化学镍金工艺探讨
化学镍金工艺中金剥落问题的探讨
化学镍金工艺中金剥落问题的探讨胡燕辉 柳良平 谢海山 张育猛(杭州方正速能科技有限公司,浙江 杭州 311100)摘 要 化学镍金工艺能够有效的保护导电和焊接表面而被广泛的应用于PCB行业。
然而,针对该工艺的品质保证绝非易事。
化学镍金工艺受药水等因素的影响,在品质上容易会出现甩金、渗镀等不良问题。
本文利用SEM、EDS分析手段对化学镍金工艺中的甩金问题进行了分析探讨。
结果发现:甩金处镍层被腐蚀而形成空洞,EDS分析发现镍层中含有铜元素。
这很有可能是金缸受到污染,镀液中存在一定含量的Cu 2+,镍层与Cu 2+发生自发的置换反应置换出铜而沉积在镍层上面,从而腐蚀镍层形成大量孔洞,使之与金层的结合力下降,导致化学镍金后甩金。
关键词 印制电路信息;化学镍金;甩金;表面处理中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2011)2-0033-02Study on gold-peeling of electroless nickel immersion goldHU Yan-hui LIU Liang-ping ZHANG Yu-meng XIE Hai-shanAbstract Electroless nickel/immersion gold (ENIG) technology is widely used in printed circuit board (PCB), providing a protective, conductive and solderable surface. However, it is not easy to control the quality assurance of the process. For ENIG the problem of gold peeling easily occurs in fl uenced by chemical medicine. Therefore, in this paper, the problem of gold peeling was studied by SEM and EDS. The results showed that Nickel has been corrupted, and emerged many pinholes. Cu element is found in nickel plating. This is most likely contaminated by chemical medicine in gold tank. When there is a certain content of Cu2+, Cu2+ and Ni will spontaneously occur displacement response, and deposit on top of Ni. The binding force of Ni and gold is signi fi cantly reduced, which occurred gold peeling.Key words PCB; ENIG; gold peeling; surface treatment在PCB 行业中,为了保证下游装配的可靠性和可操作性,通常需要对PCB 进行最终表面处理。
化学镍金工艺探讨
焊 垫 镍 层 有 10L 以上 , 做 其 它 料 号 很 2卜 m 且 正 常 , 异 常 曾困 扰 生 产 许 久 , 经 供 应 商 此 后 分 析 是 多 层 板 的 内外 层 存 在 电 位 差 ( 现 此
前 面槽 液 的 污染 , 护 活化 槽 。 保
有加速剂( 多为乳酸)故槽液冷却停用后易 ,
发霉 。 因此 , 产 量 不 太 或 长 时 间 不用 时 , 在
6 .活 化 : 的 活 化 剂 为 离 子 型 的 氯 化 用 钯( 也有 硫 酸 钯 , 酸 钉 等 铂 族 贵 金属 ) 硫 。浓
率 , 量 高 , 液 稳 定 性 差 , 性 太 强 易 析 含 槽 活
出。
有 机添 加剂 : 加剂 主要 有络 合剂{ 添 使 N 产生 成 络 合 物 . 免生 成 氢 氧 化 物 或 亚磷 避
酸 盐 沉 淀)加速 剂 , 定 剂 。 由于槽 液 中加 ; 安
5 预 活化 : 用 氯 化 钯 作 为 活 化 剂 时 , 采 其 预活 化 可 以盐 酸 配 槽 , 除 前 面 槽 , 除 去 去
以 维持 其 品质 及 活性 。
槽 液 析 出 :在 配 槽 前 须 用 5 % 的硝 酸 0 浸泡 8小 时 以 上 ,使 槽 壁 生 成 钝 化 膜 防 止 镍 附着 ,生 产 时在 槽 四角 的假 镀 杆 要 外 加 09 .V左 右 的 直 流 电压 , 以抑 制 镍镀 上槽 壁 , 硝槽 时 , 属 设 备 ( 滤 机 、 道 ) 要 硝 化 附 过 管 也
律 , 同行 参 考 。 供
化学沉镍金板线路阻焊剥离的原因探讨
万方数据
孔化与电镀Metallization and Plating
201 0秋季国I际,PCB技术/信息论坛
金药水的特性对化学沉镍金板线路阻焊剥离都有重要影响。因为成本原因,目前大多数公司都会通过选择与化 学沉镍金药水相匹配的油墨或改良油墨配方来改善阻焊剥离问题。
3.1.1油墨特性的影响
沉镍金药水特性 中图分类号:TN41 文献标识码:A
文章编号:1009—0096(2010)增刊一0152一08
The factors research of the S/M peeling off during ENIG
ZDURu-b/n
Abstract As one of the surface final finish for printed circuit board(PCB),providing a protective,conductive and solderable surface,Electroless nickel/immersion gold(ENIG)technology is widely used.However,some problems are hard to be eliminated,besides the solder mask on circuit peeling off.In this paper,the factors of the solder mask(S/M)on circuit peeling off in the process of the Electroless Ni/Immersion Au(ENIG)were discussed,
