沉镍金制作流程(精)
浅谈沉镍金工艺
一，引言自1997年以来，化学镍金工艺在国内得到迅速推广，这得益于化学镍金工艺本身所带来种种优点。
由于化学镍金板镍金层的分散性好、有良好的焊接及多次焊接性能、良好的打线（Bonding,TS Bond或U Bond）性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。
因此，与热风整平、有机保焊膜（OSP）等PCB表面处理工艺相比，化学镍金镀层可满足更多种组装要求，具有可焊接、可接触导通、可打线、可散热等功能，同时其板面平整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路、细小焊盘的锡膏熔焊，能较好地用于COB及BGA的制作。
化学镍金板可用于并能满足到移动电话、寻呼机、计算机、笔记型电脑、IC 卡、电子字典等诸多电子工业。
而随着这些行业持久、迅猛的发展，化学镍金工艺亦将得到更多的应用与发展机会。
化学镍金工艺，准确的说法应为化镍浸金工艺（Electro-less Nickel and Immersion Gold Pro-cess,即ENIG）,但现在在业界有多种叫法，除”化学镍金”、”化镍浸金”外，尚有”无电镍金”、”沉镍金”。
国内PCB行业多用”沉镍金”一词来谈论这一工艺，因而在本文中，我们也将用”沉镍金”来表述化镍浸金。
二，沉镍金原理概述沉镍金工艺的原理，实际上反而从”化镍浸金”一词中能够较容易地被我们所理解。
即其中镍层的生成是自催化型的氧化-还原反应，在镀层的形成过程中，无需外加电流，只靠高温（880C左右）槽液中还原剂的作用，即可在已活化的铜表面反应析出镍镀层，而金镀层的生成，则是典型的置换反应。
当PCB板进入金槽时，由于镍的活性较金大，因而发生置换反应，镍镀层表面逐渐被金所覆盖。
以下简单介绍一个沉镍金的反应过程：1，沉镍的化学反应：关于沉镍的反应机理，曾有多篇文章提及。
其过程基本上用一个反应式即可表达：在上述各反应式中，可看到一个自催化氧化-还原反应的典型模式。
而在上述各反应中，需要注意的是反应⑤⑥，从中我们可看到有单体磷的生成，在沉镍过程中，此单体磷亦会一并沉于镍层中，因而，事实上的沉镍层，是磷镍构成。
PCB沉金工艺介绍
化学镍药水的分类：
按操作温度分可将镀液分成高温镀液（85950C）、中温镀液（65-750C）、低温 镀液（500C）以下
按其使用的还原剂又可大致分为次磷酸盐 型、硼氢化物型、肼型、胺基硼烷型4种。
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按pH值分又可将其分为酸性镀液和碱性镀 液； 最常用的是次磷酸盐为还原剂的酸性高温 化学镀镍液，常称为普通化学镀镍液。
1.5 ±0.5min
搅拌:摆动及药液循环搅拌或空气打气
槽材质:PVC或PP
加热器:石英或铁弗龙加热器
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铜浓度控制：
由于Cu2+对微蚀速率影响较大，通 常须将Cu2+的浓度控制在5-25g/l， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+浓 度。
通常情况，不采用调节药水浓度或 升高温度来弥补因时间不足而引起的镍 厚不足，一定要根据客户镍层要求来设 置适当的镀镍时间。否则，可能引起活 性不稳定，会造成许多不良后果。
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C、浓度： 不同供应商之不同系列药水，
其浓度控制范围各不相同。由于化 学镀镍的本身特点，其动态平衡的 控制难度远远大于化学镀铜，其控 制范围很窄则可说明这一点。因此， 尽可能使用自动补料器来控制药水 浓度，手动补料是很难保证每一个 制板的良品率。
• B、随着NaH2PO2和NiSO4浓度的增加， 沉积速度逐渐提高，而后趋于稳定或稍 有降低。但此时溶液的稳定性下降;
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•C、化学镀镍层的厚度一般控制4~5μm， 最少要大于2.5μm厚的镍磷层才能起到 有效的阻挡层作用,防止铜的迁移,以免渗 出金面,氧化后导致导电性不良;
•D、镀覆PCB的装载量（裸铜面）应适 中，以0.1~0.5dm2/L为宜。负载太大会导 致镍缸活性逐渐升高，甚至导致反应失 控，造成严重后果；负载太低会导致镍 缸活性逐渐降低，造成漏镀等问题。
化镍沉金作业办法
化镍沉金作业办法1.目的:本文件为化镍沉金线作业建立一份标准工作指示,使其规范标准化。
2.范围:本文件适用于制造部，品保部。
3.作业流程:3.1化金线全流程:抽检→化金前处理→入料→碱性脱脂→热水洗→水洗→水洗→酸性脱脂→热水洗→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→水洗→酸浸→水洗→水洗→水洗→交换站→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→后浸→纯水洗→纯水洗→热纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学金→回收→纯水洗→纯水洗→热水洗→下料→化金后清洗4.生产作业与作业条件4.1 上架4.1.1 薄板确实注意板弯及黏板状况，以免造成不上镀4.2 碱性脱脂清洁段4.2.1 温度：50℃±3℃4.2.2 ACL-009浓度操作范围40～60ml/l，控制点50ml/l4.2.3 换槽频率：每周一次4.2.4 添加公式：〖（50-化验值）/1000〗×238=添加量4.3 酸性脱脂清洁段4.3.1 温度：50℃±3℃4.3.2 ACL-007浓度操作范围80～120ml/l，控制点100ml/l4.3.3 换槽频率：每周一次4.3.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.4 微蚀4.4.1 温度30℃±3℃4.4.2 SPS浓度操作范围80～120g/l，控制点100g/l4.4.3 换槽频率：每周三次或Cu〉20g/l4.4.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.5 活化4.5.1 温度：25℃±3℃4.5.2 KAT-450浓度操作范围80～120ml/l，控制点100ml/l4.5.3 换槽频率：Cu〉100ppm4.5.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.6 化学镍4.6.1 温度：80℃±2℃4.6.2 添加方式为自动添加4.6.3 浓度操作范围依MTO上升范围4.3～5.0g/l4.6.3.1 镍含量每上升0.5个MTO 镍标准值上升0.1g/l4.6.3.2 PH操作点4.6 操作范围4.4～4.84.6.3.3 SHP： Ni含量每上升1个MTO SHP上升1g/l4.6.3.4 添加公式:NPR-4A的添加量为:(4.5-化验值)X 682/100=添加量(L)其它主份的添加量按照如下比例添加:NPR-4A:NPR-4B:NPR-4C:NPR-4D=1:1:1:0.5 .当分析值与标准值偏差太大时或NPR-4A一次性的添加量大于4L时,则添加按照如下方式进行:NPR-4A:NPR-4M:NPR-4D=45:150:0.54.6.4 换槽频率：4.6.4.1 手动添加MTO值高于3.5以上，低于4.0以下时4.6.4.2 整流器定电压0.9V，电流值大于1.0以上时4.6.4.3 NPR-4D药水连续添加三次（每次500ml，亦即一小时内添加1500ml），镍层厚度依旧无法高于110μ时4.6.5 当班不生产必须将加热器切至OFF，以防止A，B，C，D，M剂挥发，造成镍槽A，B，C，D，M剂比例不对4.7.1 金槽4.7.1.1 温度：85℃±3℃4.7.1.2 TCL-61浓度操作范围160～240ml/l控制点200ml/l4.7.1.3 Au浓度操作范围1.0～3.0g/l操作点2.04.7.1.4 换槽频率：Ni含量超过900ppm或Cu含量超过8ppm即可换槽4.7.1.5 TCL-61-M5添加公式：〖（200-化验值）/1000〗×520=添加量4.7.1.6 Au添加公式：〖（2.0-化验值）/0.683〗×520=添加量4.7.1.7 PH调整方式：每调升0.1，添加氨水150ml；每调降0.1，添加柠檬酸150g4.7.2 槽液浓度调整：4.7.2.1 生产1000SF则各槽药水添加量如下：脱脂槽ACL-007=1.5L，微蚀槽SPS=3.0kg，活化槽KAT-450=3.5L（Cu含量〈19ppm〉、4.0L（Cu含量20～49ppm）、4.5L（Cu含量50～79ppm）金槽TCL-61=2.5L，Au=94g4.7.2.2 依照化验数据作适当德调整补充，控制点为其操作范围之中心值。
ENIG培训资料(沉镍浸金)
如果遇特殊情况停电时，活化槽以后的板要走 完全流程，活化前的板取出水洗即可。
如果停线不生产，需要将镍槽温度降低到65度， 并且将自动添加系统关闭。
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未重新开缸时： 挂5块（18“×24”）铜板或相当尺寸磨板后的 拖缸板，其后接着挂生产板，进入正常生产阶 段。 停产24小时以上重新开线时要延时 15min～ 30min，才能进入正常生产阶段。
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问题描述
原因
常见问题处理 解决方法
2、镍厚不足
1、PH太低
1、调高pH值
2、温度太低
2、提高温度
3、拖缸板不足够 3、拖缸
4、镍缸超过4MTO 4、更换镍缸
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常温
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4、预浸
工艺流程介绍
