为什么用沉镍钯金
化学镍金工艺原理
1．概述化学镍金又叫沉镍金，业界常称为无电镍金（Elestrolss Nickel Imnersion Gold）又称为沉镍浸金。
PCB化学镍金是指在裸铜表面上化学镀镍，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，具有良好的装配焊接性能，同时它还可以同其他表面涂覆工艺配合使用，随着日新日异的电子业的发展，化学镍金工艺所显现的作用越来越重要。
2．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族元素以及Au等多金属都可以为化学镍金的催化晶体，铜原子由于不具备化学镍金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；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，化学镍反应如下：Pd2++Cu Cu2++Pd2.2化学镍原理2.2.1 在Pd（或其他催化晶体）的催化作用下，Ni2+被NaH2PO2还原沉积在将铜表面，当Ni沉积覆盖Pd 催化晶体时，自催化反应继续进行，直到所需的Ni层厚度2.2.2化学反应在催化条件下，化学反应产生的Ni沉积的同时，不但随着氢析出，而且产生H2的溢出主反应：Ni2++2H2PO2-+2H2O Ni+2HPO32-+4H++H2副反应：4H2PO2- 2HPO32-+2P+2H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2-+H2O H++HPO32-+2HNi2++2H Ni+2H2H2PO2-+H H2O+OH-+PH2PO2-+H2O H++HPO32-+H22.2.4作用化学镍的厚度一般控制在3-5um，其作用同金手指电镍一样不但对铜面进行有效保护，防止铜的迁移，而且备一定硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度，在镀镍浸金保护后，不但可以取代拔插频繁的金手指用途（如电脑的内存条）,同时还可避免金手指附近的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应式：2Au（CH）2-+Ni 2Au+Ni2++4CN-2.3.2 作用浸金的厚度一般控制在0.03-0.1um，其对镍面有良好的保护作用，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3．化学Ni／Au的工艺流程3.1 工艺流程简介作为化学镍金流程，只要具备6个工作站就可满足生产要求3-7分钟1-2分钟0.5-4.5分钟2-6分钟除油微蚀活化预浸沉Au沉Ni20-30分钟7-11分钟3.2 工艺控制3.2.1除油缸一般情况下，PCB沉镍金采用酸性除油剂处理制板，其作用在于除掉铜面的轻度油脂及氧化物，达到清洁及增加湿润效果的目的，它应当具备不伤SOiderMask(绿油）以及低泡型易水洗的特点。
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。
PCB沉金工艺介绍
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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 (yǐmiǎn)渗出金面,氧化后导致导电性不 良;
• 通常情况下，钯缸温度设定在20-300C， 其控制范围应在±10C，而Pd2+浓度则控 制在20-40ppm，至于活化效果，则按需 要选取适当(shìdàng)的时间。
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逆流(nìliú)水洗：
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(qíngkuàng)下，二级水洗总时间 控制在1-3min为佳。尤其重要的是， 活化后水洗不宜使用超声波装置，否 则，不但导致大面积漏镀，而且渗镀 问题依然存在。
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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(zuì jiā)摩尔比应在 0.4左右
B、还原剂 化学(huàxué)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，
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逆流(nìliú)水洗：
除油缸之后通常为二级市水洗， 如果水压及流量不稳定(wěndìng)或经 常变化，则将逆流水洗设计为三级市水
洗更佳。
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3、微蚀缸
作用(zuòyòng)： 酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微
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
镍钯金技术
电子产品一直趋向体积细小及轻巧，同时包含更多功能而又有更快速的运作效率。
为了达到以上要求，电子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方法，使之能在同一块线路版上增加集成电路(IC)的密度，数量及种类。
增加封装及连接密度推动封装方法从通孔技术(THT)到面装配技术（SMT）的演化，它导致了更进一步的应用打线接合的方法(Wire bonding)。
缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸封装技术(CSP)，使得装置的密度增大，而多芯片组件(MCM)及系统级封装技术(SiP)使得在同一芯片上嵌入更多功能从不可能变成现实。
至今，当半导体工业多年来从缩小线宽来致力于增进装置的性能时，很少有涉及这样的想法，也就是在一个电子系统中，装置间应该通过包含这个系统的封装来传递信息。
大量的I/O需求及讯号传送质量已成为半导体工业重要考虑的因素，无论在IC内部的连接或把装置封装在线路版上，为了达到可靠的连接，封装过程的要求及线路版最终表面处理技术同样重要。
本文章描述影响连接可靠性的主要因素，尤其侧重在打金线接合的应用中表面处理的性能。
表面处理打线接合的选择虽然电镀镍金能提供优良的打金线接合的性能，它有着三大不足之处，而每一不足之处都阻碍着它在领先领域中的应用。
较厚的金层厚度要求使得生产成本上升。
在通常所用的厚的金层情况下，由于容易产生脆弱的锡金金属合金化合物(IMC)，焊点之可靠性便下降。
而为了增加焊点之可靠性，可在需要焊锡的地方使用不同的表面处理，然而却会造成生产成本上升。
电镀工艺要求使用导线连通每个线路，这样就限制了封装载板的最高线路密度。
因为这些限制，使用化学镀的优势表露出来。
化学镀的技术包括化学镀镍浸金(ENIG)，化学镀镍化学镀金(ENEG)及化学镀镍钯浸金(ENEPIG)。
在这三种选择中，ENIG是基本上不用考虑的，因为它不具备提供高可靠性打金线接合的工艺条件（尽管它被用在不重要的消费产品的应用中），而ENEG具有和电镀镍金同样高的生产成本，在制程方面亦充满了复杂性的挑战。
化学沉镍浸钯浸金工艺的研究开发
2014秋季国际PCB技术，信息论坛表面处理与涂覆SurfaceTreatmentandCoating化学沉镍浸钯浸金工艺的研究开发Paper Code：A-021丁启恒(深圳市荣伟业电子有限公司，广东深圳518116) 陈世荣(广东工业大学，广东广州510006)摘要本文介绍了一种新型PCB表面镀覆层一化学镀镍浸钯浸金工艺的研究开发情况。
新型的化学镀镍浸钯浸金工艺应用表明，该工艺对镍层的腐蚀有极大的改善、对焊接可靠性有很大的提高、同时可满足打金线的要求；替代传统的化镍金有着工艺简单、工艺条件容易控制、成本较低、无黑镍产生、优良的焊接可靠性、优良的金线键合能力等优点。
关键词化学镍浸钯浸金；万能表面镀覆层；镍腐蚀；焊接可靠性；金线键合中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009—0096(2014)增刊一0249—09The research and development of electroless nickel／lmmerslon Dallanmm／lmmerSlon90ln ProcessDING Oi—hen CHEN Shi-rongAbstract A ne w PCB surfa ce f in i sh p ro ce ss c ond it ion of electroless Ni／electroless Pd／immersion Au (ENIPIG)was introduced in this pap er．T he p ro ce ss has greatly improv ed t h e cor ro si on resistance of the nickelsame time，it satisfied the req ui re me nt s of gold bonding．The ENIPIGlayer,as we ll a s the solder reli ab il i ty．At t h efinish has the advantages of simple process，easil y con tr ol conditions，low c o s t，n o black nic ke l，go od s olde rre li ab il it y a n d excel lent go l d bond ing ca pacit y,etc comp ared w it h traditional proce ss．Key WOrds PCB；EN IPI G：Su rf ace Fin ish1月lJ吾随着PCB产品高密度化、特别是要求多种连接方法和信号传输高频与高速数字化的应用，加上实施无铅化连(焊)接等，对PCB表面涂(镀)覆层的要求就变得更高；近年提出一种新的表面处理工艺一化学镍钯金，此种表面处理新工艺被业内称为“万能(通用)表面处理工艺”，见表l。
PCB沉金工艺介绍解析
4、预浸
作用：
维持活化缸的酸度及使铜面在新鲜状 态（无氧化物）的情况下，进入活化缸。
操作条件：
温度： 时间： 搅拌： 槽材质： 室温 1±0.5min 摆动及药液循环搅拌 PVC或PP
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作用： 在电化序中，铜位于镍的后面，所以必须 将铜面活化，才能进行化学镀镍。PCB行 业大多是采用先在铜面上生成一层置换钯 层的方式使其活化。 反应式：Pd2++Cu Pd+Cu2+ PCB沉镍金工序之活化剂一般为硫酸型和 盐酸型两种，现较多使用硫酸型钯活化液。 行业中也有使用Ru（Ruthenium）做催化 晶核，效果也较为理想。
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操作条件
A、温度 不同系列的沉镍药水其控制范围不 同。一般情况下，镍缸的操作范围是 86±50C，有的药水则控制在81±50C。 具体操作温度应根据试板结果来定， 不同型号的制板，有可能操作温度不同。 一个制板的良品操作范围一般情况下只 有±20C，个别制板也有可能小于±10C.
