSP是有机表面保护层
FLASH GOLD 采用的是化学沉积的方法
PLANTING GOLD采用的是电解的原理
【镀金】：整板镀金。
一般是指【电镀金】【电镀镍金板】，【电解金】，【电金】，【电镍金板】，有软金和硬金（一般用作金手指）的区分。其原理是将镍和金 (俗称金盐)溶于化学药水中,将电路板浸于电镀缸中并通上电流而在电路板的铜箔面上生成镍金镀层,电镍金因其镀层硬度高,耐磨损,不易氧化的特点在电子产品名得到广泛的应用。
【化学镍金板】：邦定工艺使用,沉金来说是选择性镀金。
1） 【化金】：通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层，一般厚度较厚，是化学镍金金层沉积方法的一种，可以达到较厚的金层；
2） 【浸金】：也称为【置换金】，也就是【沉金】，一般厚度较薄，1--4微英寸。
【化金】和【浸金】一般用于相对要求较高的板子，平整度要好，化金比浸金要好些，化金一般不会出现组装后的黑垫现象；【镀金】因为镀层纯度较高，焊点强度较上述二者高。
金长很多倍所以大家都乐意采用.再说镀金PCB在度样阶段的成本与铅锡合金板相比相差无几。
但随着布线越来越密，线宽、间距已经到了3-4MIL。因此带来了金丝短路的问题：
随着信号的频率越来越高，因趋肤效应造成信号在多镀层中传输的情况对信号质量的影响越明显：
趋肤效应是指：高频的交流电，电流将趋向集中在导线的表面流动。
OSP表面处理工艺简介
Waste
Easy Difficult Difficult Difficult
Ionic residues Lowest Fair
Fair Highest
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PCB表面处理优点比较
工艺 机理
优点
沉镍金ENIG （Electroless Nickel
Immersion Gold)
先在电路板裸铜表 面反应沉积形成一 层含磷7-9%的镍镀 层，厚度约3-5um， 再于镍表面置换一 层厚度约0.050.15um的纯金层。
通过一种替代咪唑(1,3-二氮杂茂)衍生物的活性组分 与金属铜表面发生的化学反应，Glicoat-SMD F2 在PCB的 线路和通孔等焊接位置会形成均质、极薄、透明的有机涂 覆层。优良的耐热性，能适用于免洗助焊剂和锡膏。
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Glicoat-SMD F2 反应机理
Cu
Cu
Cu
Cu
N
N
N
R N
R N
R N
Cu
Cu
Cu
Cu
N
R N
Cu
N
R N
Cu PCB
N
R N
Cu
N R
N
N R
N
Cu
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OSP制程工艺流程
除油
微蚀
防氧化 PAGE 12
OSP关键流程控制方案
关键流程
微蚀： 微蚀深度及返工次数 防氧化： 膜厚
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为什么需要特殊管制微蚀深度？
H2SO4-H2O2体系
过硫酸盐体系
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微蚀深度管制
1、微蚀深度：1.5-2.5um 2、返工次数：＜2次 3、微蚀体系：H2SO4-H2O2体系
PCB表面OSP处理及化学镍金简介
PCB表面OSP处理及化学镍金简介
1 引言
锡铅长期以来扮演着保护铜面，维持焊性的角色，从熔锡板到喷锡板，
数十年光阴至此，碰到几个无法克服的难题，非得用替代制程不可：
A. Pitch 太细造成架桥(bridging)
B. 焊接面平坦要求日严
C. COB(chip on board)板大量设计使用
D. 环境污染本章就两种最常用制程OSP 及化学镍金介绍之
2 OSP
OSP 是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本章就以护铜剂称之。
2.1
种类及流程介绍