预浸作用： 1、保持铜面新鲜状态，无氧化物存在。 2、维持活化槽中的酸度. 参数控制：
主要项目 H2SO4 时间
工艺范围 10 – 30 ml/l
30“
沉镍金
B、 启动循环泵循环 2 小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全去除为止（如有需要可加热至
40-50 度）
C、 排出硝酸液，并加水循环 10-20 分钟后，排放，至少更换两次以上。
D、 加纯水循环 10-20 分钟，并用 PH 试纸确认 PH 值在 4.5 以上，排放。如 PH 值未达到 4.5
以上则需要重复清洗
3、 酸洗 用于去除微蚀后铜面氧化物，增加与化学镍层的密着性。 操作条件：
硫酸（98%）
40-80ML/L
温度
室温
时间
1-3MIN
搅拌
摆动及循环搅拌
配制方法：
A、 加入纯水至槽体的 1/3
B、 加入硫酸
C、 充分搅拌到完全混合
D、 加纯水调整至液位
补充及更新：每一平米补充硫酸 2-5ML
每 1L 槽液处理 4-6 平米或铜含量达 2000PPM 时须换槽
2、 NAOH 溶液浸泡后洗净——3~5%NAOH 溶液加热至 50℃，4-6 小时循环后洗净 3、 加水至操作液位及升温——启动循环泵，管路试漏 4、 硝酸纯化——68%浓硝酸加水稀释 1 倍后，循环 2-3 小时，室温 12 小时以上浸渍 5、 水洗及中和——水洗 2 次以上，使用 PH 试纸确认 PH 为 4.5 以上 6、 最终杂质去除及纯水洗——干净吸水布料或无尘纸擦试过滤筒内洗净 7、 建浴 B、 挂架的洗净——用 3%硫酸浸渍 2 小时后洗净。 C、 金槽及各药液槽 1、 杂质去除及水洗 2、 3%NAOH 浸渍 4-8 小时后洗净 3、 加水后循环，管路试漏 4、 升温测试 5、 杂质去除，水洗 6、 3%硫酸循环 2 小时后，用纯水洗（金槽使用 20%柠檬酸） 7、 建浴
铜含量达 5PPM 或镍含量达 900PPM 时须更新
沉镍金流程
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一、什么是化学镀
化学镀是在金属的催化作用 下，通过可控制的氧化还原 反应产生金属沉积的过程。
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化学镀应具备的条件：
1、氧化还原电位应显著低于金属 还原电位； 2、溶液不产生自发分解，催化时 才发生金属沉积； 3、PH值、温度可以调节镀覆速度； 4、具有自催化作用； 5、溶液有足够寿命。
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镀液成分：
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第二部分
沉镍金原理及工艺流程
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一、沉镍金原理 催化 化学镀镍 浸金
（一）、催化(活化) • 作用：为化学镍提供催化晶体 • 反应式：Pd2++Cu Pd+Cu2+
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(二)、化学镍 • 作用：在钯的催化作用下，Ni2+在NaH2PO2的还
原条件下沉积在裸铜表面。当镍沉积覆盖钯催 化晶体时，自催化反应将继续进行，直至达到 所需之镍层厚度。
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3、铜浓度控制：
由于Cu2+ 对微蚀速率影响较大， 通常须将Cu2+的浓度控制在5-25g/l， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+ 浓 度。
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4、逆流水洗：
由于带出的微蚀残液，会导致铜 面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀 后水质和流量以及浸泡时间都须特别 考 虑 。否 则 ，预 浸 缸会 产 生太 多 的 Cu2+ ，继而影响钯缸寿命。所以，在 条件允许的情况下（有足够的排缸）， 微蚀后二级逆流水洗，之后再加入5% 左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗后 进入预浸缸。
1、微蚀药剂组成：
过硫酸钠Na2S2O8 硫酸H2SO4 H 作用： 酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微 粗糙化，增加铜与化学镍层的密着性。 沉镍金生产也有使用硫酸双氧水或酸性 过硫酸钾微蚀液来进行的。
PCB沉金工艺介绍
镀液中镍离子浓度不宜过高，镀液中镍离子 过多会降低镀液的稳定性，容易形成粗糙的 镀层，甚至可能诱发镀液瞬时分解，继而析 出海绵状镍。镍离子与次磷酸盐浓度的最佳 摩尔比应在0.4左右 B、还原剂 化学镀镍的主要成分，它能提供还原镍离 子所需要的电子。 在一定范围内镍沉积的反应速度与次磷酸 盐的浓度成正比，因而次磷酸盐的浓度直 接影响着反应的沉积速率，
锌、铅、镉、锑及某些有机或无机含硫化合物 如硫脲以及三氯化钼都是化学镀镍的催化剂毒 物，如含量很少时，对镀液有一定的稳定作用， 但若含量过高会使镀液失效导致镍不能沉积出 来。
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镍沉积速度影响因素
A B 温度 PH值
CDΒιβλιοθήκη 缸老化度（正常生产时老化度以MTO来衡量）
主盐（NiSO4）浓度
E
F
•
还原剂（NaH2PO2) 浓度
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•E、镀液应连续过滤，以除去溶液中的 固体杂质。镀液加热时，必须要有空气 搅拌或连续循环系统，使被加热的镀液 迅速扩散开。当槽内壁镀有镍层时，应 及时用硝酸（1:3)褪除,适当时可考虑加 热,但不可超过50OC, 以免污染空气。 •F、镀液寿命一般控制在4MTO（即Ni离 子添补量累积达到4倍开缸量），超过此 限主要问题是镍厚不足。
其含义是：
在裸铜面进行化学镀镍，然后化学浸金。
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四、沉镍金工艺的目的
• 沉镍金工艺既能满足日益复杂的PCB装配、 焊接的要求，又比电镀镍金的成本低，同 时还能对导线的侧边进行有效的保护，防 止在使用过程中产生不良现象。 AU Ni CU
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五、沉镍金工艺的用途
化学镍金镀层集可焊接、可接触导通，可打线、 可散热等功能于一身，是 PCB 板面单一处理却具 有多用途的湿制程。 化学镍的厚度一般控制在 4-5μm，其不但对铜面进行有效保护，防止铜的 迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有 良好的平整度。浸金的厚度一般控制在 0.050.1μm，其对镍面具有良好的保护作用，而且具 备很好的接触导通性能。
(完整版)沉镍金流程
达到所需之镍层厚度。
• 化学反应： Ni2+ +2H2PO2- +2H2O
Ni
+2HPO32-+4H++H2
• 副反应： 4H2PO2+2P+2H2O+H2
2HPO32-
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反应机理
• H2PO2- +H2O HPO32-+H++2H • Ni2++2H Ni+2H+ • H2PO2-+H OH-+P+H2O • H2PO2- + H2O HPO32-+H++H2
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2、操作条件：
Na2S2O8： H2SO4： Cu2+ ：
100±20g/l 20 ±10g/l 5~25g/l
温度：
30 ±2OC
时间：
1.5 ±0.5min
搅拌:摆动及药液循环搅拌或空气打气
槽材质:PVC或PP
加热器:石英或铁弗龙加热器
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3、铜浓度控制：
由于Cu2+对微蚀速率影响较大，通 常 须 将 Cu2+ 的 浓 度 控 制 在 5-25g/l ， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+浓 度。
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4、逆流水洗：
由于带出的微蚀残液，会导致铜 面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀 后水质和流量以及浸泡时间都须特别 考虑。否则，预浸缸会产生太多的 Cu2+，继而影响钯缸寿命。所以，在 条件允许的情况下（有足够的排缸）， 微蚀后二级逆流水洗，之后再加入5% 左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗后 进入预浸缸。
沉镍金工艺
沉镍金工艺-原理
反应机理：
Pd2+
Cu Pd
Cu Pd
Cu2+
活化Ni-P沉积源自Au+Ni = 4g/L Au Ni = 5g/L
Cu
Cu
Cu Ni-P
Cu Ni-P
pH = 4.4
Ni-P成长 化学镍
Ni2+
Au 沉积
化镍金层
pH = 4.8
沉镍金后图片
沉镍金工艺-常见品质不良
7.可焊性差
1、金面污染 2、水洗水（含后处理）水质差； 3、镍槽或金槽老化，使镀层有机杂质含量高； 4、镍厚不足或镍层发生原电池反应遭到腐蚀（黑垫）。
除 油：去除表面油渍，指纹，轻度氧化，清洁铜面。 微 蚀：粗化铜表面，增强镍铜层结合力。 酸 洗：调整铜面，改善SPS对半塞孔板的影响。 预 浸：清除铜面氧化，防止活化槽受污染。 活 化：在铜面上置换上一层钯，作化学镍反应催化剂。 后 浸：去除绿油面上多余钯，改善绿油面上金或渗镀等。 化学镍：自催化氧化还原反应，在铜层与金层间沉积上镍层，防止金层