Key words ENIG;S/M peeling off;Temperature and time of post cure;Thickness of ink Characteristics of ink;Parameter of ENIG:Characteristics of ENIG solution
化学镍钯金ENEPIG表面处理工艺研究(可编辑)
化学镍钯金ENEPIG表面处理工艺研究I化学镍钯金 ENEPG 表面处理工艺研究东莞生益电子有限公司纪成光,陈立宇,袁继旺,王燕梅摘要:本文采用SEM、EDX、WettingBalance、拔/撞锡球和打金线WireBonding 测试等分析手段,比较研究了四家化学镍钯金药水表面处理焊盘的焊接可靠性,同时比较研究了化学镍钯金表面处理相对化学镍金表面处理可有效防止黑盘 BlackPad 缺陷引起的连接可靠性问题。
关键词:化学镍钯金;化学镍金;表面处理;焊接可靠性onENEPl GSurfaceTreatmentTechnoIStudy ogyElectronics YanmeiLtd.jIDongguanShengyi Chengguang,CHENLiyu,YUANJiwang,WANGof fourAbstract:Thereliabilitiestreated kindsofENEPIG medicinewelding pad by liquidwerestudied andbyusingSEM,EDX,wettingbalance,ballpull/ballshear,wirebondingother methodsinthis differencesof reliabi1itiesinENEPIGanalytical paper.The weldingsurfacetreatmentandENIGsurfacetreatmentwerecontrastedandstudied.Theresultsshowedsurface surfacethat withENIG treatmentcancompared treatment,ENEPIG effectivelypreventissuescausedthedefectofBlackPad.jointreliability byreliabiliKeywords ENEPIG:ENIG:Surfacetreatment:Weldingty前言是铜导体,须进行表面涂覆处理以保护连接盘铜面不被污染和氧化,保证元器件焊接可好且接触电阻低等优越性能,被广泛应用于精密电子产品的印刷电路板的表面处理和微电子芯片与电路板的封装技术中,如手机板、计算机按键、屏蔽器、打金线板等高可靠性产品。
工艺技术化学镀镍详解
工艺技术:化学镀镍详解一、化学镀镍层的工艺特点1.厚度均匀性厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点,也是应用广泛的原因之一,化学镀镍避免了电镀层由于电流分布不均匀而带来的厚度不均匀,电镀层的厚度在整个零件,尤其是形状复杂的零件上差异很大,在零件的边角和离阳极近的部位,镀层较厚,而在内表面或离阳极远的地方镀层很薄,甚至镀不到,采用化学镀可避免电镀的这一不足。
化学镀时,只要零件表面和镀液接触,镀液中消耗的成份能及时得到补充,任何部位的镀层厚度都基本相同,即使凹槽、缝隙、盲孔也是如此。
2.不存在氢脆的问题电镀是利用电源能将镍阳离子转换成金属镍沉积到阳极上,用化学还原的方法是使镍阳离子还原成金属镍并沉积在基体金属表面上,试验表明,镀层中氢的夹入与化学还原反应无关,而与电镀条件有很大关系,通常镀层中的含氢量随电流密度的增加而上升。
在电镀镍液中,除了一小部分氢是由NiSO4和H2PO3反应产生以外,大部分氢是由于两极通电时发生电极反应引起的水解而产生,在阳极反应中,伴随着大量氢的产生,阴极上的氢与金属Ni-P合金同时析出,形成(Ni-P)H,附着在沉积层中,由于阴极表面形成超数量的原子氢,一部分脱附生成H2,而来不及脱附的就留在镀层内,留在镀层内的一部分氢扩散到基体金属中,而另一部分氢在基体金属和镀层的缺陷处聚集形成氢气团,该气团有很高的压力,在压力作用下,缺陷处导致了裂纹,在应力作用下,形成断裂源,从而导致氢脆断裂。
氢不仅渗透到基体金属中,而且也渗透到镀层中,据报道,电镀镍要在400℃×18h或230℃×48h的热处理之后才能基本上除去镀层中的氢,所以电镀镍除氢是很困难的,而化学镀镍不需要除氢。
3.很多材料和零部件的功能如耐蚀、抗高温氧化性等均是由材料和零部件的表面层体现出来,在一般情况下可以采用某些具有特殊功能的化学镀镍层取代用其他方法制备的整体实心材料,也可以用廉价的基体材料化学镀镍代替有贵重原材料制造的零部件,因此,化学镀镍的经济效益是非常大的。
化学镍金工艺原理
化学镍金工艺原理化学镍金是一种将镍和金蒸发到同一个物质表面上的技术。
这种技术通常用于制造电子元器件和其他精密器件,因为镍和金具有良好的电学性能和较低的腐蚀率。
化学镍金工艺的原理是使用一种叫做热解的技术,将镍和金的氧化物转化为游离金属。
首先,将镍和金的氧化物混合在一起,然后在高温下加热,使氧化物解离出金属。
随后,将游离金属沉积在所需要的表面上,最后将表面冷却,使金属固化。
镍金合金具有良好的电学性能,因此广泛应用于电子元器件中。
例如,它常用于制造芯片上的金手指和连接器,以及用于制造电路板的金贴片。
此外,镍金合金还可用于制造医疗器械,因为它具有较低的腐蚀率和耐磨性。
尽管化学镍金工艺具有许多优点,但它也存在一些局限性。
例如,由于镍和金的氧化物需要在高温下加热才能解离出金属,因此无法在温度敏感的器件上使用。
另外,在化学镍金工艺中,还存在另一个潜在的问题是金属沉积不均匀。
这是因为在高温加热过程中,金属氧化物中的金原子会比镍原子更容易解离出来,导致镍金合金中镍的浓度较低。
因此,在制造镍金器件时,需要对镍金合金的组成进行严格控制,以确保合金的性能和稳定性。
总之,化学镍金是一种有效的技术,用于在电子元器件和其他精密器件上制造镍金层。
尽管存在一些局限性,但通过正确的操作和控制,可以使用化学镍金工艺制造出性能优良、稳定可靠的镍金器件。
除了化学镍金工艺,还有另一种称为电镀镍金的技术。