A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLE
BTA 是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧
化还原反应，能与金属形成安定化合物。
ENTHON 将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55 及CU-56，经CU-56 处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。
操作流程如
表14.1。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX 是早期以ALKYLIMIDAZOLE 作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先开发之商品，
于1985 年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。
其后推出GLICOAT 等，系由其衍生而来。
无铅印刷电路板(PCB)铜箔表面处理方式
【1】有机保焊膜（OSP）:OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。
膜厚：0.2-0.5um【2】无铅喷锡（Lead Free HASL）：【3】化学镍金（ENIG）：Chemistry Nickel Gold，又称沉镍金。
是通过化学反应在铜的表面先镀上一层镍和磷的化合物,然后再通过置换反应在镍的表面镀上一层黄金。
【4】化学沉银（immersion silver）：【5】化学沉锡（immersion tin）【6】电镀金（Electrolytic gold）化学镀锡工艺是为有利于SMT与芯片封装而特别设计的在铜面上以化学方式沉积锡金属镀层，是取代Pb-Sn合金镀层制程的一种绿色环保新工艺，已广泛使用与电子产品（如线路板、电子器件）与五金件、装饰品等表面处理。
本产品为甲基磺酸体系，其工艺操作简单、化学镀锡液稳定，药水消耗量小、使用寿命长、生产成本低，加工后表面易清洗、无难闻气味，沉积的镀层结晶细致、外观银白、表面平整、可焊性高且性能优异稳定。
其工作机理是通过改变铜离子的化学电位使镀液中的亚锡离子发生化学置换反应,其实质是电化学反应。
被还原的锡金属沉积在铜基材的表面上形成锡镀层,且其浸锡镀层上吸附的金属络合物对锡离子还原为金属锡起催化作用,以使锡离子继续还原成锡,确保化学沉锡镀层之厚度为0.5~1.5μmOSP是印刷电路板(PCB)铜箔表面处理的符合RoHS指令要求的一种工艺。
OSP是Organic Solderability Preservatives的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux。
简单地说，OSP就是在洁净的裸铜表面上，以化学的方法长出一层有机皮膜。
这层膜具有防氧化，耐热冲击，耐湿性，用以保护铜表面于常态环境中不再继续生锈（氧化或硫化等）；但在后续的焊接高温中，此种保护膜又必须很容易被助焊剂所迅速清除，如此方可使露出的干净铜表面得以在极短的时间内与熔融焊锡立即结合成为牢固的焊点。
PCB表面处理技术 OSP
PCB表面處理技術OSPOSP是Organic Solderability Preservatives 的簡稱，中譯為有機保焊膜，又稱護銅劑，英文亦稱之Preflux。
簡單的說OSP就是在潔淨的裸銅表面上，以化學的方法長出一層有機皮膜，這層膜具有防氧化，耐熱衝擊，耐濕性，用以保護銅表面於常態環境中不再繼續生銹（氧化或硫化等）；但在後續的焊接高溫中，此種保護膜又必須很容易被助焊劑所迅速清除，如此方可使露出的乾淨銅表面得以在極短時間內與熔融焊錫立即結合成為牢固的焊點。
其實OSP並非新技術，它實際上已經有超過35年，比SMT歷史還長。
OSP具備許多好處，例如平整面好，和焊盤的銅之間沒有IMC形成，允許焊接時焊料和銅直接焊接（潤濕性好），低溫的加工工藝，成本低（可低於HASL），加工時的能源使用少等等。