思考
以下几种概念分别是什么？
沉金 化金 电金 镀金
金手指
硬金 软金
闪金
概念
沉金
沉金采用的是化学沉积的方法，通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀金层
电金
采用电镀的方式，将金盐溶于化学药水中，将电路板浸于电镀缸中并通电流，在铜面上生产镍金镀层。 在电镀过程中，由于金无法与铜皮直接起反应，所以会先镀上一层镍，然后再把金镀在镍上面，所以也称为电镀镍金。
沉镍金工艺
一、概述 二、流程 三、原理 四、常见品质不良
沉镍金工艺-概述
沉镍金技术详解
沉镍金生产操作技术一、流程及操作条件1、酸性清洁剂用于去除铜面轻度油脂及氧化物，使铜面清洁及增加润湿性操作条件：清洁剂80~120ml/L温度40-60℃时间3~7min过滤5~10umPP滤芯边疆过滤搅拌摆动及循环搅拌配制方法：A、加入纯水到槽体的2/3。
B、加入清洁剂C、充分搅拌至完全混合D、加纯水调整液位。
铜溶解速率：每小时约0.4微英寸。
补充及更新：每生产一平米补充清洁剂10ML/L每一升槽液处理4-6平米或铜含量达250PPM须更新。
2、微蚀用于使铜面微粗糙化，增加铜与化学镍层的密着性。
操作条件：SPS 80~120G/L硫酸15-35ML/L铜含量3-20G/L温度室温时间1~3MIN搅拌摆动、循环及打气搅拌配制方法：A、加入纯水至槽体的2/3B、加入硫酸及过硫酸钠C、充分搅拌到完全溶解D、加纯水调整液位补充及更新：每生产一平米须补充SPS15-25G铜含量达20G/L时须更新。
注意：温度越高咬蚀铜的速率就越快。
槽液的铜含量越高，咬蚀的速率就越慢。
3、酸洗用于去除微蚀后铜面氧化物，增加与化学镍层的密着性。
操作条件：硫酸（98%）40-70ML/L温度室温时间1-3MIN搅拌摆动及循环搅拌配制方法：A、加入纯水至槽体的2/3B、加入硫酸C、充分搅拌到完全混合D、加纯水调整至液位补充及更新：每一平米补充硫酸2-5ML每1L槽液处理4-6平米或铜含量达2000PPM时须换槽4、活化在铜面上析出一层钯，做为化学镍启始反应的触媒。
操作条件：活化剂80-120ML/L温度25-35℃处理时间1-4MIN过滤1~2UMPP滤芯过滤搅拌摆动及循环搅拌配制方法：A、加入纯水至槽体2/3B、加入活化剂并充分搅拌C、加纯水调整液位活化槽硝槽程序：A、加入30-40%的硝酸B、启动循环泵循环2小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全去除为止（如有需要可加热至40-50度）C、排出硝酸液，并加水循环10-20分钟后，排放，至少更换两次以上。
沉镍金制作流程范文
沉镍金制作流程范文沉镍金是一种具有高精度、高硬度、高抗磨损性和耐蚀性的金属材料，广泛应用于电子器件、机械工具和汽车零部件等领域。
沉镍金的制作流程主要包括镀液制备、金属基材准备、沉镍金层的成型和后处理等环节。
以下是一个关于沉镍金制作流程的详细介绍。
一、镀液制备1.选择合适的化学品：镀液通常由羧酸镍、硫酸镍、草酸钠、硼酸和一些添加剂组成。
这些化学品具有良好的镀液稳定性和金属沉镍层的特性。
2.准备盛装器皿：选择一种能耐受镀液的器皿，如玻璃或聚丙烯材料制成的容器。
将容器清洗干净，并确保无存留的杂质。
3.称量化学品：根据制定的镀液配方，按照比例称取所需化学品，并严格控制各组分的配比。
4.配制镀液：将称取的化学品逐一加入容器中，按照特定的操作流程进行搅拌和配制，使其充分溶解和混合，形成均匀的镀液。
二、金属基材准备1.选择合适的基材：沉镍金可用于镀液重金属基材，如钢、铜、铝等。
选用基材需要根据实际使用环境和需求来确定。
2.基材的表面处理：首先，将基材进行清洗，去除表面的油污和杂质。
然后，通过酸洗、电解去氧等工艺，处理基材表面，以提高沉镍金层与基材的结合力和附着力。
三、沉镍金层的成型1.工艺参数设定：根据具体的工艺要求和所制备镀液的特点，设置适当的工艺参数，如温度、pH值、电流密度等。
2.浸泡基材：将经过处理的金属基材浸泡入镀液中，然后在规定的时间内进行电解反应。
镀液中的阳极引入电流，从而在基材上形成沉镍金层。
3.调整电流和工艺参数：根据实际观察和测量，适时调整电流密度和工艺参数，以确保沉镍金层的成型质量。
同时，根据需要，可以进行多次电镀，以增加金属层的厚度。
四、后处理1.水洗：将沉镍金层的基材进行水洗，以去除残留的镀液和杂质。
2.烘干：将水洗后的基材进行烘干处理，以去除水分。
3.烧结：为提高沉镍金层的致密性和硬度，将烘干的基材进行烧结处理，以达到金属层充分结合的目的。
4.研磨和抛光：对烧结后的沉镍金层进行研磨和抛光，以提高表面光洁度和平整度。
化金工艺
化学镍金工艺讲座pcb 技术2010-05-20 09:43:11 阅读69 评论0 字号：大中小订阅化学镍金工艺讲座一、概述化学镍金又叫沉镍金，业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold) 又称为沉镍浸金.PCB 化学镍金是指在裸铜面上化学镀镍，然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺.它既有良好的接触导通性，而且具有良好的装配焊接性能，同时它还可以同其它表面涂覆工艺配合使用.随着日新月异的电子业的民展，化学镍金工艺所显出的作用越来越重要.二、化学镍金工艺原理2.1 化学镍金催化原理2.1.1 催化作为化学镍金的沉积，必须在催化状态下，才能发生选择性沉积.Ⅷ族元素及Au 等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体.铜原子由于不具备化学镍沉积的催化晶种的特性，所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种.2.1.2 钯活化剂PCB 业界大都使用PdSO4 或PdCl2 作为化学镍前的活化剂在活化制程中，其化学反应如下：Pd2++Cu→Pd+Cu2+2.2 化学镍原理2.1.3 化学镍在钯(或其它催化晶体)的催化作用下，Ni2+被NaH2PO2 还原沉积在裸铜表面.当镍沉积覆盖钯催化晶体时，自催化反应将继续进行，直到达到所需要之镍层厚度.2.1.4 化学反应在催化条件下，化学反应产生镍沉积的同时，不但伴随着P 的析出，而且产生氢气的逸出.主反应：Ni2++2H2PO2- +2H2O→N i+2HPO32- +4H++H↑2副反应：4H2PO2- →2HPO32 --+2P+2 H2O+H22.1.5 反应机理H2PO2- +H2O→H++HPO32 -+2HNi2++2H→Ni+2H+H2PO2- +H→H2O+OH -+PH2PO2- +H2O→H++HPO32 -+H2↑2.1.6 作用化学镍的厚度一般控制在3~5μm，其作用同金手指电镀镍一样，不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度.在镀件浸金保护后，不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条)，同时还可以避免金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口.2.3 浸金原理2.4 浸金是指在活性镍表面，通过化学置换反应沉积薄金.化学反应：2Au(CN)2- +Ni→2Au+Ni2++4CN -2.5 作用浸金的厚度一般控制在0.05~0.1 μm，对镍面具有良好的保护作用，而且具备很好的接触导通性能.很多需按键接触的电子器械(如手机、电子字典)，都采用化学浸金来保护镍面.三、化学镍金工艺流程2.1.7 工艺流程简介作为化学镍金流程，只要具备 6 个工作站就可满足其生产要求.3~7min1~2min0.5~4.5min2~6min20~30min7~11min除油微蚀预浸活化沉镍沉金2.6 工艺控制2.1.8 除油缸一般情况，PCB 沉镍金采用酸性除油剂来处理制板，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. 它应当具备不伤Soider Mask( 绿油)，低泡型易水洗的特点.除油缸之后通常为二级市水洗，如果水压不稳定或经常变化，则将逆流水洗设计为三及市水洗更佳.2.1.9 微蚀缸微蚀的目的在于清洁铜面氧化及前工序遗留残渣，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：20~50ml/L沉镍金生产也有使用硫酸双氧水或酸性过硫酸钾微蚀液来进行的.由于铜离子对微蚀速率影响较大，通常须将铜离子的浓度控制有5~25g/L ，以保证微蚀速率处于0.5~1.5 μm，生产过程中，换缸时往往保留1/5~1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的铜离子浓度，也有使用少量氯离子加强微蚀效果.另外，由于带出的微蚀残液，会导致铜面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀后水质和流量以及浸泡时间都须特别考虑.否则，预浸缸会产生太多的铜离子，继而影响钯缸寿命.所以，在条件允许的情况下(有足够的排缸)，微蚀后二级逆流水洗之后，再加入5%左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗之后进入预浸缸.2.7 预浸缸预浸缸在制程中没有特别的作用，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.理想的预浸缸除了Pd 之外，其它浓度与活化缸一致.实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸作预浸剂，盐酸把钯活化系列采用盐酸作预浸剂，也有使用铵盐作预浸剂(PH 值另外调节).否则，活化制程失去保护会造成钯离子活化液局部水解沉淀.2.8 活化缸活化的作用是在铜面析出一层钯，作为化学镍起始反应之催化晶核. 