化学镍金工艺介绍
化学镍金
1、前言在一个印制电路板的制造工艺流程中，产品最终之表面可焊性处理，对最终产品的装配和使用起着至关重要的作用。
综观当今国内外，针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式，主要包括以下几种：Electroless Nickel and Immersion Gold（1）热风整平；（2）有机可焊性保护剂；（3）化学沉镍浸金；（4）化学镀银；（5）化学浸锡；（6）锡/ 铅再流化处理；（7）电镀镍金；（8）化学沉钯。
其中，热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。
对一个装配者来说，也许最重要的是容易进行元器件的集成。
任何新印制电路板表面可焊性处理方式应当能担当N次插拔之重任。
除了集成容易之外，装配者对待处理印制电路板的表面平坦性也非常敏感。
与热风整平制程所加工焊垫之较恶劣平坦度有关的漏印数量，是改变此种表面可焊性涂覆处理方式的原因之一。
镀镍/金早在70年代就应用在印制板上。
电镀镍/金特别是闪镀金、镀厚金、插头镀耐磨的Au-Co 、Au-Ni等合金至今仍一直在带按键通讯设备、压焊的印制板上应用着。
但它需要“工艺导线”达到互连，受高密度印制板SMT安装限制。
90年代，由于化学镀镍/金技术的突破，加上印制板要求导线微细化、小孔径化等，而化学镀镍/金，它具有镀层平坦、接触电阻低、可焊性好，且有一定耐磨等优点，特别适合打线（Wire Bonding）工艺的印制板，成为不可缺少的镀层。
但化学镀镍/金有工序多、返工困难、生产效率低、成本高、废液难处理等缺点。
铜面有机防氧化膜处理技术，是采用一种铜面有机保焊剂在印制板表面形成之涂层与表面金属铜产生络合反应，形成有机物-金属键，使铜面生成耐热、可焊、抗氧化之保护层。
目前，其在印制板表面涂层也占有一席之地，但此保护膜薄易划伤，又不导电，且存在下道测试检验困难等缺点。
目前，随着环境保护意识的增强，印制板也朝着三无产品（无铅、无溴、无氯）的方向迈进，今后采用化学浸锡表面涂覆技术的厂家会越来越多，因其具有优良的多重焊接性、很高的表面平整度、较低的热应力、简易的制程、较好的操作安全性和较低的维护费。
化学镍金工艺制程简介及生产注意事项及改善方案
化学镍槽基本结构
防析出保护装置 排气管 通孔挡板 低压空气 阴极棒（不锈钢） 此阴极棒必须与槽壁绝缘。 通孔挡板 蒸汽
过
流
溢
滤 罐
槽
副
主槽
不锈钢加热管路
主槽空气搅拌出口 槽 管路与加热 不锈钢 不锈钢 加热区空气搅拌口
镍槽的防析出保护装置
× ×
× ×
※ 须定期测量实际保护电压值； 须定期测量实际保护电压值； ※ 检查阴极棒是否松动接触到槽壁以及接线是否接触良好。 检查阴极棒是否松动接触到槽壁以及接线是否接触良好。
阳极反应 阴极反应
17
置换金反应
离子化趋势 Ni > Au
Ni/P Ni
Ni → Ni2+ + 2e－ Ni2+ +螯合剂 → Ni错离子 Au(CN)2 － + e － → Au + 2 CN －
18
现场生产注意事项
1. 化学镍槽生产中注意事项 2. 沉镍金前、后处理注意事项 沉镍金前、 3. 微蚀量的测定方法 4. 各水洗槽空气搅拌注意事项 5. 药水分析添加记录及点检表的填写 6. 来料检验和终检
15 min 15min
30min
60min
15
化学镍操作参数
操作參數
鎳濃度 溫度 pH ↗ ↗ ↗
磷含量
析出速度
還原劑(次磷酸鈉)濃度 ↗ 浴負載(> 1.0 dm /L) 浴負載(< 0.3 dm /L) 攪拌(循環泵浦) 浴壽命M.T.O.