这种技术的原理是使用电流将镍和金的溶液中的金属离子转移到所需要的表面上,使金属沉积在表面上形成膜层。
与化学镍金工艺相比,电镀镍金具有一些明显的优势。
首先,它可以在低温下进行,因此适用于温度敏感的器件。
其次,电镀镍金可以得到更加均匀的金属沉积,因为可以通过调节电流的强度来控制金属离子的转移速率。
然而,电镀镍金也有一些局限性。
首先,它只能用于沉积较薄的金属膜层,因为随着膜层厚度的增加,金属离子的转移速率会减慢。
其次,电镀镍金过程中存在电阻焊接的风险,因此需要进行特殊的控制。
表面处理之化学沉镍金
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:、镀层磷含量稳定,镀层组成Ni93±1% P 7±1% 。
、适用于PCB/FPC沉镍金,FPC沉镍金时仅镍缸参数有所不同。
、操作温度范围宽,对绿油攻击极小。
、槽液稳定,管理简易方便,镍槽可使用自动加药装置。
、化学镍沉积速率稳定:PCB一般为10~13um/hr,FPC一般为8~11 um/hr。
、生产中前后制程对化学沉镍金的影响生产中前后制程对化学沉镍金的影响、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。
、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。
、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。
、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。
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。
、化镍金前处理的刷磨:.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。
S-075-化学镍金中漏镀原理分析及改善措施-程刘锁
S-075化学镍金中漏镀原理分析及改善措施程刘锁(深南电路有限公司,广东深圳518053)摘要本文主要分析了造成化学镍金工艺中因阻焊特殊设计问题导致漏镀的原理,发现当板件孔内残余除油剂、微蚀液以及硫酸铜时会对活化钯的沉积造成干扰,并由此提出提高活化前各药水槽及水洗槽的开缸频率增强清洗效果,从而大大降低了漏镀的报废率。
关键词化学镍金;漏镀;活化The Principle Analysis and Improvement Measuresof Skip Plating in ENIGCHENG Liu-suoAbstract This article mainly analyzes the cause of Skip Plating in ENIG, because of its special resistance welding design, we found that when vias in board have residual except cleaner, micro etching liquid and copper sulfate will cause interference to activation of the palladium deposition, and thus put forward to improve activation before the medicine water tank and water tank open cylinder frequency enhance the cl eaning effect, thus greatly reduces the skip plating scrap rate.Key words:ENIG; Skip plating; Activation1 前言化学镍金又叫做化学沉镍金或者沉镍浸金,行业内常称为无电镍金(Elestrolss Nickel Imnersion Gold)。
化学镍金工艺介绍 ppt课件
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镍与铜镀层密著不良
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镍镀层结构不良
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金与镍镀层密着不良
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露铜
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架桥(渗镀)
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漏镀
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镀层表面粗糙
39
针孔
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析出速度太慢
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镍镀液混浊
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析出保护装置的电流太高
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Ni槽pH值起伏太大
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镍消耗量太大或镍浓度无法维持
• 负载过高或药液补充太慢 • 1、检查及调整补充装置 • 2、延长滴水时间 • 3、检查管路是否泄漏等
洁
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预浸及活化
• 使用高纯度稀硫酸,加热区避免局部过热。 • 防止微蚀液带入及化镍药水滴入。
26
化学镍
• 槽体需用硝酸钝化,防析出整流器控制电压0.9V • 防止活化液带入 • 防析出棒不可与槽体接触 • 防止局部过热,加药区需有充足的搅拌 • 10um P.P .滤芯连续过滤,循环量4-6次/小时