其形成过程则为Pd 与Cu 的化学置换反应.从置换反应来看，Pd 与Cu 的反应速度会越来越慢，当Pd 与Cu 完全覆盖后(不考虑浸镀的疏孔性)，置换反应即会停止，但实际生产中，人们不可能也不必要将铜面彻底活化(将铜面完全覆盖).从成本上讲，这会使Pd 的消耗大幅大升.更重要的是，这容易造成渗镀等严重品质问题.由于Pd 的本身特性，活化缸存在着不稳定这一因素，槽液中会产生细微的(5m 滤芯根本不可能将其过滤)钯颗粒，这些颗粒不但会沉积在PCB 的Pad 位上，而且会沉积在基材、绿油以及缸壁上.当其积累到一定程度，就有可能造成PCB 渗镀以及缸壁发黑等现象.影响钯缸稳定性的主要原因除了药水系列不同之外，钯缸控制温度和钯离子浓度则是首要考虑的问题.温度越低，钯离子浓度越低，越有利于钯缸的控制.但不能太低，否则会影响活化效果，引起漏镀发生. 通常情况下，钯缸温度设定在20~30 ℃，其控制范围应在±1℃，而钯离子浓度则控制在20~40ppm ，至于活化效果，则按需要选取适当的时间.当槽壁及槽底出现灰黑色的沉积物，则需硝槽处理.其过程为：加入1：1 硝酸，启动循环泵 2 小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全除去为止.适当时可考虑加热，但不可超过50℃，以免空气污染. 另外，也有人认为活化带出的钯离子残液在水洗过程中会造成水解，从而吸附在基材上引起渗镀，所以，应在活化逆流水洗之后，多加硫酸或盐酸的后浸及逆流水洗的制程.事实上，正常情况下，活化带出的钯离子残液体，在二级逆流水洗过程中可以被洗干净.吸附在基材上的微量元素，在镍缸中不足以导致渗镀的出现.另一方面，如果说不正常因素导致基材吸附大量活化残液，并不是硫酸或盐酸能将其洗去，只能从根源去调整钯缸或镍缸. 增加后浸及逆流水洗，其作用只是避免水中Pd 含量太多而影响镍缸. 需要留意的是，水洗缸中少量的Pd 带入镍缸，并不会对镍缸造成太大的影响，所以不必太在意活化后水洗时间太短，一般情况下，二级水洗总时间控制在1~3min 为佳.尤其重要的是，活化后水洗不可使用超声波装置，否则，不但导致大面积漏镀，而且渗镀问题依然存在.2.9 沉镍缸化学沉镍是通过Pd 的催化作用下，NaH2PO2 水解生成原子态H，同时H 原子在Pd 催化条件下，将镍离子还原为单质镍而沉积在裸铜面上.作为化学沉积的金属镍，其本身也具备催化能力.由于其催化能力劣于钯晶体，所以反应初期主要是钯的催化作用在进行.当镍的沉积将钯晶体完全覆盖时，如果镍缸活性不足，化学沉积就会停止，于是漏镀问题就产生了.这种渗镀与镍缸活性严重不足所产生的漏镀不同，前者因已沉积大约20μ"的薄镍，因而漏镀Pad 位在沉金后呈现白色粗糙金面，而后者根本无化学镍的沉积，外观至发黑的铜色.从化学镍沉积的反应看出，在金属沉积的同时，伴随着单质磷的析出. 而且随着PH 值的升高，镍的沉积速度加快的同时，磷的析出速度减慢，结果则是镍磷合金的P 含量降低.反之，随着PH 值的降低，镍磷含金的P 含量升高.化学镍沉积中，磷含量一般在7~11% 之间变化.镍磷合金的抗蚀性能优于电镀镍，其硬度也比电镀镍高.在化学沉镍的酸性镀液中，当PH6 时，镀液很容易产生Ni(OH)2 沉淀.所以一般情况，生产中PH 值控制在 4.5~5.2 之间.由于镍沉积过程产生氢离子(每个镍原子沉积的同时释放 4 个氢离子)，所以生产过程中PH 的变化是很快的，必须不断添补碱性药液来维持PH 值的平衡.通常情况下，氯水和氢氧化钠都可以用于生产维持PH 值的控制，两者在自动补药方面差别不大，但在手动补药时就应特别关注.加入氨水时，可以观察到蓝色镍氨络离子出现，随即扩散时蓝色消失，说明氨水对化学镍是良好的PH 调整剂.在加入氢氧化钠溶液时，槽液立即出现白色氢氧化镍沉淀粉末析出，随着药水扩散，白色粉末在槽液的酸性环境下缓慢溶解.所以，当使用氢氧化钠溶液作为化学镀的PH 调整剂时，其配制浓度不能太高，加药时应缓慢加入.否则会产生絮状粉末，当溶解过程未彻底完成前，絮状粉末就会出现镍的沉积，必须将槽液过滤干净后，才可以重新开始生产.在化学镍沉积的同时，会产生亚磷酸盐(HPO32-) 的副产物，随着生产的进行，亚磷酸盐浓度会越来越高，于是反应速度受生成物浓度的长高而抑制，所以镍缸寿命末期与初期的沉积速度相差1/3 则为正常现象.但此先天不足可采用调整反应物浓度方式予以弥补，开缸初期Ni2+浓度控制在 4.60g/L ，随着MTO 的增加Ni2+浓度控制值随之提高，直至 5.0g/L 停止.以维持析出速度及磷含量的稳定，以确保镀层品质.影响镍缸活性最重要的因素是稳定剂的含量，常用的稳定剂是Pb(CH3COO)2 或硫脲，也有两种同时使用的.稳定剂的作用是控制化学沉镍的选择性，适量的稳定剂可以使活化后的铜面发生良好的镍沉积，而基材或绿油部分则不产生化学沉积.当稳定剂含量偏低时，化学沉镍的选择性变差，PCB 表面稍有活性的部分都发生镍沉积，于是渗镀问题就发生了.当稳定剂含量偏高时，化学沉积的选择性太强，PCB 漏铜面只有活化效果很好的铜位才发生镍沉积，于是部分Pad 位出现漏镀的现象.镀覆PCB 的装载量(以裸铜面积计)应适中，以0.2~0.5dm2/L 为宜. 负载太大会导致镍缸活性逐渐升高，甚至导致反应失控；负载太低会导致镍缸活性逐渐降低，造成漏镀问题.在批量生产过程中，负载应尽可能保持一致，避免空缸或负载波动太大的现象.否则，控制镍缸活性的各参数范围就会变得很窄，很容易导致品质问题发生.镀液应连续过滤，以除去溶液中的固体杂质.镀液加热时，必须要有空气搅拌和连续循环系统，使被加热的镀液迅速传播.当槽内壁沉积镍层时，应该及时倒缸(将药液移至另一备用缸中进行生产)，然后用25%~50%(V/V) 的硝槽进行褪除，适当时可考虑加热,但不可超过50 ℃.至于镍缸的操作控制，在温度方面，不同系列沉镍药水其控制范围不同.一般情况下，镍缸操作范围86±5℃，有的药水则控制在81±5℃. 在生产中，具体设定根据试板结果来定，不同型号的制板，有可能操作温度不同.通常一个制板的良品操作范围只有±2℃，个别制板也有可能小于±1℃.在浓度控制方面，采用对Ni2+的控制来调节其它组分的含量，当Ni2+浓度低于设定值时，自动补药器开始添加一定数量的药水来弥补所消耗的Ni2+，而其它组分则依据Ni2+ 添补量按比例同时添加.镍层的厚度与镀镍时间呈线性关系.一般情况下，200μ"镍层厚度需镀镍时间28min，150μ"镍层百度需镀镍时间21min 左右.由于不同的制板所需的活性不同，为减轻镍缸控制的压力(即增大镍缸各参数的控制范围)，可以考虑采用不同的活化时间，例如正常生产Pd 缸有一个时间，容易渗镀的制板另设定活化时间.这样一来，则可以组合成六个程序来进行生产.需要留意的是，对于多程序生产，应当遵循一个基本原则，就是所有程序飞巴的起始位置必须保持一致，否则连续生产中切换程序容易造成过多的麻烦.镍缸的循环量一般设计在5~10turn over( 每小时)，布袋式过滤应优先选择考虑.摇摆通常都是前后摆动设计，但对于laser 盲孔板，镍缸和金缸设计为上下振动为佳.2.10沉金缸置换反应形式的浸金薄层，通常30 分钟可达到极限厚度.由于镀液Au 的含量很低，一般为1~2g/L，溶液的扩散速度影响到大面积Pad 位与小面积Pad 位沉积厚度的差异.一般来说，独立位小Pad 位要比大面积Pad 位的金厚度高100% 也属正常现象.对于PCB 的沉金，其金面厚度也会因内层分布而相互影响，其个别Pad 位也会出较大的差异.通常情况下，沉金缸的浸镀时间设定在7~11 分钟，操作温度一般在80~90 ℃，可以根据客户的金厚要求，通过调节温度来控制金厚.需要留意的是，金缸容积越大越好，不但其Au 浓度变化小而有利于金厚控制，而且可以延长换缸周期.为了节省成本，金缸之后需加装回收水洗，同时也可减轻对环境的污染.回收缸之后，一般都是逆流水洗.四、关于生产线的设计2.1.10沉镍金自动线0.6排缸从生产线的角度来看，排缸数量越少越好，一方面可以减少不必要的天车运行距离和时间，另一方面，还可以节省投资成本以及占地空间. 关于排缸的顺序，一般情况应从产能、滴水污染、天车运行及操作方便等几个因素来考虑.镍缸由于保养费时，所以应当排放一备用缸.对于每天大约3KSF 产能的生产线，设计一台天车则可以满足生产，建议排缸顺序如下：(1)上下料、(2)(3)(4) 三级逆流水洗、(5)回收、(6)金缸、(7)(8) 二级逆流水洗、(9)(10) 双架位镍缸、(11)(12) 备用双架位镍缸、(13)(14) 二级逆流水洗、(15) 活化缸、(16) 预浸缸、(17)(18) 二级逆流水洗、(19) 酸洗缸、(20)(21) 二级逆流水洗、(22)微蚀缸、(23) (24)(25) 三级逆流水洗、(26)除油缸对于每天大约 4.5 KSF 产能的生产线，需设计两台天车来满足生产需求，建议排缸顺序如下：(1)上下料、(2)(3)(4) 三级逆流水洗、(5)回收、(6) (7) 双架位金缸、(8) (9)二级逆流水洗、(10) (11)(12) 三架位镍缸、(13)(14) (15) 备用三架位镍缸、(16) 除油缸、(17)(18) (19) 三级逆流水洗、(20)微蚀缸、(21)(22) 二级逆流水洗、(23)酸洗缸、(24)(25) 二级逆流水洗、(26) 预浸缸、(27)活化缸、(28)(29) 二级逆流水洗对于每天大约6KSF 的生产数，只需将三架位镍缸改为四架位镍缸即可.对于更大产能的生产线，则应考虑将缸的宽度和深度以及长度加大，以提高每架板的挂板数量.2.11挂板设计关于挂窗尺寸，一般考虑最大板横挂.如18"×24"板则将24"边打横挂入，否则药水在板面滑落时间比横挂增加30%以上.因此，镍缸的有效宽度和有效深度一般为26"×21"左右，其它缸则参考镍缸的挂板空间.这样的设计，可以避免镍缸太深而导致药水交换不佳等问题.同时小尺寸生产则可以挂两排，以增加产量和弥补镍缸负载的不足.关于挂具的设计，应最大限度减少挂具在药液中浸泡的面积，降低药水带出以及挂具上沉积镍金的问题.同时，硝挂具一般采用王水，其操作的困难度较大，所以也应考虑保养的方便.建议使用PP 夹板，每个挂具挂板15~20 块，每块隔板的厚度以10mm 为佳.