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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。
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C、缓冲剂、络合剂 缓冲剂主要用处是维持镀液的pH值防止化学镀镍 时由于大量析氢所引起的pH值下降 络合剂作用主要是与镍离子进行络合降低游离镍 离子的浓度，提高镀液的稳定性。
一般均使用NaH2PO2，其控制浓度一般为2040g/l。在镀液中，主反应将Ni2+还原成为 金属Ni，副反应为其本身的歧化反应生成 单质P，主反应及副反应过程中均伴随H2逸 出。
镍钯金金线键合机理简析
镍钯金金线键合机理简析
镍钯金金线键合机理是指通过热压的方式将金线与镍钯合金基片进行键合，形成可靠的连接。
机理主要涉及以下几个方面：
1. 压力和温度：在键合过程中，施加适当的压力和温度是必要的。
压力可以提供足够的接触压力，将金线与基片表面牢固接触，而温度可以提高金属的塑性，使其更容易发生形变并形成强固的连接。
2. 表面处理：在键合前，镍钯金基片的表面通常需要进行一些预处理，如清洗、去氧化等，以提高金线与基片表面的相互扩散和结合能力。
3. 扩散和互扩散：在键合过程中，金线与基片之间会发生微观结构的相互扩散和互扩散现象。
这些扩散过程可以使金线的材料与基片的材料混合，形成稳定的金属间化合物界面，从而提高键合的强度。
4. 形变和结合：金线与基片之间的热压过程会导致金线和基片之间的形变。
形变可以使金线与基片表面更紧密地结合，并通过金属间的冷焊机制形成坚固的连接。
综上所述，镍钯金金线键合机理是一个复杂的过程，涉及压力、温度、表面处理、扩散和形变等多个因素的相互作用。
这些因素共同作用，才能实现金线与基片之间的牢固连接。
化学镍钯金制程的优势及在国内的发展应用状况
电镀 和涂覆 Ｐｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇ
２０１ ８封 装 （ＤＩＰ）忐 向方型扁 平 式封 装 （ＱＦＰ）、带 载封 装 （ＴＣＰ）再朝 向芯 ，１ 级封 装 （ＣＳＰ）和 系统级 封装 （ＳＩＰ）发 展 ，底 面 引脚 则 由引脚 网格 阵列 （ＰＧＡ）向球栅 阵 列 （ＢＧＡ）｛｝｝向 ＣＳＰ
干¨ＳＩＰ发展 。在 述 的封装过 程 中，往往在 一块 封装 基板上 需要 进行金 属丝键 合 ， 也叫打 线接合 （ＷＢ， Ｗｉｒｅ Ｂｏｎｄｉｎｇ）和其它 表面安装 加工等 多种封 装 艺过程 。另外 ，日前在 国 内，随着环 保要求 的 Ｌｔ益提 高 ， 焊接 方式 己经人量 地从 有铅 向无 铅转 变 ，这对 印制 电路 板上 的表面涂 （镀 ）层有 更高 的要求 。
关键 词 镍钯金 、完成 表面处理 、打线接 合 中图分类号 ：ＴＮ４１文 献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ００９—００９６ （２０１ ８）增刊 －０３５４—０７
Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ＆ ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｉｎ ｄｏｍ ｅｓｔｉｃ ｏｆ ＥＮ ＥＰＩＧ ／ＥＮ ＩＰＩＧ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｐａｌｌａｄｉｕｍ ａｎｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ（ＥＮＥＰＩＧ）／ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎｉｃｋｅｌ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｐａｌｌａｄｉｕｍ ａｎｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｇｏｌｄ（ＥＮＩＰＩＧ）ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈ ｎ ｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