OSP技術早期在日本十分受歡迎，有約4成的單面板使用這種技術，而雙面板也有近3成使用它。
在美國，OSP技術也在1997年起激增，從1997以前的約10%用量增加到1999年的35%。
OSP有三大類的材料：松香類（Rosin），活性樹脂類（Active Resin）和唑類（Azole）。
目前使用最廣的是唑類OSP。
唑類OSP 已經經過了約5代的改善，這五代分別名為BTA，IA，BIA，SBA和最新的APA。
OSP的工藝流程：除油-->二級水洗-->微蝕-->二級水洗-->酸洗-->DI水洗-->成膜風乾-->DI水洗-->乾燥1、除油除油效果的好壞直接影響到成膜品質。
除油不良，則成膜厚度不均勻。
一方面，可以通過分析溶液，將濃度控制在工藝範圍內。
另一方面，也要經常檢查除油效果是否好，若除油效果不好，則應及時更換除油液。
2、微蝕微蝕的目的是形成粗糙的銅面，便於成膜。
微蝕的厚度直接影響到成膜速率，因此，要形成穩定的膜厚，保持微蝕厚度的穩定是非常重要的。
一般將微蝕厚度控制在1.0-1.5um比較合適。
PCB表面处理工艺常见六大分类
PCB表面处理工艺常见六大分类一、定义PCB表面处理工艺是指在PCB元器件和电气连接点上，人工形成一层与原有基体性能不同表层的工艺方法。
由于铜本身的可焊性良好，但在空气中倾向于以氧化物的形式存在，因此需要对PCB进行表面处理，避免影响PCB的可焊性与电气性能。
二、工艺分类1、热风整平热风整平HASL，又称热风焊料整平。
它是在PCB表面涂覆熔融锡铅焊料并用加热压缩空气整平（吹平），使其形成一层抗铜氧化且可焊性良好的涂覆层。
热风整平分为垂直式和水平式两种。
PCB进行热风整平时，要浸在熔融的焊料中，风刀在焊料凝固之前吹平液态焊料，并将铜面上焊料的弯月状最小化，阻止焊料桥接。
工艺流程：微蚀——预热——涂覆助焊剂——喷锡——清洗2、有机防氧化（OSP）OSP，又称Preflux，译为有机保焊膜、护铜剂。
OSP指的是在洁净的裸铜表面上，以化学方法长出一层具有防氧化，耐热冲击，耐湿性功效的有机皮膜，用以阻隔铜和空气，避免铜表面于常态环境中氧化或硫化。
同时OSP在后续的焊接高温中，容易被助焊剂所迅速清除，以便焊接。
工艺流程：脱脂——微蚀——酸洗——纯水清洗——有机涂覆——清洗3、化学沉镍金化学沉镍金指的是在铜表面上包裹一层电性能良好的镍金合金。
不同于OSP仅作为防锈阻隔层，化学沉镍金能在PCB长期使用过程中保证其具有良好的电性能。
另外，化学沉镍金也具有优于其它表面处理工艺的环境忍耐性。
工艺流程：脱酸洗清洁——微蚀——预浸——活化——化学镀镍——化学浸金4、化学沉银化学沉银介于OSP与化学镀镍或浸金之间，工艺较简单、快速。
其暴露于热、湿与污染的环境中，仍能保证很好的电性能及良好的可焊性。
美中不足的是，会失去光泽。
由于银层下面没有镍，因此沉银不具备化学镀镍或浸金那样好的物理强度。
5、电镀镍金电镀镍金指的是在PCB表面导体先电镀上一层镍之后，再电镀上一层金。
镀镍主要作用是防止金与铜之间发生扩散。
电镀镍金分类：（1）镀软金即纯金，表面看起来不亮，主要用于芯片封装时打金线；（2）镀硬金，表面平滑坚硬、耐磨，含有钴等元素，表面看起来较光亮。
OSP流程讲义
一. 必须先将osp膜退除干净。（用H2SO410%，或工 业酒精均可，但优先使用酒精以防强酸攻击S/M）
二. OSP 后异常板必需先退膜后修补，未退膜的板子禁止 烘烤否则板子会因无法退膜直接报废．
三.对设备，水质要求较高osp槽其是选择性化金
板受天线效应之影响，其微蚀量会成倍增加，重工３次甚
OSP流程简介
一 OSP基本流程：
入料
脱脂
水洗*2
微蚀
水洗*2
酸洗 水洗*2 OSP处理 水洗*4
吹干
烘干
出料
F2處理時間 . 處理溫度和皮膜之間的關係。
OSP流程简介
F2處理時間 . PH值和皮膜之間的關係。
OSP流程简介
烷基苯并咪唑与铜络合形成有机保焊膜之反应原理 为： 苯并咪唑环与铜的3d10结合形成错合离子团。所以 其苯环失去氢再与铜络合的速度取决于1氢与氢氧根结合 生成水的速度2烷基苯并咪唑环的多少。所以影响形成OSP 膜的最主要因素为：F2的浓度和PH值。