顶部以316 不锈钢定夹板，下边以铁弗龙包胶U 型相框来固定挂板.2.12缸体材质由于镍缸和金缸操作温度在80~90 ℃，所以缸体不但须耐高温，而且须不易渗漏.所以一般使用316 不锈钢做镍缸，缸壁最好采用镜面抛光.金缸一般使用耐热PP 或不锈钢内衬铁弗龙.其它缸采用普通PP 材质即可.对于镍缸，如果仅生产单双面板，也可考虑使用耐热PP 材质.但对于盲孔板，由于布线复杂，沉镍金生产过程中，线路间有可能出现相互影响而易产生漏镀，所以镍缸操作比单、双面板要高出5℃左右，甚至达到90℃以上.对采用PP 材质的镍缸，不可避免产生大量的镍沉积在缸底，给操作带来很多问题.所以，镍缸及其缸内附件，包括加热和打气系统，如果使用不锈钢材质，则能够通过正电保护抑制上镍，不但使用镍缸操作变得容易，而且在成本方面避免不必要的浪费.2.13程序沉镍金生产，往往不可能只有一两种制板生产.由于每一种制板都有可能需要不同的活性，所以沉镍金生产线，最好有四个以上的程序段，来满足不同的生产需求.2.1.11前后处理设备0.7前处理由于沉镍金生产中"金面颜色不良"问题，通过调整系统活性以及加强微蚀速度等方式，虽然有时会凑效，但常常既费时又费力，而且这些措施很不安全，稍不注意就产生另一种报废.所以，在有条件的情况下，另设计一条水平线作为前处理，通过增加制程来拓宽沉镍金参数范围的控制.磨刷→水洗→微蚀→水洗→干板磨刷：通常采用500-1000# 尼龙刷辘，在喷水装态下清洁铜面，以除去绿油工序残留的药液以及轻度的冲板不净剩余残渣.如果绿油工序制程稳定，或出现问题的可能性很小，则磨刷这个制程不需要设计.微蚀：通常使用80-120g/L 的过硫酸钠与5%的硫酸配制槽液，通过调节温度，使微蚀率控制在1μm左右，它的作用是清洁铜面.去除前工序(主要指绿油)残留在板面的药水渍或严重氧化等铜面杂物，防止沉镍金出现由前工序引起的甩镍、金面颜色不良、渗镀等问题.需要注意的是，前处理若使用了水平微蚀剂，沉镍金制程中的微蚀缸仍需保留，但微蚀率达到0.5 μm即可，否则易造成铜厚不足的问题.2.14后处理由于沉镍金表面正常情况下光洁度和平整度很好，所以轻微的金面氧化或水渍都会使金面颜色变得很难看.而沉镍金生产线纵然控制到最佳，也只能杜绝金面氧化，对于烘干缸因水珠而遗留的水渍实在是无能为力.高压水洗机不但可以有效地清洗板面残留药水，防止金面氧化，而且干板过程有风力将水珠吹走，完全避免残留水珠而造成的水渍问题. 也有人在高压水洗机前加一段2%的酸洗段，以洗去因金缸后造成的金面氧化.这也是事后补救的一种可取的方法.因为金面残留的药水在短短的水洗过程中造成金面氧化，那说明它对金面的攻击作用是远远大于2%的盐酸或硫酸，而且水平酸洗过程也不足十秒，之后又有高压水洗和干板，其对于镍金面的影响应该可以忽略不计.但是，有的客户明确提出而且强烈反对沉金板酸洗，那也是没有办法的事，客户是上帝，他不喜欢的事最好别做.2.1.12循环过滤泵、加热及打气装置0.8循环过滤泵为保持槽液有一定的循环效果，除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加装循环泵，除镍缸之外以上各缸还需加装过滤器，通过5μm 滤芯来过滤槽液.对于镍缸其循环不但要求均匀，有利于药液扩散和温度扩散，而且不能流速太快而影响化学镍的沉积，通常其循环量6-7turn over 为佳. 同时镍缸还需过滤，以除去槽液中杂物.由于棉芯容易上镍，所以应首先考虑布袋式过滤系统.关于镍缸的溢流问题，由主缸流入副缸，更有利于药水扩散和温度平衡.2.15加热装置除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加热系统，除镍金之外，均可使用石英或铁弗龙加热器.对于镍缸，最好采用不锈钢加热交换管，且须外接下电保护.因为自动补药器是在副缸加药，所以须留意加药口不可正对副缸中的加热器.2.16打气装置微蚀和镍缸的主副槽以及各水洗缸都应加装打气系统.生产时通常是除油后第一道水洗、镍缸主槽、及镍缸后水洗处于打气关闭状态.对于镍缸，每一根加热管下方都应该保持强力打气状态.2.1.13接口设备沉镍金生产线的周边附属设施中，首先需要的是DI 水机，各药水缸配槽以及活化、沉镍、金回收之后的水洗缸，都需要使用DI 水.有的厂采用中央DI 水处理，半管道接入沉金线，那则是最理想的设计. 在生产过程中，由于活化缸和微蚀缸对温度要求很严格，所以应当购置冷水机来控制槽液温度.对于镍缸，有的人嫌降温过程太慢(由操作温度降至50℃以下)，将冷水管(临时管道)接入镍缸，这也是充分利用现有资源的好方法.由于镍缸硝槽时使用硝酸数量较大，而且不便重复利用，所以，在镍缸底部连接一备用硝酸槽，通过一个抽水马达(须耐硝酸)以及换向阀，将硝酸抽到所需的槽中.须留意的是，管理槽(贮存硝酸)的容积要大于镍缸20-50%.沉镍金周边设施除DI 水机、冷水机及管理槽，还须将生产线污浊空气抽出，送往化气塔净化.同时，生产线最好也加装送风装置，以保持操作环境的空气新鲜.五、工序常见缺陷分析2.17漏镀2.1.14主要原因体系活性(镍缸及钯缸)相对不足；铅、锡等铅面污染.2.1.15问题分析漏镀的成因在于镍缸活性不能满足Pad 位的反应势能，导致沉镍化学反应中途停止，或者根本未沉积金属镍.漏镀的特点是：如果一个Pad 位漏镀，与其相连的所有Pad 位都漏镀.出现漏镀问题，首先须区分是否由外界污染板面所致.若是，将该板进行水平微蚀或采用磨板方式除去污染.影响体系活性的最主要因素是镍缸稳定剂浓度，但由于难以操作控制，一般不采取降低稳定剂浓度来解决该问题.影响体系活性的主要因素是镍缸温度.升高镍缸温度，一定有利于漏镀的改善.如果不考虑外部环境以及内部稳定性，无限度的升高镍缸温度，应该能解决漏镀问题.影响体系活性的次要因素是活化浓度、温度和时间.延长活化的时间或提高活化浓度和温度，一定有利于漏镀的改善.由于活化的温度和浓度太高会影响钯缸的稳定性，而且会影响其它制板的生产，所以，在这些次要因素中，延长时间是首选改善措施.镍缸的PH 值、次磷酸钠以及镍缸负载，都会影响镍缸的活性，但其影响程度较小；而且过程缓慢.所以不宜作为改善漏镀问题的主要方法.2.18渗镀2.1.16主要原因体系活性太高外界污染或前工序残渣2.1.17问题分析渗镀的主要成因在于镍缸活性过高导致选择性太差，不但使铜面发生化学沉积，同时其它区域(如基材、绿油侧边等)也发生化学沉积，造成不该出现沉积的地方沉积化学镍金.出现渗镀问题，首先须区分是否由外界污染或残渣(如铜、绿油等)所致.若是，将该板进行水平微蚀或其它的方法去除.升高稳定剂浓度，是改善体系活性太高的最直接的方法，但是，同漏镀问题改善一样，因难以操作控制而不宜采用.降低镍缸温度是改善渗镀最有效的方法.理论上，无限度的降低温度，可以彻底解决渗镀问题.降低钯缸温度和浓度，以及减少钯缸处理时间，可以降低体系活性，有效地改善渗镀问题.镍缸的PH 值、次磷酸钠以及镍缸负载，降低其控制范围有利于渗镀的改善，但因其影响较小而且过程缓慢，不宜作为改善渗镀问题的主要方法.因操作不当导致钯缸或镍缸产生悬浮颗粒弥漫槽液，则应采取过滤或更新槽液来解决.2.19甩金2.1.18主要原因镍缸后(沉金前)造成镍面钝化镍缸或金缸杂质太多2.1.19问题分析金层同镍层发生分离，说明镍层同金层的结合力很差，镍面出现异常而造成甩金.镍面出现钝化，是造成甩金出现的最主要因素.沉镍后在空气中暴露时间过长和水洗时间过长，都会造成镍面钝化而导致结合力不良，当然，水洗的水质出现异常，也有可能导致镍层钝化.至于镍缸或金缸是否为甩金出现的主要原因，可在实验室烧杯中做对比实验来确定，若是，则更换槽液.2.20甩镍0.9主要原因铜面不洁或活化后钯层表面钝化镍缸中加速剂失衡。
016化学镍金作业指导书解析
莆田市佳宜电子文件编号JY-WI-016作业指导书版本 2.0标题: 化学镍金操作指引页码1/11一、目的：标准操作,维护品质.二、适用范围：适用于生产各种需要沉镍金的产品三、设备、工具及物料化学镍金线、清洗机、铁氟龙线.珠粒、周转盆、水盆、产品、化学镍金系列药水、手指套四、作业环境：温度：室温。
地面要求：无积水、无杂物空气要求：空气流通良好，无刺激性气味五、职责：工程部负责标准制作，生产部负责按标准要求操作，品管部负责监控。
六、内容6.1.工艺流程刷板→检查→预备工作→穿板→酸洗→双水洗→微蚀→双水洗→预浸→活化→双水洗→后浸→水洗→化镍→双水洗→化金→金回收→水洗→热水洗→卸板→放入水盆→烘干检查→生产完后关机6.2 刷板：刷轮 800#，1000#，每天进展刷幅测试，刷幅要求 0.8-1.2CM.6.3检查：全检铜刷板，板面无压坑，皱折，胶点，油污，手指印的合格，否则为不合格。
合格板才能进入沉金，不合格退回上工序或处理成为合格板。
6.4预备工作：1、设备点检〔具体见点检表〕2、更换每个药水缸后的第一道水洗，并将水加满3、补加各药缸液位，翻开加热器及过滤泵，通知化验室对药水进展分析且准时补加4、检查各药缸温度是否在工艺范围内.6.5穿板：穿板时必需将手指全部戴上手指套，穿板张数一挂不超过20PNL，且必需用珠粒隔开6.6检查：检查是否穿好。
制定日期核准日期6.7酸洗：除去板面氧化。
A.工艺参数操作条件范围推举值硫酸4-6％5％温度28-32℃30℃时间1-3min 2min分析频率 1 次/2 天B.配制 150 升槽液的程序：①开缸体积150L 开缸浓度：硫酸5%。
②清洗干净缸体，缸体内不能有任何灰尘杂物。
③向槽里参加 1/2 缸体的去离子水。
④参加 7.5L 硫酸。
⑤用去离子水补充到操作体积并开启过滤泵混匀。
⑥加热至要求值，分析补加。
C.酸洗缸保养：①每生产100±10m2补加一次，每次补加 0.5L 硫酸。
化学镍金工艺探讨
一、工艺简介沉金工艺之目的的是在印制线路表面上沉积颜色稳定，光亮度好，镀层平整，可焊性良好的镍金镀层。
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）。
二、前处理沉金前处理一般有以下几个步骤：除油（30%AD-482），微蚀（60g/InaPS,2%H2SO4）,活化（10%Act-354-2），后浸（1%H2S04）。
以除去铜面氧化物，并在铜面沉钯，以作沉镍活化中心。
其中某个环节处理不好，将会影响随后的沉镍和沉金，并导致批量性的报废。
生产过程中，各种药水必须定期分析和补加，控制在要求范围内。