埘 于上述 各种 要求 ， 目前 任 何 一种 单 一的 传统 表丽 涂 （镀 ）覆层 （如沉 镍 金 、沉 银 、沉锡 、仃 机 町 焊 保护 膜等 ）都 有不 同 的优 缺 点 ，而 采用 “万 能 ”表面 镀 覆层 的化 学镍钯 金 ，却 能够 很好地 全嘶 满 足 已 诉 各种 各样 的封 装 艺和焊接 的要求 。
镍钯金工艺介绍及其优点
ENIPIG工艺介绍及其优点ENIPIG-An advanced surface finish黄辉祥陈润伟(广东东硕科技有限公司，广州，510288)Huang Hui-xiang，Chen Run-wei(GUANGDONG Toneset Science & Technology co.,LTD,Guanzhou,510288)摘要：本文介绍了ENIPIG的工艺流程，与其他最终表面处理相对比，阐述了其优点。
并通过试验测试，进一步说明了ENIPIG的钯层能有效防止金和镍相互迁移，高温后仍具有良好的邦定和焊锡性能，能耐多次回流焊。
Abstract：关键词：镍钯金、ENIPIG、邦定、黑镍Key words:Ni/Pd/Au、ENIPIG、Bonding、black pad0、前言电子产品趋向于厚度薄、体积细小、重量轻，同时包含更多功能和高速的运行速度。
因此，电子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方法，使之能在同一块线路版上增加集成电路(IC)的密度，数量及种类。
增加封装及连接密度推动封装方法从通孔技术(THT)到面装配技术（SMT）的演化，它导致了更进一步的应用打线接合的方法(Wire bonding)。
缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸封装技术(CSP)，使得装置的密度增大。
目前的化银、化锡、OSP和化镍金等均无法满足无铅组装工艺的所有需求。
本文章介绍了一种适用于集成电路的ENIPIG工艺及其优点，并进行了邦定、可焊性等测试。
1、ENIPIG工艺介绍及其优点1.1 表面处理的比较ENIPIG在镍层和金层之间沉上一层钯，能防止镍和金之间的相互迁移，不会出现黑pad . 具有打线接合能力，焊点可靠度好，能耐多次回流焊和有优良耐储时间等，能够对应和满足多种不同组装的要求.下表是不同表面处理的性能比较：项目OSP 化锡化银ENIG ENIPIG热超声焊- - - + +超声楔焊- - - - +导电性- - + + +可靠性+ + + + ++润湿平衡+ + + + +平整性+ + + + +坚固性+ + - ++ +++多次回流焊+ + + + ++耐储时间+ - + ++ ++1.2 ENIPIG的优点n金镀层很薄即可打金线, 也能打铝线；n钯层把镍层和金层隔开，能防止金和镍之间的相互迁移；不会出现黑镍现象；n提高了高温老化和高度潮湿后的可焊性 ,可焊性优良，高温老化后的可焊性同样很好；n成本很低，金厚为0.03~0.04um，钯厚平均约0.025~0.03um；n钯层厚度薄，而且很均匀；n镍层是无铅的；n能与现有的设备配套使用；n镀层与锡膏的兼容性很好。
镍钯金抗腐蚀性研究
第二章
镍钯金产品抗腐蚀性研究
镍钯金抗腐蚀性：
通过对载带镀镍+金的讲解，我们就很容易理解镍钯金产品的抗腐蚀性；
金和钯的电位都是大于0.8 ，这样的金属在空气中根本不会发生任何氧化，腐蚀的，有因为钯和金的厚度非常薄，只有nm级厚度，因此对镍钯金的产品，我们完全可以不考虑钯和金的存在，我们唯一能考虑的就是镍，但镍钯金的镀层镍只能要求范围0.65um—1.5um ,尽管很多客户要求镍钯金的镍厚度范围达到0.5um—2.0um,但从专业角度看，镍的厚度必须控制在0.65um—1.5um , 其原因是我们刚刚学过，镍的厚度越厚，其硬度越大，硬度越大，越容易导致产品变形，硬度越大，越不利于焊线，给予镍钯金焊线的原因，镍的厚度只能控制在0.5um—1.5um ,因此镍钯金产品无法检测盐雾的，其抗腐蚀性非常差，24小时盐雾都无法过去，因此镍钯金产品不追求抗腐蚀性要求。
既然镍钯金不做抗腐蚀性要求，镍钯金存放过程发生氧化腐蚀怎么办呢？因此镍钯金的产品必须抽真空处理，必须要严格管控存放时间，不建议超过6个月。
按照理论我们给镍钯金产品进行一层镍封闭来提高其抗腐蚀性，但镍钯金产品是用来焊线的，因此我们为了获得良好的纯度，表面尽量不做任何封闭处理。
因此我们对镍钯金产品不做抗腐蚀性测试和基本管控。
PCB常用板料和表面处理方式