至可将１２００Ｕ“的铜厚ＰＡＤ全部咬蚀掉．
如下图：
OSP流程简介
ＥＮＩＧ ＰＡＤ
受天线效应影响之 ＰＡＤ
正常ＯＳＰ ＰＡＤ
盲孔
讲义结束！ 谢谢！
OSP流程简介
PCB后制程加工形式： HAL即俗称的喷锡板
PCB焊盘处理工艺说明
Grandstream Networks, IncPage 1 of 1 Ver:1.0B No.: GS-QR-P008-000-009 无铅PCB 焊盘处理工艺说明1. 化学镍金也称为沉金：基本可分为四个阶段：前处理（除油，微蚀，活化、后浸），沉镍，沉金，后处理（废金水洗，DI 水洗，烘干）。
沉金缸的主要成分；Au(1.5-3.5g/l),结合剂为（Ec0.06-0.16mol/L），能在镍磷合金层上置换出纯金镀层，使得镀层平滑，结晶细致，镀液PH 值一般在4-5之间，控制温度为85℃-90℃。
优点：沉金工艺板卡抗氧化性最好，最为稳定，光亮度好，镀层平整，可焊性良好的镍金镀层，PCB 可以长期使用不会有氧化问题，可焊接性，稳定程度和散热效果最为良好，因工艺对生产设备要求较高，和对板卡环保要求严格，而成本也是最高的。
缺点：沉镍金生产过程很难控制经常出现问题，常常是镀液成分失衡，添加剂品质欠佳及镀液杂志含量超标，导致漏镀，金层不均匀，铜上面镍的结合力太差（出现黑垫效应：无法实际焊上，即使看上去焊上了也是虚焊），镀层粗糙等问题。
2. 无铅喷锡:是将电路板浸泡到溶融的锡铅中，当电路板表面沾附足够的锡铅后，再利用热空气加压将多余的锡铅刮除。
锡铅冷却后电路板焊接的区域就会沾上一层适当厚度的锡铅，这就是喷锡制程的概略程序。
主要的功能是促使电路板表面的传热均匀，同时防止电路板止焊漆区域沾上残锡，另外它兼具有减缓锡铅氧化的功能。
适用于焊垫较大的板件，而对于相对布线密度较大的BGA 贴装的板件则不建议采用。
优点:制程简单价格理论上较低,喷锡厚度较厚，焊盘表面比较不易受污染,刮伤或者氧化。
缺点:焊盘表面虽然焊锡较厚,可保护铜铂表面,但是整体平整度不易控制,容易影响喷后的光学校正点,容易产生误判.3. 镀金：是用不锈钢板抛光成镜面基础上用大型真空镀膜设备镀上一层高耐磨、耐腐蚀的金黄色氮化钛金层。
优点:焊盘及光学校正点正整度好,有利于锡膏印刷及光学校正点之应用.缺点:镀金前需镀镍制程较为麻烦,如果控制不好易造成焊盘发黑,镀金层太薄容易受损,或污染等影响焊接效果.镀金板成本高.4. 化银：与沉金类似，但金是重金属，其元素的不活泼表现出化学性质的稳定。
PCB表面处理方式综述
化学镍金镀层质量问题探讨
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目录
1、化学镍金反应机理 2、磷含量的定义 3、磷含量的分类 4、磷含量对镀层质量的影响 5、富磷层的定义和产生机理 6、IMC的定义和产生机理 7、金脆的定义 8、富磷层、IMC、金脆对焊接的影响 9、图例解说 10、如何保证ENIG产品的可靠性
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1、化学镍金的反应机理
⑴、 化学镍的反应原理：铜面在钯金属之催化作 用下通过“还原剂”和“镍离子”开始化学镀镍反 应，由于镍本身是进一步化学镀镍的催化剂，与镀 液中次磷酸钠的为还原剂的共同作用下，化学镀镍 沉积过程将不断继续下去，直至产品从槽液中取出。 ⑵、磷在化学镍的沉积过程中共镀到化学镍的镀层 中，所以化学镍并不是单纯的“镍”而实际上应该 是“镍磷”合金。严格来说“化学镀镍”也应该称 之为“化学镀镍磷合金”。 ⑶、化学金的反应原理：通过镍金置换的（或半置 换半还原）方式在镍面上沉积上金。
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2、磷含量的定义
磷含量： 指在化学镀镍磷合金镀层中，磷所占的重量比 （w/w%）。 P%（ w/w%）=（P/P+Ni）*100%
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3、磷含量的分类