较重要的比如：微蚀速率应控制在“25U—40U”，活化药水铜含量大于800PPM时必须开新缸，药水缸的清洁保养对联PCB的品质影响也较大，除油缸，微蚀缸，后浸缸应每周换缸，各水洗缸也应每周清洗。
三、沉镍沉镍药水的主要成分为Ni2+(5.1-5.8g/1)和还原剂次磷酸钠（25-30g/1）以及稳定剂，由于化学镍对药水成分范围要求比较严格，在生产过程中必须每班分析化验两次，并依生产板的裸铜面积或经验补加Ni2还原剂，补加料时，应遵循少量，分散多次补料的原则，以防止局部镀液反应剧烈，导致镀液加速老化，PH值，镀液温度对镍厚影响比较大，镍药水温度抄袭控制在85℃-90℃。
PH在5.3-5.7,镍缸不生产时，应将镍缸温度降低至70℃左右，以减缓镀液老化，化学镍镀液对杂质比较敏感，很多化学成分对化学镍有害，可分为以下几类：抑制剂：包括Pb.Sn..Hg.Ti.Bi(低熔点的重金属)，有机杂质包括S2，硝酸及阴离子润湿剂。
所有这些物质都会降低活性，导致化学镀速度降低并漏镀，严惩时，会导致化学镀镍工艺完全停止。
有机杂质：包括：除以上所提到的有机的稳定剂以外，还有塑料剂以及来自于设备和焊锡的杂质。
尽管可通过连续镀清除一部分杂质，但不能完全清除。
不稳定剂：包括Pd和少量的铜，这两种成分造在化学镍不稳定，使镀层粗糙，而且过多地镀在槽壁及加热器上。
化学沉镍金部分
化学沉镍金部分发布时间：2009-03-23 点击量:788化学沉镍金部分本公司EC-303系列为弱酸性镍/磷合金化学镍镀液，具有如下特性：1、镀层磷含量稳定，镀层组成Ni93±1% P 7±1% 。
2、适用于PCB/FPC沉镍金，FPC沉镍金时仅镍缸参数有所不同。
3、操作温度范围宽，对绿油攻击极小。
4、槽液稳定，管理简易方便，镍槽可使用自动加药装置。
5、化学镍沉积速率稳定：PCB一般为10～13um/hr，FPC一般为8～11 um/hr。
一、生产中前后制程对化学沉镍金的影响1、板材：特殊板材吸附钯能力特强，在水洗不足或镍缸活性较强时，易出现渗镀现象。
如一些无卤素单面板材，孔及背面易上镍金。
一般采用过毒钯液处理或适当降低镍缸活性做板，即可避免。
2、钻孔：钻孔进、退刀速率控制不良，钻咀刀锋前缘有损坏，导致钻孔后孔壁太粗糙，则化镍金时N-PTH孔易上镍金。
3、图形制作/图形电镀：在线路制作工序，因板面显影不良易导致图形电镀时板面粗糙、发白。
此类缺陷是电镀铜后夹在铜层下面，经表面处理无法去除，而在化镍金时镍层无法掩盖此缺陷，最终的结果直接导致报废。
图形电铜面本身颗粒、针孔、发白、子弹孔等问题在化镍金时亦会呈现类似问题。
4、蚀刻/退锡：蚀刻不净问题，在化镍金时可能会长胖或架桥，或N-PTH孔上镍金；有NPTH孔的化镍金板在蚀刻后、退锡前需做毒钯处理，否则NPTH孔容易上Ni/Au；剥锡不净问题，在化镍金时可能会出现白点或露铜甚至甩镍金现象。
5、丝印阻焊油：渗油（干绿油）、显影不净（感光绿油）等常见问题，在化镍金时极易出现发白、漏镀或甩镍金；油墨烘烤不够，曝光能量过低或者油墨厚度低于15um，在化镍金后极易出现掉油，油墨起泡。
曝光菲林上有垃圾时，化镍金后防焊油墨会点状上镍金。
若显影液残留板面未处理干净则化镍金时容易出现白点与阴阳色问题。
6、化镍金前处理的刷磨：①．最好使用800#以上或1000#、1200#磨辘细磨，磨辘太粗磨痕太深，化镍金时，金面可能会粗糙或发白，同时也会伤及阻焊油与保护膜，刷磨太轻太浅，则达不到应有的效果。
化金工艺
化学镍金工艺讲座pcb技术2010-05-20 09:43:11 阅读69 评论0 字号：大中小订阅化学镍金工艺讲座一、概述化学镍金又叫沉镍金，业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold)又称为沉镍浸金.PCB化学镍金是指在裸铜面上化学镀镍，然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺.它既有良好的接触导通性，而且具有良好的装配焊接性能，同时它还可以同其它表面涂覆工艺配合使用.随着日新月异的电子业的民展，化学镍金工艺所显出的作用越来越重要.二、化学镍金工艺原理2.1 化学镍金催化原理2.1.1 催化作为化学镍金的沉积，必须在催化状态下，才能发生选择性沉积.Ⅷ族元素及Au等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体.铜原子由于不具备化学镍沉积的催化晶种的特性，所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种.2.1.2 钯活化剂PCB业界大都使用PdSO4或PdCl2作为化学镍前的活化剂在活化制程中，其化学反应如下：Pd2++Cu→Pd+Cu2+2.2 化学镍原理2.2.1 化学镍在钯(或其它催化晶体)的催化作用下，Ni2+被NaH2PO2还原沉积在裸铜表面.当镍沉积覆盖钯催化晶体时，自催化反应将继续进行，直到达到所需要之镍层厚度.2.2.2 化学反应在催化条件下，化学反应产生镍沉积的同时，不但伴随着P的析出，而且产生氢气的逸出.主反应：Ni2++2H2PO2-+2H2O→N i+2HPO32-+4H++H2↑副反应：4H2PO2-→2HPO32--+2P+2 H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O→H++HPO32-+2HNi2++2H→Ni+2H+H2PO2-+H→H2O+OH-+PH2PO2-+H2O→H++HPO32-+H2↑2.2.4 作用化学镍的厚度一般控制在3~5μm，其作用同金手指电镀镍一样，不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度.在镀件浸金保护后，不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条)，同时还可以避免金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口.2.3 浸金原理2.3.1 浸金是指在活性镍表面，通过化学置换反应沉积薄金.化学反应：2Au(CN)2-+Ni→2Au+Ni2++4CN-2.3.2 作用浸金的厚度一般控制在0.05~0.1μm，对镍面具有良好的保护作用，而且具备很好的接触导通性能.很多需按键接触的电子器械(如手机、电子字典)，都采用化学浸金来保护镍面.三、化学镍金工艺流程3.1 工艺流程简介作为化学镍金流程，只要具备6个工作站就可满足其生产要求.3~7min1~2min0.5~4.5min2~6min20~30min7~11min除油微蚀预浸活化沉镍沉金3.2 工艺控制3.2.1 除油缸一般情况，PCB沉镍金采用酸性除油剂来处理制板，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.它应当具备不伤Soider Mask(绿油)，低泡型易水洗的特点.除油缸之后通常为二级市水洗，如果水压不稳定或经常变化，则将逆流水洗设计为三及市水洗更佳.3.2.2 微蚀缸微蚀的目的在于清洁铜面氧化及前工序遗留残渣，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：20~50ml/L沉镍金生产也有使用硫酸双氧水或酸性过硫酸钾微蚀液来进行的.由于铜离子对微蚀速率影响较大，通常须将铜离子的浓度控制有5~25g/L，以保证微蚀速率处于0.5~1.5μm，生产过程中，换缸时往往保留1/5~1/3缸母液(旧液)，以保持一定的铜离子浓度，也有使用少量氯离子加强微蚀效果.另外，由于带出的微蚀残液，会导致铜面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀后水质和流量以及浸泡时间都须特别考虑.否则，预浸缸会产生太多的铜离子，继而影响钯缸寿命.所以，在条件允许的情况下(有足够的排缸)，微蚀后二级逆流水洗之后，再加入5%左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗之后进入预浸缸.3.2.3 预浸缸预浸缸在制程中没有特别的作用，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.理想的预浸缸除了Pd之外，其它浓度与活化缸一致.实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸作预浸剂，盐酸把钯活化系列采用盐酸作预浸剂，也有使用铵盐作预浸剂(PH值另外调节).否则，活化制程失去保护会造成钯离子活化液局部水解沉淀.3.2.4 活化缸活化的作用是在铜面析出一层钯，作为化学镍起始反应之催化晶核.其形成过程则为Pd与Cu的化学置换反应.从置换反应来看，Pd与Cu的反应速度会越来越慢，当Pd与Cu完全覆盖后(不考虑浸镀的疏孔性)，置换反应即会停止，但实际生产中，人们不可能也不必要将铜面彻底活化(将铜面完全覆盖).从成本上讲，这会使Pd的消耗大幅大升.更重要的是，这容易造成渗镀等严重品质问题.由于Pd的本身特性，活化缸存在着不稳定这一因素，槽液中会产生细微的(5m滤芯根本不可能将其过滤)钯颗粒，这些颗粒不但会沉积在PCB的Pad位上，而且会沉积在基材、绿油以及缸壁上.当其积累到一定程度，就有可能造成PCB渗镀以及缸壁发黑等现象.影响钯缸稳定性的主要原因除了药水系列不同之外，钯缸控制温度和钯离子浓度则是首要考虑的问题.温度越低，钯离子浓度越低，越有利于钯缸的控制.但不能太低，否则会影响活化效果，引起漏镀发生. 通常情况下，钯缸温度设定在20~30℃，其控制范围应在±1℃，而钯离子浓度则控制在20~40ppm，至于活化效果，则按需要选取适当的时间.当槽壁及槽底出现灰黑色的沉积物，则需硝槽处理.其过程为：加入1：1硝酸，启动循环泵2小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全除去为止.适当时可考虑加热，但不可超过50℃，以免空气污染. 另外，也有人认为活化带出的钯离子残液在水洗过程中会造成水解，从而吸附在基材上引起渗镀，所以，应在活化逆流水洗之后，多加硫酸或盐酸的后浸及逆流水洗的制程.