不易显干净 • 7、注意显影液的管理 • 8、增加出料段输送滚轮尤其是吸水海棉的清洗频率 • 9、避免过度烘烤,造成绿油脆化
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刷磨或喷砂处理
• 使用1000#刷轮轻刷,注意刷幅及水压 • 避免铜粉在板面残留
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喷砂处理
磨刷处理
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刷 磨
喷 砂
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微蚀
• 咬铜0.5-1.5um即可,避免过度咬蚀 • 水洗 • 各水洗时间要合适,充分洗涤 • 进水量0.8TO/h以上,药水槽前一槽水洗使用纯水 • 水洗槽槽壁刷洗,每周1-2次 • 特别注意镍后及金后的水洗槽 • 镀后立即水洗,烘干,待板子冷却后才可叠板 • 避免与其他制程共用水洗/烘干机 • 镀金后至包装前各段水洗烘干机之水洗槽及吸水海棉轮需经常清
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++Pd 2.2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H 2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+2H2 H2PO2-+H H2O+OH-+PH 2PO2-+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(CH2-+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。
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。
化学镀镍(ENP)工艺技术
化学镀镍(EPN)工艺技术ENP俗称化学镀镍或自催化镀镍或镍磷镀及无电镀镍,是一种用化学的方法,在金属表面沉积出十分均匀、光亮、坚硬的镍磷(硼)合金镀层的表面处理工艺技术。
它具有高均匀性、高结合强度、高耐磨性、高耐腐蚀及绿色环保等品质特征。
化学镀镍(ENP)工艺技术ENP(Electroless Nickel plating)工艺是一种用非电镀(化学)的方法,在零部件表面沉镀出十分均匀、光亮、坚硬的镍磷硼合金镀层的先进表面处理工艺。
它兼有高匀性、高结合强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和无漏镀缺陷及仿真性极好六大优点,其综合性能优于电镀铬。
在很多环境介质中甚至比不锈钢更耐腐蚀,用来代替不锈钢可以降低工件成本。
在工艺方面,化学镀镍是靠化学方法形成镀层,不受零件形状和尺寸的限制,任何复杂形状的零件各部位镀层厚度均匀一致,施镀过程中厚度精度为±2μm,能够满足各种复杂精密部件的尺寸要求,而且镍合金镀层质密光滑,镀后无需任何加工,还可以反复修镀。
该技术是目前发达国家重点推广的表面处理新技术。
一、ENP的基本原理ENP的基本原理是以次亚磷酸盐为还原剂,将镍盐还原成镍,同时使金属层中含有一定的磷,沉淀的镍膜具有催化性,可使反应继续进行下去。
关于ENP的具体反应机理,目前尚无统一认识,现为大多数人所接受的原子氢态理论是:1、镀液在加热时,通过次亚磷酸根在水溶液中脱氢,而形成亚磷酸根,同时放出生态原子氢,即:H2PO2-+H2O→H2PO32-+H++2[H]2、初生态的原子氢吸附催化金属表面而使之活化,使镀液中的镍离子还原,在催化金属表面上沉积金属镍:Ni2++2[H]→Nio+2H+3、随着次亚磷酸根的分解,还原成磷:H2PO2-+[H]→H2O+OH-+Po镍原子和磷原子共同沉积而形成Ni-P合金,因此,ENP的基本原理也就是通过镀液中离子还原,同时伴随着次亚磷酸盐的分解而产生磷原子进入镀层,形成过饱和的Ni-P固溶体。
PCB化学镍金ENIG板焊接不良和回流焊不良的分析、区分——PCB测试手段综合运用实例探讨
保温区时,使 PCB 和元器件得到充分的预热,以防 PCB 突然进入焊接高温区而损坏 PCB
和元器件;在助焊剂活化区,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层;当
PCB 进入焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡润湿 PCB 的焊盘、元
件焊端,同时发生扩散、溶解、冶金结合,漫流或回流混合形成焊锡接点;PCB 进入冷
程中会迅速溶入锡体之中。所以黄金本身并未参与焊点的组织,其唯一的功用就是在保 护化镍层免于生锈或钝化,否则将不能形成IMC也无法焊牢。金层越厚熔入焊点的量也 将越多,反而会造成脆化以致焊点强度越糟也越不可靠。而焊接温度不足也会对焊接造 成非常大的影响。相关问题大致请见下表:
常见问题一览表
问题
问题产生分析
才较坚强和可靠。焊接良好的焊点切片将清楚的看到均匀的IMC层。如果焊接时焊接热
量不充足,虽然已经形成NixSny的IMC层,但由于热量不足会直接影响AuxSny的形成和Au 的扩散速度,导致Au未必完全熔入焊锡,那么此时的焊点强度将大打折扣。一旦收到外
力将很容易裂开。 所以由上可见:ENIG可焊层所形成的焊点是生长在镍层上,而浸金的薄层在焊接过
But Micro slice can still be used for the further observation of PCB production process, malfunction mechanism of PCB, malfunction mechanism of SMT welding, etc. or the demand on research development, but here the slice should be magnified at 400 to 500 times, even 1000 times. If necessary, X-RAY fluorescence spectroscopy, SEM, EDX should be used to verify because it couldn’t prove too much only by a slice image.