2 2
↗ ↘ ↗ ↗
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浸镀金
主成份 (1) 金氰化钾KAu(CN)2 (2)有机酸 功能 (3) 螯合剂 (1)提供Au(CN)2— 错离子来源,.在镍面置换 (离子化趋势Ni > Au)沉积出金层. (2)防止镍表面产生钝态并与溶出的Ni2+结合成错离子. (3)抑制金属污染物(减少游离态的Ni2+, Cu2+等). Ni →Ni2++ 2eAu(CN)2-+e-→ Au + 2 CNNi + (Au(CN)2)- → Ni2+ + Au + 2 CN-
化学镍金工艺的介绍
• 作用1、提供氰化金离子来源，在镍面置换（离子化趋势镍>金） 沉积出金层
• 2、防止镍表面产生钝化并与溶出的Ni2+结合成错离子
• 3、抑制金属污染物（减少游离态的Ni2+，Cu2+等）
• 反应 阳极反应Ni→Ni2+ + 2e- (E0=0.25V)
•
阴极反应Au(CN)2- + e- → Au + 2CN-(E0=0.6V)
更换镀液 检讨杂质来源
缩短水洗时间 增加水洗槽进水量
露铜
架桥（渗镀）
漏镀
镀层表面粗糙
针孔
析出速度太慢
镍镀液混浊பைடு நூலகம்
析出保护装置的电流太高
Ni槽pH值起伏太大
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
活化
• 主成份 硫酸钯 硫酸 • 作用 1、在铜面置换（离子化趋势Cu>Pd）上一层钯，以作为化
学镍反应之触媒
• 反应 • 阳极反应 Cu--Cu2+ + 2e-（E0 = -0.34V） • 阴极反应 Pd2+ +2e- → Pd(E0=0.98V) • 全反应 Cu + Pd2+ → Cu2+ + Pd
Ni浓度及pH对Ni/P的晶粒大小的影响
Ni浓度及pH对Ni/P析出速度的影响
置换金
• 注意pH及防止Cu,Fe,Ni污染 • 回收槽需定时更新 • 10um P.P.滤芯连续过滤，循环量3-4次/小时
线外水洗及烘干
• 水质要好，确实烘干，等板子冷却后才可叠板。
化学镍金基础知识
化学镍金基础知识目录一、内容概述 (2)1.1 定义与特点 (3)1.2 应用领域 (4)1.3 发展简史 (5)二、化学镍金基本原理 (6)2.1 镍的化学生产原理 (7)2.2 金的化学生产原理 (8)2.3 化学镍金的反应过程 (9)三、化学镍金的工艺流程 (10)3.1 原料准备与处理 (11)3.2 化学反应过程控制 (12)3.3 产品分离与纯化 (14)3.4 产品质量检测与评估 (16)四、化学镍金的材料与技术 (17)4.1 镍的化合物与材料 (17)4.2 金的化合物与材料 (19)4.3 化学反应设备与工艺装置 (20)4.4 安全防护措施与环保要求 (22)五、化学镍金的性质与应用 (23)5.1 镍的性质与应用领域 (25)5.2 金的性质与应用领域 (26)5.3 化学镍金的应用实例分析 (27)六、化学镍金的实验方法与操作技巧 (28)6.1 实验设计与准备 (29)6.2 实验操作规范与注意事项 (30)6.3 数据记录与分析方法 (31)6.4 实验总结与改进建议 (33)七、化学镍金的前景与挑战 (34)7.1 发展前景展望 (34)7.2 面临的挑战与问题 (36)7.3 技术创新与产业升级建议 (37)一、内容概述化学镍金概念介绍：首先介绍了化学镍金的概念，以及其作为一种重要的表面处理技术，在现代工业和科技领域中的广泛应用。
化学镍金是通过化学反应在金属表面形成一层具有优异性能的镍金涂层的过程。
该涂层具有高导电性、良好的耐腐蚀性以及出色的耐磨性能等特点。
化学镍金的基本原理：详细阐述了化学镍金的基本原理，包括化学镀镍和电镀金的原理。
化学镀镍是通过化学反应在金属表面形成一层均匀且致密的镍涂层，而电镀金则是在已形成的镍涂层上通过电解方式沉积一层薄金层。
这些原理是化学镍金技术的基础，对于理解其工艺过程和应用具有重要意义。
化学镍金的工艺过程：介绍了化学镍金的工艺过程，包括表面处理、化学镀镍、电镀金等步骤。