化学镍磷镀层根据镀层中磷含量的不同通常分为： 低磷镍、中磷镍、高磷镍。 低磷： 指镀层中磷含量占合金重量的比例为1—5%。 中磷： 指镀层中磷含量占合金重量的比例为6—9%。 高磷： 指镀层中磷含量占合金重量的比例为9—13%。
电镀镍金 10% 化学钯 很少
表面处理方式 无铅喷锡 OSP 化学镍金 化学锡 化学银 电镀镍金 化学钯
焊接主体 IMC主要成份 锡-锡 锡-铜 锡-镍 锡-铜 锡-铜 锡-镍 锡-铜 锡铜、锡锡 锡铜 锡镍 锡铜 锡铜 锡镍 锡铜
焊接可靠性 一般 好 好 一般 一般 一般 一般
PCB化镍金简介
化镍金简介化学镍金工艺具有高度的平整性、均匀性、可焊性或耐腐蚀性等，正日益受到广大客户的青睐，本文就实际生产中遇到一些常见品质问题的原因及对策进行探讨。
一、前言化学镍金（ENIG）也叫化学浸金、浸镍或无电镍金，线路板化学镍一般P 含量控制在7～9%（中磷），化学镍磷含量分为低磷（亚光型）、中磷（半光型）及高磷（光亮型），磷含量越高抗酸腐蚀性越强。
化学镍分为铜上化镍、铜上化镍金和上化镍钯金工艺。
化镍常见问题有“黑垫”（常称为黑盘，镍层被腐蚀呈灰色或黑色不利于可焊性）或者“泥裂”（破裂）。
化学金分为薄金（置换金，厚度1～5u〃）及厚金（还原性金，沉金厚度可以达25微英寸以上且金面不发红）。
我司主要生产化学薄金。
二、工艺流程前处理（刷磨及喷砂）→酸性除油剂→双水洗→微蚀（过硫酸钠硫酸）→双水洗→预浸（硫酸）→活化（Pd触媒）→纯水洗→酸洗（硫酸）→纯水洗→化学镍（Ni/P）→纯水洗→化学金→回收水洗→纯水洗→过纯热水洗烘干机。
三、工艺控制1. 除油缸PCB化镍金通常采用的是酸性除油剂作前处理，其作用在于去除铜面之轻度油脂及氧化物，达到铜面清洁及增加润湿效果的目的，不伤油墨低泡有机酸型易清洗板面。
2. 微蚀缸（SPS+H2SO4）微蚀的目的在于去除铜面氧化层及前工序遗留残渣，保持铜面新鲜及增加化学镍层的密着性，常用微蚀液为酸性过硫酸钠溶液（Na2S2O8：80～120g/L；硫酸：20～30ml/L）。
由于铜离子对微蚀速率影响较大（铜离子越高会加速铜面氧化，如水洗不充足易污染下一道药水槽，铜离子的浓度控制是根据所生产品质要求而定，以保证微蚀深度在0.5～1.0μm，换缸时往往保留1/5缸母液（旧液），以保持一定的铜离子浓度。
3. 预浸缸预浸缸只是维持活化缸的酸度以及使铜面在新鲜状态（无氧化物）下进入活化缸，硫酸钯预浸缸采用硫酸（H2SO4）作预浸剂，其浓度与活化缸一致。
4. 活化缸活化的作用是在铜面析出一层钯（Pd），作为化学镍起始反应之催化晶核。
PCB化学镀镍金工艺介绍
PCB化学镀镍金工艺介绍PCB化学镀镍金工艺是一种常用的金属化学镀工艺，用于在印刷电路板（PCB）表面镀覆一层金属防护层，以提高电路板的导电性、耐腐蚀性和焊接性能。
本文将介绍PCB化学镀镍金工艺的基本原理、工艺步骤和优缺点。
基本原理：PCB化学镀镍金工艺是利用电化学原理，在PCB表面镀覆一层金属镍，然后再在镍层上镀覆一层金属金。
电化学镀镍过程中，利用电解液中的镍离子在PCB表面还原成金属镍，形成一层均匀的金属薄膜。
而电化学镀金过程类似，利用电解液中的金离子在镍层上还原成金属金，形成一层优质的金属薄膜。
这样，PCB表面就得到了一层耐腐蚀、导电性好的金属保护层，提高了PCB的性能和可靠性。
工艺步骤：1.清洗：将PCB放入碱性清洗液中，去除表面的油污和污垢，保证良好的粘接性。
2.除锡：在酸性溶液中进行脱锡处理，去除PCB表面的焊锡层，以免对后续工艺产生干扰。
3.洗涤：将PCB放入清水中进行冲洗，去除脱锡液。
4.化学镀镍：将清洗后的PCB放入镀镍槽中，通过电解作用，在PCB表面上镀覆一层金属镍。
镀镍工艺中的关键是电解液的配方和调节，以确保镀层的均匀性和质量。
5.洗涤：将镀镍后的PCB放入清水中进行冲洗，去除残留的电解液。
6.电镀：将镀镍后的PCB放入金镀槽中，通过电解作用，在镀镍层上镀覆一层金属金。
和镀镍工艺一样，金镀工艺中的关键是电解液的配方和调节，以确保金属镀层的均匀性和质量。
7.洗涤：将金镀后的PCB放入清水中进行冲洗，去除残留的电解液。
8.烘干：将洗涤后的PCB放入烘干箱中进行烘干，去除水分，使PCB表面干燥。