事实上，正常情况下，活化带出的钯离子残液体，在二级逆流水洗过程中可以被洗干净.吸附在基材上的微量元素，在镍缸中不足以导致渗镀的出现.另一方面，如果说不正常因素导致基材吸附大量活化残液，并不是硫酸或盐酸能将其洗去，只能从根源去调整钯缸或镍缸.增加后浸及逆流水洗，其作用只是避免水中Pd含量太多而影响镍缸. 需要留意的是，水洗缸中少量的Pd带入镍缸，并不会对镍缸造成太大的影响，所以不必太在意活化后水洗时间太短，一般情况下，二级水洗总时间控制在1~3min为佳.尤其重要的是，活化后水洗不可使用超声波装置，否则，不但导致大面积漏镀，而且渗镀问题依然存在.3.2.5 沉镍缸化学沉镍是通过Pd的催化作用下，NaH2PO2水解生成原子态H，同时H原子在Pd催化条件下，将镍离子还原为单质镍而沉积在裸铜面上.作为化学沉积的金属镍，其本身也具备催化能力.由于其催化能力劣于钯晶体，所以反应初期主要是钯的催化作用在进行.当镍的沉积将钯晶体完全覆盖时，如果镍缸活性不足，化学沉积就会停止，于是漏镀问题就产生了.这种渗镀与镍缸活性严重不足所产生的漏镀不同，前者因已沉积大约20μ"的薄镍，因而漏镀Pad位在沉金后呈现白色粗糙金面，而后者根本无化学镍的沉积，外观至发黑的铜色.从化学镍沉积的反应看出，在金属沉积的同时，伴随着单质磷的析出.而且随着PH值的升高，镍的沉积速度加快的同时，磷的析出速度减慢，结果则是镍磷合金的P含量降低.反之，随着PH值的降低，镍磷含金的P含量升高.化学镍沉积中，磷含量一般在7~11%之间变化.镍磷合金的抗蚀性能优于电镀镍，其硬度也比电镀镍高.在化学沉镍的酸性镀液中，当PH6时，镀液很容易产生Ni(OH)2沉淀.所以一般情况，生产中PH值控制在4.5~5.2之间.由于镍沉积过程产生氢离子(每个镍原子沉积的同时释放4个氢离子)，所以生产过程中PH的变化是很快的，必须不断添补碱性药液来维持PH值的平衡.通常情况下，氯水和氢氧化钠都可以用于生产维持PH值的控制，两者在自动补药方面差别不大，但在手动补药时就应特别关注.加入氨水时，可以观察到蓝色镍氨络离子出现，随即扩散时蓝色消失，说明氨水对化学镍是良好的PH调整剂.在加入氢氧化钠溶液时，槽液立即出现白色氢氧化镍沉淀粉末析出，随着药水扩散，白色粉末在槽液的酸性环境下缓慢溶解.所以，当使用氢氧化钠溶液作为化学镀的PH 调整剂时，其配制浓度不能太高，加药时应缓慢加入.否则会产生絮状粉末，当溶解过程未彻底完成前，絮状粉末就会出现镍的沉积，必须将槽液过滤干净后，才可以重新开始生产.在化学镍沉积的同时，会产生亚磷酸盐(HPO32-)的副产物，随着生产的进行，亚磷酸盐浓度会越来越高，于是反应速度受生成物浓度的长高而抑制，所以镍缸寿命末期与初期的沉积速度相差1/3则为正常现象.但此先天不足可采用调整反应物浓度方式予以弥补，开缸初期Ni2+浓度控制在4.60g/L，随着MTO的增加Ni2+浓度控制值随之提高，直至5.0g/L停止.以维持析出速度及磷含量的稳定，以确保镀层品质.影响镍缸活性最重要的因素是稳定剂的含量，常用的稳定剂是Pb(CH3COO)2或硫脲，也有两种同时使用的.稳定剂的作用是控制化学沉镍的选择性，适量的稳定剂可以使活化后的铜面发生良好的镍沉积，而基材或绿油部分则不产生化学沉积.当稳定剂含量偏低时，化学沉镍的选择性变差，PCB表面稍有活性的部分都发生镍沉积，于是渗镀问题就发生了.当稳定剂含量偏高时，化学沉积的选择性太强，PCB漏铜面只有活化效果很好的铜位才发生镍沉积，于是部分Pad位出现漏镀的现象.镀覆PCB的装载量(以裸铜面积计)应适中，以0.2~0.5dm2/L为宜.负载太大会导致镍缸活性逐渐升高，甚至导致反应失控；负载太低会导致镍缸活性逐渐降低，造成漏镀问题.在批量生产过程中，负载应尽可能保持一致，避免空缸或负载波动太大的现象.否则，控制镍缸活性的各参数范围就会变得很窄，很容易导致品质问题发生.镀液应连续过滤，以除去溶液中的固体杂质.镀液加热时，必须要有空气搅拌和连续循环系统，使被加热的镀液迅速传播.当槽内壁沉积镍层时，应该及时倒缸(将药液移至另一备用缸中进行生产)，然后用25%~50%(V/V)的硝槽进行褪除，适当时可考虑加热,但不可超过50℃.至于镍缸的操作控制，在温度方面，不同系列沉镍药水其控制范围不同.一般情况下，镍缸操作范围86±5℃，有的药水则控制在81±5℃.在生产中，具体设定根据试板结果来定，不同型号的制板，有可能操作温度不同.通常一个制板的良品操作范围只有±2℃，个别制板也有可能小于±1℃.在浓度控制方面，采用对Ni2+的控制来调节其它组分的含量，当Ni2+浓度低于设定值时，自动补药器开始添加一定数量的药水来弥补所消耗的Ni2+，而其它组分则依据Ni2+添补量按比例同时添加.镍层的厚度与镀镍时间呈线性关系.一般情况下，200μ"镍层厚度需镀镍时间28min，150μ"镍层百度需镀镍时间21min左右.由于不同的制板所需的活性不同，为减轻镍缸控制的压力(即增大镍缸各参数的控制范围)，可以考虑采用不同的活化时间，例如正常生产Pd缸有一个时间，容易渗镀的制板另设定活化时间.这样一来，则可以组合成六个程序来进行生产.需要留意的是，对于多程序生产，应当遵循一个基本原则，就是所有程序飞巴的起始位置必须保持一致，否则连续生产中切换程序容易造成过多的麻烦.镍缸的循环量一般设计在5~10turn over(每小时)，布袋式过滤应优先选择考虑.摇摆通常都是前后摆动设计，但对于laser盲孔板，镍缸和金缸设计为上下振动为佳.3.2.6 沉金缸置换反应形式的浸金薄层，通常30分钟可达到极限厚度.由于镀液Au的含量很低，一般为1~2g/L，溶液的扩散速度影响到大面积Pad 位与小面积Pad位沉积厚度的差异.一般来说，独立位小Pad位要比大面积Pad位的金厚度高100%也属正常现象.对于PCB的沉金，其金面厚度也会因内层分布而相互影响，其个别Pad位也会出较大的差异.通常情况下，沉金缸的浸镀时间设定在7~11分钟，操作温度一般在80~90℃，可以根据客户的金厚要求，通过调节温度来控制金厚.需要留意的是，金缸容积越大越好，不但其Au浓度变化小而有利于金厚控制，而且可以延长换缸周期.为了节省成本，金缸之后需加装回收水洗，同时也可减轻对环境的污染.回收缸之后，一般都是逆流水洗.四、关于生产线的设计4.1 沉镍金自动线4.1.1 排缸从生产线的角度来看，排缸数量越少越好，一方面可以减少不必要的天车运行距离和时间，另一方面，还可以节省投资成本以及占地空间. 关于排缸的顺序，一般情况应从产能、滴水污染、天车运行及操作方便等几个因素来考虑.镍缸由于保养费时，所以应当排放一备用缸.对于每天大约3KSF产能的生产线，设计一台天车则可以满足生产，建议排缸顺序如下：(1)上下料、(2)(3)(4)三级逆流水洗、(5)回收、(6)金缸、(7)(8)二级逆流水洗、(9)(10)双架位镍缸、(11)(12)备用双架位镍缸、(13)(14)二级逆流水洗、(15)活化缸、(16)预浸缸、(17)(18)二级逆流水洗、(19)酸洗缸、(20)(21)二级逆流水洗、(22)微蚀缸、(23) (24)(25) 三级逆流水洗、(26)除油缸对于每天大约4.5 KSF产能的生产线，需设计两台天车来满足生产需求，建议排缸顺序如下：(1)上下料、(2)(3)(4)三级逆流水洗、(5)回收、(6) (7)双架位金缸、(8) (9)二级逆流水洗、(10) (11)(12)三架位镍缸、(13)(14) (15)备用三架位镍缸、(16) 除油缸、(17)(18) (19)三级逆流水洗、(20)微蚀缸、(21)(22)二级逆流水洗、(23)酸洗缸、(24)(25)二级逆流水洗、(26) 预浸缸、(27)活化缸、(28)(29)二级逆流水洗对于每天大约6KSF的生产数，只需将三架位镍缸改为四架位镍缸即可.对于更大产能的生产线，则应考虑将缸的宽度和深度以及长度加大，以提高每架板的挂板数量.4.1.2 挂板设计关于挂窗尺寸，一般考虑最大板横挂.如18"×24"板则将24"边打横挂入，否则药水在板面滑落时间比横挂增加30%以上.因此，镍缸的有效宽度和有效深度一般为26"×21"左右，其它缸则参考镍缸的挂板空间.这样的设计，可以避免镍缸太深而导致药水交换不佳等问题.同时小尺寸生产则可以挂两排，以增加产量和弥补镍缸负载的不足.关于挂具的设计，应最大限度减少挂具在药液中浸泡的面积，降低药水带出以及挂具上沉积镍金的问题.同时，硝挂具一般采用王水，其操作的困难度较大，所以也应考虑保养的方便.建议使用PP夹板，每个挂具挂板15~20块，每块隔板的厚度以10mm 为佳.顶部以316不锈钢定夹板，下边以铁弗龙包胶U型相框来固定挂板.4.1.3 缸体材质由于镍缸和金缸操作温度在80~90℃，所以缸体不但须耐高温，而且须不易渗漏.所以一般使用316不锈钢做镍缸，缸壁最好采用镜面抛光.金缸一般使用耐热PP或不锈钢内衬铁弗龙.其它缸采用普通PP 材质即可.对于镍缸，如果仅生产单双面板，也可考虑使用耐热PP材质.但对于盲孔板，由于布线复杂，沉镍金生产过程中，线路间有可能出现相互影响而易产生漏镀，所以镍缸操作比单、双面板要高出5℃左右，甚至达到90℃以上.对采用PP材质的镍缸，不可避免产生大量的镍沉积在缸底，给操作带来很多问题.所以，镍缸及其缸内附件，包括加热和打气系统，如果使用不锈钢材质，则能够通过正电保护抑制上镍，不但使用镍缸操作变得容易，而且在成本方面避免不必要的浪费. 4.1.4 程序沉镍金生产，往往不可能只有一两种制板生产.由于每一种制板都有可能需要不同的活性，所以沉镍金生产线，最好有四个以上的程序段，来满足不同的生产需求.4.2 前后处理设备4.2.1 前处理由于沉镍金生产中"金面颜色不良"问题，通过调整系统活性以及加强微蚀速度等方式，虽然有时会凑效，但常常既费时又费力，而且这些措施很不安全，稍不注意就产生另一种报废.所以，在有条件的情况下，另设计一条水平线作为前处理，通过增加制程来拓宽沉镍金参数范围的控制.磨刷→水洗→微蚀→水洗→干板磨刷：通常采用500-1000#尼龙刷辘，在喷水装态下清洁铜面，以除去绿油工序残留的药液以及轻度的冲板不净剩余残渣.如果绿油工序制程稳定，或出现问题的可能性很小，则磨刷这个制程不需要设计.微蚀：通常使用80-120g/L的过硫酸钠与5%的硫酸配制槽液，通过调节温度，使微蚀率控制在1μm左右，它的作用是清洁铜面.