化学镀镍配方分,化学镀镍配方分析技术及生产工艺
化学镀镍配方成分分析,镀镍原理及工艺技术导读:本文详细介绍了化学镍的研究背景,分类,原理及工艺等,本文中的配方数据经过修改,如需更详细资料,可咨询我们的技术工程师。
禾川化学引进国外配方破译技术,专业从事化学镍成分分析、配方还原、研发外包服务,为化学镍相关企业提供一整套配方技术解决方案。
一、背景化学镀镍也叫做无电解镀镍,是在含有特定金属盐和还原剂的溶液中进行自催化反应,析出金属并在基材表面沉积形成表面金属镀层的一种优良的成膜技术。
化学镀镍工艺简便,成本低廉,镀层厚度均匀,可大面积涂覆,镀层可焊姓良好,若配合适当的前处理工艺,可以在高强铝合金和超细晶铝合金等材料上获得性能良好的镀层,因此在表面工程和精细加工领域得到了广泛应用。
禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验,经过多年的技术积累,可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库,彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题,利用其八大服务优势,最终实现企业产品性能改进及新产品研发。
样品分析检测流程:样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。
有任何配方技术难题,可即刻联系禾川化学技术团队,我们将为企业提供一站式配方技术解决方案!二、化学镀工艺化学镀工艺流程为:试样打磨-清洗-封孔-布轮抛光-化学除油-水洗-硝酸除锈-水洗-活化-化学镀-水洗-钝化-水洗-热水封闭-吹干。
图1 化学镀的工艺流程图三、化学镀镍分类化学镀镍的分类方法种类多种多样,采用不同的分类规则就有不同的分类法。
四、化学镀镍原理目前以次亚磷酸盐为还原剂的化学镀镍的自催化沉积反应,已经提出的理论有羟基-镍离子配位理论、氢化物理论、电化学理论和原子氢态理论等,其中以原子氢态理论得到最为广泛的认同。
该理论认为还原镍的物质实质上就是原子氢。
在以次亚磷酸盐为还原剂还原Ni2+时,可以以下式子表示其总反应:3NaH2PO2+3H2O+NiSO4→3NaH2PO3+H2SO4+2H2+Ni(1)也可表达为:Ni2++H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++Ni(2)其过程可分为以下四步:首先,加热化学沉积镍-磷合金镀液,此时镀液并未马上反应,而是金属首先进行催化,H2PO2-在水溶液中发生脱氧生成了H2PO3-,同时释放出原子态活性氢。
湿法提取镍工艺
湿法提取镍工艺湿法提取镍工艺(Hydrometallurgical Nickel Extraction Process)引言:湿法提取镍工艺是一种重要的金属冶炼技术,用于从镍矿石或废弃物中提取纯度较高的镍金属。
这种工艺的主要优势在于能够处理多种类型的原料,并且具有较低的能源消耗和环境污染。
本文将深入介绍湿法提取镍工艺的原理、过程和应用,并分享我对这一主题的观点和理解。
一、原理湿法提取镍工艺是通过将镍含量较高的原料浸泡在酸性溶液中,利用化学反应的原理将镍离子与其他金属离子分离,最终获得纯度较高的镍金属。
该工艺的关键步骤包括溶解、分离、纯化和电积四个阶段。
1. 溶解阶段:将镍含量较高的原料与适量的酸性溶液反应,使得镍矿石中的镍离子溶解到溶液中。
常用的酸性溶液包括硫酸、盐酸和硝酸等,其选择依据原料的性质和反应条件而定。
2. 分离阶段:在溶液中,镍离子与其他金属离子(如铜、钴等)混合存在。
通过一系列的化学反应和物理分离过程,将镍离子从其他金属离子中分离出来。
常用的分离方法包括溶剂萃取、离子交换和氢氧化物沉淀等。
3. 纯化阶段:分离出的含镍溶液中可能还含有少量的杂质,需要通过纯化处理来去除。
纯化工艺通常采用碳酸氢钠或氢氧化钠等碱性物质进行中和沉淀,进一步提高镍溶液的纯度。
4. 电积阶段:将纯化后的镍溶液通过电积技术,在电极上沉积出纯度更高的金属镍。
这一步骤中,镍离子在电极上还原成金属状态,并聚集在电极上,形成金属镍层。
二、工艺过程湿法提取镍工艺通常包括前处理、浸出、分离、纯化和电积等几个步骤。
下面将按顺序介绍每个步骤的主要操作。
1. 前处理:原料通常需要经过破碎、磨矿和选矿等前处理步骤,以提高其浸出效果和提取效率。
2. 浸出:将经过前处理的原料与酸性溶液充分接触,使得镍离子从矿石中溶解出来。
浸出过程的条件包括温度、浸出时间和浸出剂浓度等,需要根据具体原料和反应条件进行调节。
3. 分离:通过溶剂萃取、离子交换或氢氧化物沉淀等分离方法,将镍离子与其他金属离子分离开来。
化学镀镍金板上锡不良问题的探讨