优缺点：1.镀层均匀：化学镀镍金工艺能够在PCB表面形成一层均匀的镍层和金属金层，不仅提高了密着性，还提高了导电性能。
2.镀层良好的硬度：化学镀镍金镀层具有一定的硬度，提高PCB的耐磨、耐刮性能。
3.阻焊性好：镀金层在PCB表面形成一层阻焊层，提高了PCB的焊接性能和可靠性。
4.节省成本：与其他金属化工艺相比，化学镀镍金工艺更加节省成本，适用于大批量生产。
PCB化学镀镍金工艺介绍
PCB(英文Printed Circuie Board印制线路板的简称)化学镍/金工艺是PCB表面涂覆可焊性涂层的一种。
其工艺是在PCB阻焊膜工艺后在裸露铜的表面上化学镀镍,然后化学镀金。
由于化学镍/金工艺的镍/金层分散性好镀层厚度均匀一致化学稳定性较高,有良好的焊接及多次焊接性、有良好的打线性能、且能兼容各种助焊剂。
该工艺既能满足日益复杂的PCB装配焊接与各种打线的要求。
同时更利于有效的保护导线的侧边缘与局部修复作用。
一、化学镀镍PCB化学镀镍溶液的工艺配方很多,采用次磷酸二氢钠为还原剂的镀液比较普遍。
其实采用化学镀镍的方法,得不到纯镍镀层,而是二元以上的镍基合金。
应用最多的是以镍为基,含有一定量的磷、硼、或氮的二元合金。
PCB较适合于采用以次磷酸二氢钠为还原剂的酸性镀液(得到镀层含磷量3-14%)。
PCB酸性化学镀镍的PH值一般在4-6内,与碱性镀液比其稳定性高,易于维护,沉积速率高。
但其操作温度高。
典型工艺如下:硫酸镍(NiSO4.7HO2) 21克/升次磷酸钠(NaH2PO2.H2O) 18-26克/升丙酸 2毫升/升乳酸 30毫升/升稳定剂 0-1毫升/升PH 4-6温度 80-90℃1、镀液中各成份的作用及操作条件影响:1.1、镍盐---硫酸镍,他的作用是提供还原为金属镍所需的Ni2+离子。
适当提高镍盐的浓度可以提高沉积速度,但是镍盐浓度不能过高,实践结果表明,当镍盐浓度增加到一定数值时,沉积速度趋于稳定,这时PH 过高和络合剂含量不足时,还会生成氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀,影响镀液的稳定性。
其镍离子在8-12g/L,这时沉积速率最高,且镀层中磷含量也比较稳定。
1.2、还原剂---次磷酸钠为还原剂,提供NI2+离子还原为金属镍所需的电子。
浓度提高,沉积速度加快,但比例浓度过高稳定性下降。
次磷酸钠在镀液中的作用主要是使 Ni2+离子还原为金属镍,但也有部分H2PO2离子被还原为磷。
控制不同的镀液组分及操作条件,可得到不同的含磷量(0-14%)的化学镍。
表面处理之OP及化学镍金简介
1 前言锡铅长期以来扮演着保护铜面，维持焊性的角色，从熔锡板到喷锡板，数十年光阴至此，碰到几个无法克服的难题，非得用替代制程不可：A. Pitch 太细造成架桥(bridging)B. 焊接面平坦要求日严C. COB(chip on board)板大量设计使用D. 环境污染本章就两种最常用制程OSP及化学镍金介绍之2 OSPOSP是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本章就以护铜剂称之。
种类及流程介绍A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLEBTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。
ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55及CU-56，经CU-56处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。
操作流程如表。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZ OLE作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先开发之商品，于1985年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。