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。
化学镀镍金相组织
化学镀镍金相组织化学镀镍是一种通过化学反应在物体表面形成一层镍的工艺。
镀镍能够在物体表面形成一层致密、均匀、光滑的镀层，不仅可以提高物体的外观质量，还能够增加其耐腐蚀性能，延长使用寿命。
因此，化学镀镍在工业生产中得到了广泛应用。
在进行化学镀镍时，通常会选择一种合适的镀液。
镀液是由一定比例的金属盐和一些辅助剂组成的溶液。
其中金属盐中的镍离子是镀液中主要的活性物质，而辅助剂则起到调节镀液性质、提高镀层质量的作用。
在化学镀镍的过程中，首先需要进行表面处理。
常见的表面处理方法有除油、除锈、酸洗等。
这些处理能够清除物体表面的杂质和氧化层，为镀层的形成提供良好的基础。
接下来是镀液的配制和调整。
根据具体的镀液配方，将金属盐和辅助剂按照一定比例加入到溶剂中，并进行搅拌和调整pH值，使得镀液的性质满足要求。
镀液的性质对镀层的质量和外观有重要影响，因此需要进行精确的调控。
在镀液调整完成后，需要将待镀物体浸入镀液中进行镀镍。
在镀液中，镍离子会与物体表面的金属离子发生还原反应，从而形成镀层。
这个过程是通过在物体表面施加电流来实现的，通常称为电化学还原。
在电化学还原的过程中，镍离子会在物体表面还原成金属镍，并沉积在物体表面。
镀层的形成速度和厚度可以通过控制电流密度、镀液成分和温度等参数来调节。
同时，镀液中的辅助剂也会对镀层的形貌和性能产生影响。
镀层形成后，需要对镀层进行后处理。
常见的后处理方法有水洗、除膜、抛光等。
这些处理能够清洗掉镀液中的残留物和杂质，并改善镀层的外观和质量。
化学镀镍的金相组织是指镀层的组织结构和相成分。
镀层的金相组织主要由金属镍和一些合金元素组成，其中合金元素的含量和分布对镀层的性能起着重要影响。
金相分析是一种常用的表征镀层金相组织的方法，可以通过显微镜观察、化学分析和X射线衍射等技术手段来得到镀层的组织结构信息。
化学镀镍的金相组织可以分为均匀单相结构和复杂多相结构。
均匀单相结构的镀层具有致密、均匀的特点，表面光洁度高。
ENIG化学镍金(基础)介绍-CAILS
常见缺陷及原因分析
• 5、非导通孔上金
• 主要原因：直接电镀或化学沉铜残留的钯太多， 或镍缸活性太高
常见缺陷及原因分析
• 3、甩金
• 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
• 问题分析：
– 金层因镍层发生分离，镍层与金层的结合力很差，镍 面出现异常的造成甩金，镍面出现钝化是造成甩金的 主要原因，沉镍后暴露时间过长和水洗时间过长，都 会造成镍面钝化面导致结合力不良，当然，水洗的水 质出现异常，也有可能导致镍层钝化
– 镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载都会影响镍缸活 性，但其影响程度较小，而且过程缓慢，所以不宜作 为解决漏镀的主要方法。
常见缺陷及原因分析
• 2、渗镀
• 主要原因：体系活性太高，外界污染或前工序残 渣；
• 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，同时其他区域（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。
化学镍金工艺培训（基础）
------蔡良胜 2010.10.25
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。
化学镍金反应机理
置换反应机理
化学镍反应机理
Pd 2+/Au+ Cu 2+/Ni2+
Ni2+ H2PO2- Ox
• 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， 亚磷酸盐的浓度越来越高，于是反应速度
化学镍金工艺介绍 ppt课件
32
镍与铜镀层密著不良
33
镍镀层结构不良
34
金与镍镀层密着不良
35
露铜
36
架桥（渗镀）
37
漏镀
38
镀层表面粗糙
39
针孔
40
析出速度太慢
41
镍镀液混浊
42
析出保护装置的电流太高
43