化学镀镍金板上锡不良问题的探讨张义兵寻瑞平刘百岚敖四超钟宇玲【摘要】在沉镍金工艺中,受设备、环境以及人员等因素的影响,沉镍金板容易出现上锡不良等问题.利用X-Ray、SEM、EDS等分析手段对沉金板上锡不良问题进行了分析探讨.结果发现:上锡不良焊盘位存在氧化、轻微镍层腐蚀与磷富集现象,致使焊点的机械强度下降,导致可焊性差,造成上锡不良。
【期刊名称】印制电路信息【年(卷),期】2016(024)003【总页数】3【关键词】线路板;沉镍金;上锡不良;焊盘在PCB行业中,为了保证下游装配的可靠性和可操作性,通常需要对PCB进行最终表面处理.化学镀镍金(ENIG)又称沉镍金工艺,为PCB板提供了集可焊、导通、散热功能于一身的理想镀层[1][2],近年发展迅速,在业界得到了广泛的应用。
沉镍金其原理是在印制板焊盘部位裸铜表面上化学镀镍和化学浸金,镀层具有良好的接触导通性和装配焊接性能,同时还可以同其它表面处理工艺配合使用,是一种非常重要、应用十分广泛的表面处理工艺[3]。
由于沉镍金板的多功能性要求,而且表观要求极严,加之沉镍金制成敏感,极易发生品质问题[4],如金面上锡不良等.本文从沉镍金基本工艺出发,利用X-Ray、SEM、EDS等分析手段,对沉镍金板的上锡不良问题进行了探讨。
1 沉镍金工艺原理1.1 化学镀镍原理在Pd的催化作用下,Ni2+被次磷酸盐(NaH2PO2)还原成金属Ni沉积在铜表面上,当Ni2+沉积覆盖催化剂Pd晶体时,新生的Ni作为催化剂继续推动反应进行,从而可以得到任意厚度的镍镀层[5]。
反应机理如下:1.2 化学浸金原理在活性镍表面,Au(CN)2-络离子与Ni发生化学置换反应,在镍层上沉积一层薄金,反应机理如下:由于ΔE0=0.289V>0V,属于自发反应.溶解一个镍原子就会有两个金原子沉积到镍层上[5]。
2 沉镍金板上锡不良问题分析2.1 问题描述受设备、环境以及人员等因素的影响,沉镍金板极易出现品质问题.近期我公司沉镍金板出现的上锡不良,问题板焊盘金面和锡膏融合度差,没有完全上锡,出现了明显的上锡不良问题.对不良板进行外观检测,表明上锡不良焊盘部位表面光洁,无明显污染、氧化等异常现象。
化镍金渗镀镍原因-概述说明以及解释
化镍金渗镀镍原因-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述镍是一种重要的金属元素,具有良好的机械性能、化学稳定性和导电性能,广泛应用于工业领域。
金渗镀镍是一种常见的表面处理技术,通过在金属表面加热和浸泡的方式,使含有镍的金属离子渗透到金属表面上,形成一层均匀的镍合金层。
这种镍合金层具有耐腐蚀、耐磨损、美观等优良特性,能够提高金属的耐用性和使用寿命。
本文将围绕化镍金渗镀镍的原因展开论述。
首先介绍镍的性质和应用,包括其物理和化学性质,以及在制造业、电子工业和冶金工业等领域的广泛应用。
然后详细介绍金渗镀镍的原理,包括渗镀的工艺流程和影响渗镀效果的因素。
最后重点探讨化镍金渗镀镍的原因,包括镍的良好性能和金渗镀镍的优势。
通过本文的详细阐述,可以加深对化镍金渗镀镍原因的理解,进一步认识到金渗镀镍技术在金属加工和表面处理中的重要性。
此外,还可以探讨金渗镀镍技术的未来发展前景,并对其在工业应用中的意义进行展望。
通过对化镍金渗镀镍的深入研究,有助于提高金属制品的品质和性能,推动相关领域的技术进步和发展。
在下一节中,我们将重点介绍镍的性质和应用,以便更好地理解化镍金渗镀镍的原因。
1.2 文章结构文章结构部分应包括以下内容:2. 正文2.1 镍的性质和应用2.2 金渗镀镍的原理在本节中,将详细介绍金渗镀镍的原理。
首先,解释镍在金渗镀过程中的作用和特点。
随后,探讨金渗镀镍所涉及的化学反应和电化学过程。
最后,解释金渗镀镍对提高材料的耐腐蚀性和磨损性能的影响。
2.3 化镍金渗镀镍的原因在本节中,将探讨进行化镍金渗镀镍的原因。
首先,介绍化镍金渗镀镍的用途和优势。
然后,解释进行化镍金渗镀镍的主要目的,如提高材料的抗氧化性、改善外观和表面光洁度等。
此外,还将讨论进行化镍金渗镀镍的适用材料和工艺条件。
通过以上的文章结构,读者可以清晰地了解到本篇文章将介绍镍的性质和应用、金渗镀镍的原理以及进行化镍金渗镀镍的原因。
该结构将有助于读者全面了解化镍金渗镀镍的背景、原理和重要性。
ITO线路化学镍金工艺的生产技术
本技术介绍了一种ITO线路化学镍金工艺,包括以下步骤:脱脂、微蚀、活化、后浸、镀镍和镀金,整体上,工艺实现难度适中,污染低,成品镀层均匀且性质稳定,满足客户在抗氧化性、耐磨性等多项性能要求,保证了电容触摸屏的品质稳定和传输信号能力优良,本技术适用于ITO线路化学镍金。