其后推出GLICOAT等，系由其衍生而来。
GLICOAT-SMD(E3)具以下特性：－与助焊剂兼容，维持良好焊锡性－可耐高热焊锡流程－防止铜面氧化操作流程如表。
C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE由日本三和公司开发，品名为CUCOAT A ，为一种耐湿型护铜剂。
能与铜原子产生错合物(COMPLEX COMPOUND)，防止铜面氧化，与各类锡膏皆兼容，对焊锡性有正面效果。
操作流程如表。
D.目前市售相关产品有以下几种代表厂家：醋酸调整系统：GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)WPF-106A (TAMURA)ENTEK 106A (ENTHON)MEC CL-5708 (MEC)MEC CL-5800(MEC)甲酸调整系统：SCHERCOAT CUCOAT AKESTER大半药液为使成长速率快而升温操作，水因之蒸发快速，PH控制不易，当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶，须将PH调回。
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PCB表面OSP处理及化学镍金简介
1 引言
锡铅长期以来扮演着保护铜面，维持焊性的角色，从熔锡PCB 板到喷锡PCB板，数十年光阴至此，碰到几个无法克服的难题，非得用替代制程不可：
A. Pitch 太细造成架桥(bridging)
B. 焊接面平坦要求日严
C. COB(chip on board)板大量设计使用
D. 环境污染本章就两种最常用制程OSP及PCB化学镍金介绍之
2 OSP
OSP是Organic Solderability Preservatives 的简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本章就以护铜剂称之。
2.1种类及流程介绍
A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLE
BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。
ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55及CU-56，经CU-56处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。
操作流程如表14.1。
B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先
开发之商品，于1985年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。
其后推出GLICOAT等，系由其衍生而来。
GLICOAT-SMD(E3)具以下特性：
-与助焊剂相容，维持良好焊锡性
-可耐高热焊锡流程
-防止铜面氧化
C. ABI (烷基苯咪唑) ALKYLBENZIMIDZOLE
由日本三和公司开发，品名为CUCOAT A ，为一种耐湿型护铜剂。
能与铜原子产生错合物(COMPLEX COMPOUND)，防止铜面氧化，与各类锡膏皆相容，对焊锡性有正面效果。
D.目前市售相关产品有以下几种代表厂家：
醋酸调整系统：
GLICOAT-SMD (E3) OR (F1)
WPF-106A (TAMURA)
ENTEK 106A (ENTHON)
MEC CL-5708 (MEC)
MEC CL-5800(MEC)
甲酸调整系统：
SCHERCOAT CUCOAT A
KESTER
大半药液为使成长速率快而升温操作，水因之蒸发快速，PH控
制不易，当PH提高时会导致MIDAZOLE不溶而产生结晶，须将PH 调回。
一般采用醋酸(ACETIC ACID)或甲酸(FORMIC ACID)调整。
2.2有机保焊膜一般约0.4μm的厚度就可以达到多次熔焊的目的，虽然廉价及操作单纯，但有以下缺点：