Ni槽pH值起伏太大
44
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
25
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
21
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
23
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
化学镍-磷镀层物理特性
密度 磷含量 硬度 导电性 热膨胀系数 ： 7.9g/cm2 ： 8-10% （重量比） ： 48 Rockwell（500VHN）（于沉积后） ： 75micro ohm-cm ： 13.8微米/米/℃
È Ë ® Ï ² É ¸ ï Ô
化学镍金沉积机理
催化
在铜和钯之间的浸镀反应
化学镍
自催化反应，还原镍沉积。
浸 金
在镍和金之间的浸镀反应
化学镍金各层功能
钯
高度活性引发镍沉积（单分子层）
镍
此层为含磷8-10%的镍-磷合金，可焊接， 可Bonding。
金
镍层的保护层
化学镍金各流程概述
1. 除 油： 作用： 去除铜面轻微氧化物及污物。 降低液体表面张力，将吸附于铜面之空气排开，使药
化学镀镍缸参数变化对镀层磷含量 及沉积速度的影响
镍缸参数 镍浓度↑ 次磷酸钠浓度↑ PH↑ 温度↑ 槽液负载↓ （<0.5dm2/l） 槽液负载↑ （>2.5dm2/l） 空气搅拌↑ MTO ↑ 磷含量 ←→ ←→ ↓ ↓ ←→ (新槽液↓) ↓ ↓ ↑ 沉积速率 ↑ ←→ ↑ ↑↑ ↓ ↑↑ ←→ ↓
改变工艺参数对化学镍金效果的影响
微 蚀
参 数 低于标准下限 不一致的粗糙表面可能导 致不良的催化效果而出现 漏镀或跳镀 同上 同上 高出标准上限
浸缸时间
比要求蚀去更多铜
浓度 温度
同上 同上
改变工艺参数对化学镍金效果的影响
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。
化学镍工艺流程
化学镍工艺流程
《化学镍工艺流程》
化学镍工艺流程是一种用于镍制品生产的工艺流程，通常包括镍提取、精炼和加工等环节。
以下是一个典型的化学镍工艺流程：
1. 镍提取：镍主要存在于镍矿、镍砂和镍精矿中，首先需要通过浮选或磁选等方式将镍矿物提取出来。
然后，将镍矿石和硫化铁等物料混合加热，生成氧化镍。
接着，经过浸出、萃取、电积或其他方法，将镍金属从氧化镍中提取出来。
2. 镍精炼：提取出来的镍金属通常还含有一定的杂质，需要进行精炼处理。
这一过程通常包括真空蒸馏、电解、溶剂萃取等方法，以去除杂质并提高纯度。
3. 镍加工：精炼后的镍金属可以被用于制造不锈钢、合金等产品，通常需要经过熔炼、铸造、锻造、轧制等工艺步骤，最终成为各种形态和规格的产品。
化学镍工艺流程通常涉及很多精密的化学反应和物理过程，需要严谨的操作和精密的控制。
同时，对环境、安全和能源的影响也需要得到重视。
随着科学技术的不断发展，化学镍工艺流程也在不断改进和完善，以满足市场的需求和环境的要求。
PCB化金流程介绍
3. 清潔劑對污物及物質之濕潤性及吸附性大, 結果減少了污物對物質表面之附著力.
4. 清潔劑再進一步溶化污物,將污物去除
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CONFIDENTIAL
改变清洁槽各参数对制程的影响：
参 数 浸缸时间 浓度 温度
低于标准下限
高出标准上限
不足于除去油污时可能导 如果没有彻底漂洗干净 致跳镀 会有问题 同上 同上 同上 缩短槽液寿命
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CONFIDENTIAL
清潔作用機構
固體表面的原子或分子因為其原子價力或分子間力沒有飽合,故比內部的原子或分子具有更大的能. 所以固體表面有 吸附氣體或液體的能力. 液體與表面接觸時先將其所吸附的氣體趕走後始能吸附液體.此現象稱為濕潤(wetting).
1. 受污物污染的物質表面
2. 水的表面張力大, 濕潤性小, 沒有去污作用.