一、常见板材1. 普通Tg、中Tg、高Tg:o Tg指的是玻璃化转变温度，普通Tg通常在130°C左右，中Tg 在150°C-160°C，高Tg大于160°C。
o高Tg板料在高温下稳定性更好，但成本也相对较高。
2. 有卤、无卤:o有卤板料含有卤素，可提供良好的阻燃性能，但环保性较差。
o无卤板料不含卤素，更环保，但阻燃性能可能不如有卤板料。
3. 低Dk板料:o Dk指的是介电常数，低Dk板料适用于高频应用，可以减少信号传输过程中的损耗。
4. 低损耗板料:o低损耗板料具有较低的介电损耗，适合高速信号传输。
5. 高频板料:o高频板料适用于微波、射频等高频应用，通常具有低损耗和低介电常数。
6. 高速板料:o高速板料设计用于快速数据传输，通常具有低介电常数和低损耗。
7. 金属基板:o金属基板以铝或铜为基，具有良好的热导性，适用于LED照明等需要良好散热的应用。
8. RCC板料:o RCC（Resin Coated Copper）板料是覆铜板，适用于柔性电路。
9. PTC板料:o PTC（Positive Temperature Coefficient）板料具有正温度系数，适用于过热保护。
10. 金属碳板料:o金属碳板料含有金属填充物，提供了改善的热传导性能。
11. 陶瓷板料:o陶瓷板料具有高热导率和良好的高频性能，但成本较高。
12. PI板料:o PI（Polyimide）板料具有高温稳定性和良好的机械性能，常用于柔性电路板。
13. BT板料:o BT（Bismaleimide-Triazine）板料是一种高温环氧树脂，适用于高频应用。
14. PTFE板料:o PTFE（聚四氟乙烯）板料具有极低的介电常数和损耗，适用于高频电路板。
二、常见表面处理方式1. 沉镍金(ENIG)o优点：导电性强，抗氧化性好，寿命长；镀层致密，适用于焊接及插拔场合。
o缺点：成本较高，焊接强度较差。
PCB沉金工艺介绍解析
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3.小部分次磷酸根在催化氢的刺激下，产生 磷原子并沉积在镍层中。 H2PO2-+H OH-+P+H2O 4.部分次磷酸根在催化环境下，自己也会氧 化并生成氢气从镍面上向外冒出。 H2PO2- + H2O HPO32-+H++H2
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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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3、微蚀缸
作用： 酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微 粗化，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。
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操作条件（NPS系列）：
Na2S2O8： 100±20g/l H2SO4： 20 ±10g/l Cu2+ ： 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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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。
化学镍金——精选推荐
化学镍金Electroless Nickel/Immersion Gold，简写为ENIG，又称化镍金、沉镍金或者无电镍金，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。
化学镍金的主要用途化学镍金主要用于电路板的表面处理.用来防止电路板表面的铜被氧化或腐蚀.并且用于焊接及应用于接触（例如按键，内存条上的金手指等）化学镍金在电路板加工中的主要流程 1 化镍金前处理采用设备主要是磨板机或喷砂机或共用机型，（使用机型较多）主要作用：去除铜表面的氧化物和糙化铜表面从而增加镍和金的附着力2 化镍金生产线采用垂直生产线，主要经过的流程有：进板→除油→三水洗→酸洗→双水洗→微蚀→双水洗→预浸→活化→双水洗→化学镍→双水洗→化学金→金回收→双水洗→出板（建议使用广东达志环保科技股份有限公司的DZ-80X产品）3 化镍金后处理采用设备主要是水平清洗机（多数使用品牌宇宙）。