A. OSP透明不易测量，目视亦难以检查
B. 膜厚太高不利于低固含量，低活性免洗锡膏作业，有利于焊接之Cu6Sn5 IMC也不易形成
C. 多次组装都必须在含氮环境下操作
D. 若有局部镀金再作OSP，则可能在其操作槽液中所含的铜会沉积于金上，对某些产品会形成问题
E. OSP Rework必须特别小心
3 PCB化学镍金
3.1基本步骤
脱脂→水洗→中和→水洗→微蚀→水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗→无电镍→热水洗→无电金→回收水洗→后处理水洗→干燥
3.2无电镍
A. 一般无电镍分为"置换式"与"自我催化"式其配方极多，但不论何者仍以高温镀层质量较佳
B. 一般常用的镍盐为氯化镍(Nickel Chloride)
C. 一般常用的还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/联氨(Hydrazine)/硼氩化合物(Borohydride)/硼氢化合
物(Amine Borane)
D. 螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见。
E. 槽液酸碱度需调整控制，传统使用氨水(Amonia)，也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine)，除可调整PH及比氨水在高温下稳定，同时具有与柠檬酸钠结合共为镍金属螯合剂，使镍可顺利有效地沉积于镀件上。
F. 选用次磷二氢钠除了可降低污染问题，其所含的磷对镀层质量也有极大影率。
G. 此为化学镍槽的其中一种配方。
配方特性分析：
a. PH值的影响：PH低于8会有混浊现像发生，PH高于10会有分解发生，对磷含量及沉积速率及磷含量并无明显影响。
b.温度的影响：温度影响析出速率很大，低于70°C反应缓慢，高于95°C速率快而无法控制.90°C最佳。
c.组成浓度中柠檬酸钠含量高，螯合剂浓度提高，沉积速率随之下降，磷含量则随螯合剂浓度增加而升高，三乙醇氨系统磷含量甚至可高到15.5%上下。
d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加，但超过
0.37M后槽液有分解现像，因此其浓度不可过高，过高反而有害。
磷含量则和还原剂间没有明确关系，因此一般浓度控制在O.1M左右较洽当。
e.三乙醇氨浓度会影响镀层的磷含量及沉积速率，其浓度增高磷
含量降低沉积也变慢，因此浓度保持约0.15M较佳。
他除了可以调整酸碱度也可作金属螯合剂之用
f.由探讨得知柠檬酸钠浓度作通当调整可有效改变镀层磷含量
H. 一般还原剂大分为两类：
次磷酸二氢钠(NaH2PO2H2O，Sodium Hypophosphate)系列及硼氢化钠(NaBH4，Sodium Borohydride)系列，硼氢化钠价贵因此市面上多以次磷酸二氢钠为主一般公认反应为：
[H2PO2]- + H2Oa H+ +[HPO3]2- + 2H(Cat) -----------(1)
Ni2+ + 2H(Cat)a Ni + 2H+----------------------------------(2)
[H2PO2]- + H(Cat)a H2O + OH- + P----------------------(3)
[H2PO2]- + H2Oa H+ + [HPO3]2- + H2------------------(4)
铜面多呈非活化性表面为使其产生负电性以达到"启镀"之目的铜面采先长无电钯的方式反应中有磷共析故，4-12%含磷量为常见。
故镍量多时镀层失去弹性磁性，脆性光泽增加，有利防锈不利打线及焊接。
3.3无电金
A. 无电金分为"置换式镀金"与"无电金"前者就是所谓的"浸镀金"(lmmersion Gold plating) 镀层薄且底面镀满即停止。
后者接受还原剂供应电子故可使镀层继续增厚无电镍。
B. 还原反应示性式为：还原半反应：Au+ + e- + Au0 氧化半反应式: Reda Ox + e- 全反应式:：Au+ + Red aAu0 + Ox.。