CONFIDENTIAL
清洁剂槽反应机理及主要控制参数:
作用:1.去除铜面轻微氧化物及污物。效果。 主要成份:酸,非离子性表面活性剂 基本反应机理:CuO
+ 2H+ Cu2+ + H2O
主要控制点:1.浓度:LP-200:40-50-60ml/l 2.温度:35-40-45°C 3.寿命:每升工作液可处理6-10m2的生产板&Cu2+>2g/l
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CONFIDENTIAL
改变微蚀槽各参数对制程的影响：
参 数 低于标准下限 不一致的粗糙表面可能导 致不良的催化效果而出现 漏镀或跳镀 同上 同上 高出标准上限
浸缸时间
蚀铜过多&攻击 S/M
浓度 温度
同上 同上
药水调整：SPS补充量(Kg)=(100-分析值）X 槽体积(L)/1000 H2SO4(98%)补充量(L)=(30-分析值）X 槽体积(L)/1000 H2SO4(50%)补充量(L)= H2SO4(98%)补充量(L)X2.6
化学镍金资料.
化学镍金讲座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。
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化学镍金工艺应知应会
苏州市三生电子有限公司 前言
1、制程介绍 2、药水简介 3、制程管制 4、异常改善 5、保养事项
苏州市三生电子有限公司 制程特征 1、在阻焊之后进行选择性镀镍/金，采取挂篮式作业，无须通电 2、单一表面处理即可满足多种组装城城需求，具有可焊接、可接触导通、 可打线、可散热等功能 3、板面平整、SMD焊垫平坦，适合于密距窄垫的锡膏熔焊。
原因
铜层针孔 对策
改善镀铜，蚀刻等制程
镀镍时绿油溶出
检讨绿油特性，后烤条件及前处理流程
微蚀过度
调整至正确操作温度，浓度，时间等
金与镍镀层密着不良
原因 对策
金属尤其是Cu或有机杂质 （绿油等）混入Au镀液中
Ni槽有机污染（绿油等） 镀镍后水洗时间过长
1、更换镀液 2、检讨杂质来源
更换镀液 检讨杂质来源 缩短水洗时间 增加水洗槽进水量
化学镍
• 作用：在活化后的铜面镀上一层Ni/P合金，作为阻绝金与铜之间 的迁移(Migration)或扩散(Diffusion)的屏蔽层。 • 主成份：1、硫酸镍---提供镍离子 • 2、次磷酸二氢钠---使镍离子还原为金属镍 • 3、络合剂--形成镍络合离子，防止氢氧化镍及亚磷酸镍生 成，增加药水稳定性，pH缓冲 • 4、pH调整剂--维持适当pH • 5、稳定剂--防止镍在胶体粒子或其他微粒子上还原 • 6、添加剂--增加被镀物表面的负电位，使启镀容易及增加 还原效率
Ni/P晶粒随镀镍时间增大
Ni浓度及pH对Ni/P的晶粒大小的影响
Ni浓度及pH对Ni/P析出速度的影响
置换金
• 注意pH及防止Cu,Fe,Ni污染 • 回收槽需定时更新 • 10um P.P.滤芯连续过滤，循环量3-4次/小时
线外水洗及烘干
• 水质要好，确实烘干，等板子冷却后才可叠板。 • 包装 • 包装前需防止置放于湿气或酸气环境。使用真空或氮气充填包装， 内置干燥剂。
镍与铜镀层密著不良
原因 对策
绿油残渣附着于铜面
显影后水洗不良 绿油溶入镀液
检讨前制程与加强清洁剂，微蚀，磨刷或喷砂
同上
1、更换镀液 2、检讨绿油特性，后烧烤条件及前处理流程 加强前处理流程（磨刷是、清洁剂、微蚀等）
铜表面氧化没完全去除
微蚀或活化后水洗时间过长
缩短水洗时间 增加水洗槽进水量
镍镀层结构不良
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
喷砂处理
磨刷处理
刷 磨 喷 砂
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 洁
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。
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
苏州市三生电子有限公司