工艺控制 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。
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。
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。
ENIPIG工艺介绍及其优点
ENIPIG工艺介绍及其优点黄辉祥;陈润伟;刘彬云【摘要】This paper introduce the ENIPIG process and its advantages. Palladium layer is a diffusion barrier between gold and nickel. After high temperature aging, it still has excellent bonding performance and solderability, and can endure relfow several times. It is also suitable forhigh density interconnect board manufacture.%介绍了一种镍钯金ENIPIG工艺，阐述了其工艺流程和优点。
ENIPIG的钯层能有效防止金和镍相互迁移，高温后仍具有良好的键合和焊锡性能，能耐多次回流焊，且能做细小间距的板，适应于高密度HDI的要求。
【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】4页(P46-49)【关键词】镍钯金;化学镀镍钯金;鍵合;黑镍;回流焊【作者】黄辉祥;陈润伟;刘彬云【作者单位】广东东硕科技有限公司，广东广州510288;广东东硕科技有限公司，广东广州 510288;广东东硕科技有限公司，广东广州 510288【正文语种】中文【中图分类】TN41电子产品趋向于厚度薄、体积小、重量轻，同时需具有更多功能和高速的运行速度。
因此，电子封装的密度不断增加，新的封装技术缩小了的连接线间距和应用芯片尺寸，使得装置的密度增大，目前的化银、化锡、OSP均存在鍵合（邦定）问题；而传统的化镍金做幼细焊垫时易发生渗镀，镀层耐老化性能差，不能有效地避免黑垫问题，传统的表面处理工艺均无法满足组装发展的所有需求，而新的镍钯金（ENIPIG，Electroless Nickel Immersion Palladium and Immersion Gold）工艺综合了以上各制程的优点，能够满足新的装配工艺的要求。
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下表列举出这4种表面处理跟ENEPIG的比较。在这4种 表面处理中，没有一种表面处理能满足无铅组装工艺 的所有需求，尤其是当考虑到多重再流焊能力、组装 前的耐储时间及打线接合能力。相反，ENEPIG却有优 良耐储时间，焊点可靠度，打线接合能力和能够作为 按键触碰表面，所以它的优势便显示出来。而且在置 换金的沉积反应中，化学镀钯层会保护镍层防止它被 交置换金过度腐蚀。
Immersion Silver < 12 月
Immersion Tin 3–6月
一定要避免
一定要避免
平 好良 无影响
平 好良 无影响
小心界面之微细空隙 良
不可 可 不会 不可
不可 可 会 不可
0.05 – 0.5 typical 1.0 – 1.1
当考虑到表面处理在不同组装方法上的表现，ENEPIG 能够对应和满足多种不同组装的要求。
錫鬚
電偶腐蝕
只可打铝线 接合
優
表現
差
打金线接合可靠性的比较
在相同打线接合的条件下(用第二焊点拉力测试 2nd bond pull test)，ENEPIG 显现出跟电镀镍金相约的打金线接合可 靠性。
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可靠性测试 1 现状
测试环境 镀之后
2 在打线接合后把样本放 加速老化打线接合 在 150oC 烤箱烘烤 4 小 时
增加封装及连接密度推动封装方法从通孔技术(THT) 到面装配技术（SMT）的演化，它导致了更进一步的 应用打线接合的方法(Wire bonding)。缩小了的连接线 间距和应用芯片尺寸封装技术(CSP)，使得装置的密度 增大，而多芯片组件(MCM)及系统级封装技术(SiP)使 得在同一芯片上嵌入更多功能从不可能变成现实。