技术要求1.一种ITO线路化学镍金工艺,其特征在于,包括以下步骤:A.脱脂:ITO玻璃基板在碱性清洁剂中进行清洗和脱脂处理,温度45±5℃,时间4~6分钟;B.热水洗:ITO玻璃基板用热水洗净,温度45±5℃,时间1~2分钟,之后常温下两次用纯水洗净,每次时间0.5~1分钟,烘干;C.微蚀:ITO玻璃基板中部贴上隔绝膜露出四周边缘的ITO线路,在微蚀剂中进行蚀刻和粗化处理,温度25±2℃,时间4~6分钟,之后常温下两次用纯水洗净,每次时间0.5~1分钟,烘干;D.活化:ITO玻璃基板在钯活化剂中进行Pd沉积和活化处理,温度20±2℃,时间4~6分钟,之后常温下两次用纯水洗净,每次时间0.5~1分钟,烘干;E.后浸:ITO玻璃基板在后浸剂中常温浸泡,时间4~6分钟,之后常温下两次用纯水洗净,每次时间0.5~1分钟,烘干;F.镀镍:ITO玻璃基板在化学镍磷合金镀液中进行镀镍处理,温度75~80℃,时间5~8分钟,化学镍磷合金镀液中镍含量4.5±0.3g/L,PH值控制在4.4~4.8,之后常温下两次用纯水洗净,每次时间0.5~1分钟,烘干;G.镀金:ITO玻璃基板在化学金镀液中进行镀金处理,温度80±5℃,时间20秒~3分钟,化学金镀液中金含量1.0~3.0g/L,PH值控制在5.0~5.4,之后常温下三次用纯水洗净,第一次时间0.5分钟,后两次每次时间0.5~1分钟,之后用热水洗净,温度50±2℃,时间1~2分钟,烘干。
2.根据权利要求1所述的一种ITO线路化学镍金工艺,其特征在于:所述碱性清洁剂中包含浓度为50g/L的氢氧化钠。
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6. 活化:用的活化剂为离子型的氯化钯(也有硫酸钯,硫酸钌等铂族贵金属)。浓度最好控制在30ppm-60ppm。
有段时间,我司生产的某多层板总是有焊垫色差现象,且两面(S面、C面)总是对称出现,测量镍层只有30μm左右,而旁边焊垫镍层有120μm以上,且做其它料号很正常,此异常曾困扰生产许久,后经供应商分析是多层板的内外层存在电位差(此现象经微蚀后更为突出)阻止镍的附着,后提高钯浓度至60ppm不良率大幅下降色差且不明显,可允收。
温度:80℃以上,以保证镍槽反应的顺利进行。
磷含量:(6-8%)含量低,其抗蚀性,焊锡性都会变差,且镍层表面易钝化,含量高,会影响镍层的质量,增大镍层的内应力,使金镍之间的结合力变差。
Ni2+:(4.6-5.2g)含量低,影响沉积速率,含量高,槽液稳定性差,活性太强易板出。
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。
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。
二、 化金
当PCB板面镀好镍层放入金槽后,其镍面即受到槽液的攻击而溶出镍离子,所抛出的两个电子被金氰离子获得而在镍面上沉积出金层。
有面添加剂:添加剂主要有络合剂(使Ni2+生成络合物,避免生成氢氧化物或亚磷酸盐沉淀);加速剂,安定剂。由于槽液中加有加速剂(多为乳酸),故槽液泛却停用后易发霉。因此,在产量不大或长时间性不用时,每隔3-4天就升温做假镀(夏天尤为重要)。以维持其品质及活性。
槽液析出:在配槽前须用50%的硝酸浸泡8小时发上,使槽壁生成钝化膜防止镍附着,生产时在槽四角的假镀杆要外加0.9V左右的直流电压,以抑制镍镀上槽壁,硝槽时,附属设备(过滤机、管道)也要硝化干净。心可能的防止槽液析出。槽液的活性需要十分的稳定,最好采用自动添加系统使槽液各项成份稳定。这样槽液析出就会变慢。寿命就会延长,但是为了保证焊锡性的可靠,其槽液寿命只能用4-5MTO就须换槽。
原因:
① 反面沾异物
② 湿膜显影不净和水洗不净
③ 钯附着力不够
④ 活化后水洗过长
⑤ 镍槽药水管控失衡。
解决:
① 加重刷磨(追踪异物来源)
② 湿膜制程检讨心改善
③ 控制去脂槽的Cu2+含量(小于7g/L)
④ 缩短水洗时间(15SEC)
⑤ 严格按比例添加,同时根据化验结果结果调整
4. 金脱皮:
原因:
① 镍层含磷星高
② 镍层钝化
解决:
① 用AA分析磷含量,适当降低还原剂添加幅度,若不行则换槽。
② 避免镍层在空气中暴露时间过长。
5. 镍、铜结合力差(镍/铜分层)
1. 刷磨:使用高目数的尼龙刷(1000-1200目)对板面进行轻刷(刷磨电流2.0±0.2A)除去访垢和氧化物.在刷磨后接板时必须戴干净的手套避免接触成型线内的待镀区,以免后续做板出来后板面上有花斑。
2. 去脂:去徐油脂及有机物,只能采用非离子型遥介面活性剂,仅具润湿效果而已,不能用太强的板子型活性剂,以防止防焊漆表面或基材上带有静电而上镍或损伤水性碱液显影的防焊漆而溶出碳份污染槽液。
三、 化学金槽的管理
成份:金盐为氰化亚金钾,含金量63.8%.PH:5.1-6.1