化镍 、金板镀层厚度要求
Ni/P层：3-5um
金层：0.025-0.075um
苏州市三生电子有限公司 前言
1、制程介绍 2、药水简介 3、制程管制 4、异常改善 5、保养事项
苏州市三生电子有限公司 药水简介
苏州市三生电子有限公司 酸性清洁剂成份：柠檬酸，表面活性剂
苏州市三生电子有限公司
活化
• 主成份 硫酸钯 硫酸 • 作用 1、在铜面置换（离子化趋势Cu>Pd）上一层钯，以作为化 学镍反应之触媒
• 反应 • 阳极反应 Cu--Cu2+ + 2e-（E0 = -0.34V） • 阴极反应 Pd2+ +2e- → Pd(E0=0.98V) • 全反应 Cu + Pd2+ → Cu2+ + Pd
Ni-P沉积
置换型薄/厚金
• 主成份1、金氰化钾KAu(CN)2 2、有机酸 3、螯合剂 • 作用1、提供氰化金离子来源，在镍面置换（离子化趋势镍>金） 沉积出金层 • 2、防止镍表面产生钝化并与溶出的Ni2+结合成错离子 • 3、抑制金属污染物（减少游离态的Ni2+，Cu2+等） • 反应 阳极反应Ni→Ni2+ + 2e- (E0=0.25V) • 阴极反应Au(CN)2- + e- → Au + 2CN-(E0=0.6V) • Ni+ Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2CN-
电化学理论
• H2PO2- + H2O→ H2PO32- + 2H+ +2e- 次磷酸要氧化释放电子（阳极反 应） • Ni2+ + 2e- → Ni 镍离子得到电子还原成金属镍（阴极反应） • 2H+ + 2e- → H2↑ 氢离子得到电子反原成氢气（阴极反应） • H2PO2- + e- → P + 2OH- 次磷酸要得到电子析出磷（阴极反应） • 总反应式：Ni2+ + H2PO2-+ H2O → H2PO3- + 2H+ + Ni
微蚀SPS
酸洗 H2SO4
• 主成份：硫酸 • 作用：去除微蚀后的铜面氧化物 • 反应： • CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
预浸H2SO4
• 主成份： 硫酸 • 作用：1、维持活化槽中的酸度 • 2、使铜面在新鲜状态下（无氧化物），进入活化槽
• 反应 • CuO + H2SO4 --- CuSO4 + H2O •
前处理机台保养
• 水洗槽定期清洗 • 传送滚轮定期清洗 • 滤芯、滤网定期清洗或更换 • 传动轴上油 • 喷嘴清洗，水洗，风刀 • 药水成份分析补充或更换 • 刷轮定期更换
化金线保养
• 水洗槽清洗 • 管路定期清洗：进水管，过滤筒，循环管等 • 滤芯定期更换 • 机台上油：天车，机械摇摆 • 气压缸：主体清洁，空气管检查 • 药水分析补充更换 • 镍槽防析出装置检查 • 添加系统检查清洁 • 排气设备检查 • 挂架保养或更新 • 硝酸槽及管路管阀检查露铜架桥（渗镀）漏镀镀层表面粗糙
针孔
析出速度太慢
镍镀液混浊
析出保护装置的电流太高
Ni槽pH值起伏太大
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
化镍金板外观色泽不均（粗糙）问题
• 原因：铜面上绿油残渣未去除 • 改善方法： • 1、避免曝光后的板子放置过久，使得光阻剂在铜面上过度老化， 不易显干净 • 2、注意显影液的管理，浓度，温度，换槽频率，显影点的管控 • 3、显影后充分的喷水洗，检查喷嘴是否阻塞，喷压是否足够， 避免任何绿油残渣或显影液在铜面残留 • 4、增加出料段输送滚轮，尤其是吸水滚轮的清洗频率.
• 谢谢
置换金反应
制程管制
• 挂架 • PVC树脂或铁氟龙包胶，破损时须重新包胶 • 定时将挂架上沉积的镍金层剥离
绿油阻焊
• 1、选择耐化性良好的绿油 • 2、印绿油前铜面适当的粗化及避免氧化 • 3、适当的厚度，稍强的曝光能量及降低显影后侧蚀 • 4、显影后充分的水洗，避免任何显影液在铜面残留 • 5、使用较低的后烤温度 • 6、避免曝光后的板子放置过久，使得光阻剂在铜面上过度老化， 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