较厚的金层厚度要求使得生产成本上升。 在通常所用的厚的金层情况下，由于容易产生脆 弱的锡金金属合金化合物(IMC)，焊点之可靠性 便下降。而为了增加焊点之可靠性，可在需要焊 锡的地方使用不同的表面处理，然而却会造成生 产成本上升。 电镀工艺要求使用导线连通每个线路，这样就限 制了封装载板的最高线路密度。
Surfaces
表面装贴面平正性 SMT Land Surface Planarity
多重再流焊 Multiple Reflow Cycles
使用不用清洗助焊剂 No Clean Flux Usage
< 12 月
一定要避免
平 好良 PTH/via fill 要小心
焊点可靠度
Solder Joint Reliability
表面处理的比较
在现在的市场，适合用在线路板上细小引脚的 QFP/BGA 装置，主要有 4 种无铅表面处理
化学浸锡(Immersion Tin) 化学浸银(Immersion Silver) 有机焊锡保护剂(OSP) 化学镀镍浸金(ENIG)
虽然电镀镍金能提供优良的打金线接合的性能，它有 着三大不足之处， 而每一不足之处都阻碍着它在领先 领域中的应用。
至今，当半导体工业多年来从缩小线宽来致力于增进 装置的性能时，很少有涉及这样的想法，也就是在一 个电子系统中，装置间应该通过包含这个系统的封装 来传递信息。大量的 I/O 需求及讯号传送质量已成为 半导体工业重要考虑的因素，无论在 IC 内部的连接或 把装置封装在线路版上，为了达到可靠的连接，封装 过程的要求及线路版最终表面处理技术同样重要。
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表 2 – 不同表面处理对不同组装方法之表现
OSP
Through Hole Technology
多重再流焊後有焊 錫不完全孔的問題
SMT / BGA
Press Fit
Wire Flip Chip /
Bond
TAB
多重再流焊
ENIG IAg ISn ENEPIG
晶粒邊界腐蝕
當厚度高時，介面之微細 空隙便會出現 “champagne voids”
结论 – 使用 ENEPIG 的好处
ENEPIG 最重要的优点是同时间有优良的锡焊可靠性及打线接合可靠性，优点细列举如下:
1. 防止“黑镍问题”的发生–没有置换金攻击镍的表面做成晶粒边界腐蚀现象 2. 化学镀钯会作为阻挡层，不会有铜迁移至金层的问题出现而引起焊锡性焊锡差 3. 化学镀钯层会完全溶解在焊料之中，在合金界面上不会有高磷层的出现。同时当化学镀钯溶解后会露出一
触碰表面之应用 Contact Surface Applications
会 不可
镀层厚度
> 0.15
Total Coating Thickness (micron)
不会 可
Au 0.08 – 0.13 Ni 3.0 – 6.0
不会
可
焊接: Au 0.03 – 0.05 Pd 0.05 – 0.1 Ni 3.0 – 5.0 打线接合: Au 0.07 – 0.15 Pd 0.1 – 0.15 Ni 3.0 – 5.0
因为这些限制，使用化学镀的优势表露出来。化学镀 的技术包括化学镀镍浸金(ENIG)，化学镀镍化学镀金 (ENEG)及化学镀镍钯浸金(ENEPIG)。
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表 1 – 不同表面处理性能之比较
特性
OSP
ENIG
ENEPIG
耐储时间 Shelf life (在控制条件下)
锡焊面之接触 Handling / Contact with Soldering
层新的化学镀镍层用来生成良好的镍锡合金 4. 能抵挡多次无铅再流焊循环 5. 有优良的打金线结合性 6. 大体上说，总体的生产成本比电镀镍金及化学镀镍化学镀金为低
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Lam Leung, 高級工程師-亞洲區, 研究發展及工程部, 印刷線路板技術, 罗门哈斯电子材料亞洲有限公司 (香港). 电 子邮件: slleung@ 罗门哈斯电子材料提供用于表面处理的各项技术，包括沉镍金技术 (ENIG)、沉镍钯金技术 (ENEPIG), 电镍金 技术(electrolytic nickel-gold) 与沉锡技术 (immersion tin) 等产品.