化学金采用电位置换反应的原理进行的.能在镍面上镀上1-3μm的金层,在开始反应的一两分钟内沉积速度很快,至后来只能透过金层的疏孔让镍溶出,而继续推动金层的沉积.因以镍的不断溶出,金槽内的镍含量不断增加,一旦超过0.5y/L以上时,不但外观不佳且附着力也不行.故金槽的寿命只能维持3-4MTO。
本人此次将该制程的一些经验写出来是为得到业界前辈的指导,提高自己的能力,如有不足之处请多指教。
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2. 星点露铜:这是最让人头痛的问题,产生的原因主要是湿膜显影及显影后的水洗烤板时的放板密度(方便有机溶剂、油烟散发)通风状况及烤箱内的清洁程度。
发现此种情况,严重的退洗,轻微的采取刷磨两次,延长微蚀时间解决,最有效的方法是从湿膜制程改善。
常见问题的原因及解决方法。
1. 色差:
原因:
① 铜面不洁
② 前处理失效
解决:
① 加强前处理
② 分析前处理各槽药液中Cu+含量,如有超标既换之。
(去脂槽Cu2+<7g/L,微蚀槽Cu2+<15g/L。酸洗槽Cu2+<0.3g/L)
结束语
化学镍金制程的品质控制不是一件容易的事,尤其是潜在的品质隐患(如:焊锡性)只有刮客户上我后才能发现,不过只要严格的按标准作业,问题发生的机率就会减少。
② 过滤不够,板子振动频率幅度不够。
③ 前处理不良。
解决:
① 适当降低温度、浓度和PH值。
② 加强过滤,最好用5μm的滤芯边疆过滤。同时加强板子的振动频率和幅度,便于赶走板面上附着的氢气。
③ 加强前处理,同时检查铜面是否粗糙,杜决来料不良。
3. 露铜:
最后,上游制程品质隐患的影响。
对化学镍金制程本身没有大的问题出现,主要是防焊白化,是点露铜。而这两项都是湿膜制程品质隐患而引起。
1. 焊自化。防焊油墨的品质破坏是决定因素,但一般的油墨只要控制好工艺参数,也可将严重程度减至最小。
我司发前化金板用TARUM TT-9G油墨,该油墨品质十分过硬,在镍槽镀50mm都未见防焊白化。但是改用太阳4000-GF5型油墨,防焊白化有20mil,做试验发现不印文字去做板,白化程度为15mil,判断是有了文字烤板的缘故,因此将湿膜后烤参数由150℃ 45min改为150℃ 40min;文字烤板参板由150℃ 20min(单面文字)改为140℃ 15min,做板后防焊白化只有8mil左右,可允收。说明非化金板适用油墨在做板时,烤板的时间不宜过长,避免油墨烘烤过度老化,化金时防焊老化。
反应机理:
Ni→Ni2+2e
Au(CN)2-+e→Au+2CN-
由此可知,一个镍原子溶解可获得两个金原子的沉积,又因金层上有许多疏瓦,故表面虽已盖满了金层,但仍可让疏孔的镍面溶解而继续镀出金层,只是速度越来越慢而已。
其次,化学镍金各流程的管控。
一、 前处理。
3. 微蚀:通常只咬铜30-40μm即可,如果发现有星点露铜现名象,很可能为湿膜制程之显影不洁或显影后水洗不净造成。此时可适当延长微蚀时间以便除之。
4. 酸洗:去除微蚀生成的铜盐。
5. 预活化:采用氯化钯作为活化剂时,其预活化可以盐酸配槽,去除前面槽,去除前面槽液的污染,保护活化槽。
一、 化镍
镍盐:以硫酸镍为主,也有氯化镍、乙酸镍
还原剂理:
说明:①次磷酸二氢钠的次磷酸根离子水解并氧化成磷酸根,同时放出两个活性氢原子吸附在铜底钯面上。
②镍离子在活化钯面上迅速还原镀出镍金属。
7. 水洗:在各药水槽之间均须有强力搅拌和循环的纯水洗,避免使用而水洗造成板面污染。
二、 化学镍槽的管理
组成及管控:槽液的配方一般为供应商的机密,主要成份有:镍盐,还原剂,和多种有机添加剂。
PH:(4.6-5.2)调整时可用柠檬本或铵水调整,注意:用铵水调整时须缓慢加入且少量多次进行。
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。目前尚无其它的工艺可与之抗衡。但该制程不好做已时日已久,问题常常出现且不易重工,问题的解决须从源头开始。对此,本人将工作过程中遇到的品质问题同业界前辈探讨一下。
首先从化学镍金的反应机理入手。
原因:
①镍槽被污染或使用寿命已到,槽液有机物累积过多。
②金槽内的镍离子过多
③活化槽钯浓度不足。
解决:
① 换镍槽,杜决污染源。
② 分析金槽镍含量,超过0.5g/L换槽。
③ 适当提高钯浓度。
2. 镀层粗糙
原因:
① 镍槽活性太强。
根据长时间的工作经验行出以下干规律,供同行参考。换两次镍槽换一次活化槽。
换两次镍槽换一次活化槽
换两次活化槽换一次金槽
换两次金槽换一次脱脂槽
四、 后处理:
PCB镀完金后要尽快清洗,最好是热水洗,以保证无水放印,满足客户的外观要求,同时心力避免在酸性环境下存放,避免金面发红,最好是垫纸转走。