去除前工序(主要指绿油)残留在板面的药水渍或严重氧化等铜面杂物，防止沉镍金出现由前工序引起的甩镍、金面颜色不良、渗镀等问题.需要注意的是，前处理若使用了水平微蚀剂，沉镍金制程中的微蚀缸仍需保留，但微蚀率达到0.5μm即可，否则易造成铜厚不足的问题.4.2.2 后处理由于沉镍金表面正常情况下光洁度和平整度很好，所以轻微的金面氧化或水渍都会使金面颜色变得很难看.而沉镍金生产线纵然控制到最佳，也只能杜绝金面氧化，对于烘干缸因水珠而遗留的水渍实在是无能为力.高压水洗机不但可以有效地清洗板面残留药水，防止金面氧化，而且干板过程有风力将水珠吹走，完全避免残留水珠而造成的水渍问题. 也有人在高压水洗机前加一段2%的酸洗段，以洗去因金缸后造成的金面氧化.这也是事后补救的一种可取的方法.因为金面残留的药水在短短的水洗过程中造成金面氧化，那说明它对金面的攻击作用是远远大于2%的盐酸或硫酸，而且水平酸洗过程也不足十秒，之后又有高压水洗和干板，其对于镍金面的影响应该可以忽略不计.但是，有的客户明确提出而且强烈反对沉金板酸洗，那也是没有办法的事，客户是上帝，他不喜欢的事最好别做.4.3 循环过滤泵、加热及打气装置4.3.1 循环过滤泵为保持槽液有一定的循环效果，除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加装循环泵，除镍缸之外以上各缸还需加装过滤器，通过5μm 滤芯来过滤槽液.对于镍缸其循环不但要求均匀，有利于药液扩散和温度扩散，而且不能流速太快而影响化学镍的沉积，通常其循环量6-7turn over为佳.同时镍缸还需过滤，以除去槽液中杂物.由于棉芯容易上镍，所以应首先考虑布袋式过滤系统.关于镍缸的溢流问题，由主缸流入副缸，更有利于药水扩散和温度平衡.4.3.2 加热装置除油、微蚀、活化、沉镍、沉金各缸都需要加热系统，除镍金之外，均可使用石英或铁弗龙加热器.对于镍缸，最好采用不锈钢加热交换管，且须外接下电保护.因为自动补药器是在副缸加药，所以须留意加药口不可正对副缸中的加热器.4.3.3 打气装置微蚀和镍缸的主副槽以及各水洗缸都应加装打气系统.生产时通常是除油后第一道水洗、镍缸主槽、及镍缸后水洗处于打气关闭状态.对于镍缸，每一根加热管下方都应该保持强力打气状态.4.4 接口设备沉镍金生产线的周边附属设施中，首先需要的是DI水机，各药水缸配槽以及活化、沉镍、金回收之后的水洗缸，都需要使用DI水.有的厂采用中央DI水处理，半管道接入沉金线，那则是最理想的设计. 在生产过程中，由于活化缸和微蚀缸对温度要求很严格，所以应当购置冷水机来控制槽液温度.对于镍缸，有的人嫌降温过程太慢(由操作温度降至50℃以下)，将冷水管(临时管道)接入镍缸，这也是充分利用现有资源的好方法.由于镍缸硝槽时使用硝酸数量较大，而且不便重复利用，所以，在镍缸底部连接一备用硝酸槽，通过一个抽水马达(须耐硝酸)以及换向阀，将硝酸抽到所需的槽中.须留意的是，管理槽(贮存硝酸)的容积要大于镍缸20-50%.沉镍金周边设施除DI水机、冷水机及管理槽，还须将生产线污浊空气抽出，送往化气塔净化.同时，生产线最好也加装送风装置，以保持操作环境的空气新鲜.五、工序常见缺陷分析5.1 漏镀5.1.1 主要原因体系活性(镍缸及钯缸)相对不足；铅、锡等铅面污染.5.1.2 问题分析漏镀的成因在于镍缸活性不能满足Pad位的反应势能，导致沉镍化学反应中途停止，或者根本未沉积金属镍.漏镀的特点是：如果一个Pad位漏镀，与其相连的所有Pad位都漏镀.出现漏镀问题，首先须区分是否由外界污染板面所致.若是，将该板进行水平微蚀或采用磨板方式除去污染.影响体系活性的最主要因素是镍缸稳定剂浓度，但由于难以操作控制，一般不采取降低稳定剂浓度来解决该问题.影响体系活性的主要因素是镍缸温度.升高镍缸温度，一定有利于漏镀的改善.如果不考虑外部环境以及内部稳定性，无限度的升高镍缸温度，应该能解决漏镀问题.影响体系活性的次要因素是活化浓度、温度和时间.延长活化的时间或提高活化浓度和温度，一定有利于漏镀的改善.由于活化的温度和浓度太高会影响钯缸的稳定性，而且会影响其它制板的生产，所以，在这些次要因素中，延长时间是首选改善措施.镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载，都会影响镍缸的活性，但其影响程度较小；而且过程缓慢.所以不宜作为改善漏镀问题的主要方法.5.2 渗镀5.2.1 主要原因体系活性太高外界污染或前工序残渣5.2.2 问题分析渗镀的主要成因在于镍缸活性过高导致选择性太差，不但使铜面发生化学沉积，同时其它区域(如基材、绿油侧边等)也发生化学沉积，造成不该出现沉积的地方沉积化学镍金.出现渗镀问题，首先须区分是否由外界污染或残渣(如铜、绿油等)所致.若是，将该板进行水平微蚀或其它的方法去除.升高稳定剂浓度，是改善体系活性太高的最直接的方法，但是，同漏镀问题改善一样，因难以操作控制而不宜采用.降低镍缸温度是改善渗镀最有效的方法.理论上，无限度的降低温度，可以彻底解决渗镀问题.降低钯缸温度和浓度，以及减少钯缸处理时间，可以降低体系活性，有效地改善渗镀问题.镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载，降低其控制范围有利于渗镀的改善，但因其影响较小而且过程缓慢，不宜作为改善渗镀问题的主要方法.因操作不当导致钯缸或镍缸产生悬浮颗粒弥漫槽液，则应采取过滤或更新槽液来解决.5.3 甩金5.3.1 主要原因镍缸后(沉金前)造成镍面钝化镍缸或金缸杂质太多5.3.2 问题分析金层同镍层发生分离，说明镍层同金层的结合力很差，镍面出现异常而造成甩金.镍面出现钝化，是造成甩金出现的最主要因素.沉镍后在空气中暴露时间过长和水洗时间过长，都会造成镍面钝化而导致结合力不良，当然，水洗的水质出现异常，也有可能导致镍层钝化.至于镍缸或金缸是否为甩金出现的主要原因，可在实验室烧杯中做对比实验来确定，若是，则更换槽液.5.4 甩镍5.4.1 主要原因铜面不洁或活化后钯层表面钝化镍缸中加速剂失衡。
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沉镍金制作流程
一、简介:
通过化学反应在铜表面沉积较薄一层镍金、金层具有稳定的化学和电器特性,镀层具有优良的可焊性,耐蚀性等特点。
二、流程及作用:
(1沉金前处理:
①微蚀:除去烘烤绿油造成的铜面过度氧化物。
② 1200#磨刷幼磨:除去铜面杂物,清洁板面。
(2沉镍金流程:
上板→除油→Ⅱ级水洗→微蚀→→Ⅱ级水洗→酸洗→Ⅱ级水洗→预浸→活化→Ⅱ级水洗→后浸酸→Ⅰ级水洗→沉镍→Ⅱ级水洗→沉金→金回收→水洗→热水洗→下板
①除油:除去铜表面之轻度油脂及氧化物,使表面活化及清洁。
②微蚀:除去铜面氧化物及污染物,适度粗化铜面,增加镀层密着性、结
合力。
③预浸:保护活化药液。
④活化:使用离子钯溶液使表面铜活化,可以只在铜面上沉积而基材的
Pd化合物极易清洗,提供化学沉镍的启镀剂。
⑤化学镀镍:利用电子转移使溶液中的Ni2+还原在待镀铜面上而沉积出镍
金属:但同时会有P析出,Ni层实际为Ni/P合金,Ni层厚度一般为
100-200u〃。
⑥通过置换反应在新鲜镍面置换一层薄金,作为防止基体金属氧化和作为自身活化型镀金的底层,镍基体上覆盖一层金后金沉积就停止,所以厚
度有一定了限制,Au层厚度一般为1-3 u〃。
(3沉金后处理:
①草酸洗:除去金面氧化异物,,对金层疏孔处的镍底层作酸封孔处理,
增加其耐蚀性。
②抗氧化清洗:防止镀层氧化,使焊锡维持更长的寿命。
三、流程控制注意事项:
(1控制微蚀速率在0.6-0.8um,速率太低,镀层发亮,太高出现色差即
金色不良。
(2活化缸Cu2+浓度≤200PPM需更换,且后期易出现渗金。
(3Ni缸温度不可太高,药水高温对绿油攻击较大,易出现甩S/M问题,
槽液使用4.0MTD后需换槽。
(4金缸需控制Ni2+含量≤800PPM,Ni2+太高易出现金色不良及不上金问题。
四、常见问题介绍及处理方法:
(1漏镀:①活化浓度温度过低,浴老化或活化后水洗过久。
②镍缸浓度、温度、PH值太低,或有不以纯物混入,成份失调。
③绿油冲板不净,有残渣附着铜面,需煲板返印。
④退锡不净,或退锡前放置太久,前处理不能除去。
⑤绿油塞孔导致电势差,W/F工艺改为不塞孔。
(2渗金:①防止活化时间太长,药水老化(Cu2+≤200PPM
②加强活化后打气量,适当提高后浸酸浓度。
③降低Ni缸活性,对于部分较细线路板可安排于Ni缸前期生产。
④蚀刻沙滩太重,造成线隙过小。
⑤蚀板后孔处理效果不好,返做孔处理。
(3金色不良:
①防止W/F局板铜面氧化过度,加强微蚀磨板前处理。
②药水清洗不净,及时更换老化槽液,用H2SO4浸泡各级水洗缸。
③微蚀过度,调低微蚀速率。
④Au缸后期,Ni2+含量太高,及时更换金缸。
⑤大关位板铜面条件差,可用W/F前粗磨改善铜面。
(4金面氧化:
① Au受Cu2+污染,控制在5PPM以下;并加强药液循环过滤,防止不溶性杂物混入。
② Au层太薄,控制1u〃以上。
③ Au缸后回收水洗有机物污染严重,更换并用H2SO4浸泡。
④加强沉金洗板机酸洗、抗氧化、水洗、烘干效果。
控制洗板后存放环境温湿度、室温、湿度50%左右。
(5甩绿油:
①加强绿油局板效果:防止前处理磨板过重。
②独立线位油薄,易甩油,增加油厚。
③Ni缸温度太高成为保证Ni厚沉镍时间太长,调节Ni缸温度,且不可为保证Ni厚沉镍时间太长。
调节Ni缸湿度,且不可为保证Ni厚延时过久。
特殊要求板可作改流程处理。
④Ni缸药水本身对绿油攻击较大,或所用绿油本身耐攻击力小不适用于沉金板生产
五、返工返修流程:
(1停电或机械故障板返工时未过活化板取出过幼磨再正常沉金,活化后板先过孔处理,再幼磨、沉金。
(2漏镀轻微板作拖金处理,整板漏镀较大面积板过1200#幼磨,再酸洗、活化、沉镍10-15min,沉金、修理的色差较小,可UAI行板。
(3轻微渗金板用刀介修理,严重报废。
(4甩S/M板轻微VAI行板,严重需煲板、返印、返沉金。
六、特殊流程板:
(1BGA位塞孔板沉金易漏镀,改W/F工BGA位Via孔加挡油PAD做
通孔再正常沉金。
(2单面纸基板沉金易孔黑,沉金前需先过孔处理。
(3沉金加厚金手指板因Ni原要求都170u〃以上,需Ni缸延时两缸时间。