当化学镀镍钯浸金（ENEPIG）在 90 年代末出现时， 但因为 2000 年时，钯金属价格被炒卖到不合理的高 位，使 ENEPIG 在市场上的接受延迟了。但是， ENEPIG 能够解决很多新封装的可靠性问题及能够符 合 ROHS 的要求，因此在近年再被市场观注。
除了在封装可靠性的优势上， ENEPIG 的成本则是另 一优势。当近年金价上升超过 US$800/oz，要求厚金 电镀的电子产品便很难控制成本。而钯金属的价格 (US$300/oz)则相对于金价来说远低于一半，所以用钯 代替金的优势便显露出来。
为什么要使用化学电镍钯金?
September 2008 2008年9月
本文同步发表于 PCB007 网站
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为什么要使用化学电镍钯金?
前言
电子产品一直趋向体积细小及轻巧，同时包含更多功 能而又有更快速的运作效率。为了达到以上要求，电 子封装工业便发展出多样化及先进的封装技术及方 法，使之能在同一块线路版上增加集成电路(IC)的密 度，数量及种类。
ROHM AND HAAS ELECTRONIC MATERIALS 罗門哈斯電子材料
CIRCUIT BOARD TECHNOLOGIES 印刷線路板技術
Technical Communications 科技专刊
Why Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold (ENEPIG)?
相对湿度下 12 小时
境
> 8.5g
ENEPIG 平均拉力 > 8g
平均拉力 > 8g
在 ENEPIG 样本抗拉力测试中，观察到主要的打线接合失效模式是断裂在金线及十分之少量的在颈状部位。没有 金线不接合和接合点断的情况发生。
断裂在根部
断裂在颈状部位
断裂在金线
如电子产品用在高温操作的环境下，更会加强连接可靠的重要性。此测试结果显示出ENEPIG能够很好的代替电 镀镍金。
结果 电镀镍金 轻微地高于平均拉力 > 9g 轻微地高于平均拉力 > 8.5g
ENEPIG 平均拉力 > 8g
平均拉力 > 8g
结果
预处理测试
测试目的
电镀镍金
3 把样本放在 150oC 烤箱 加速老化 (仿真固晶粘合剂 轻微地高于平均拉力
烘烤 4 小时
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工序)
> 8.5g
4 把样本暴露于 85oC/85% 模拟一个不受控制的贮藏环 轻微地高于平均拉力
本文章描述影响连接可靠性的主要因素，尤其侧重在 打金线接合的应用中表面处理的性能。
表面处理打线接合的选择
在这三种选择中，ENIG 是基本上不用考虑的，因为 它不具备提供高可靠性打金线接合的工艺条件（尽管 它被用在不重要的消费产品的应用中），而 ENEG 具 有和电镀镍金同样高的生产成本，在制程方面亦充满 了复杂性的挑战。
良
用在打金线接合 Gold Wire bonding
不可
> 12 月
> 12 月
最好避免
最好避免
平
平
良
良
无影响
无影响
良 - 如能在生产上避 免“black pad” 的出 良
现
不可
可
电气探针测试 Electrical Test Probing
差, 除非表面有焊锡 可
可
封装后之腐蚀 Corrosion Risk after Assembly