电路板PCB化学镀镍金的原理

电路板PCB化学镀镍金的原理

2016-05-07 12:52来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部

电路板PCB化学镀镍金

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（WireBonding）工艺的印制板，成为不可缺少的镀层。我国港台地区起步较早，而大陆则较晚，于1996年前后才开始化学镀镍金的批量生产。

化学镀镍金的基本原理如下：

1、催化原理

作为化学镍的沉积，必须在催化状态下，才能发生选择性沉积。铜原子由于不具备化学镍沉积的催化晶种的特性，所以需通过置换反应，使铜面沉积所需要的催化晶种。

（1）钯活化剂:Pd2++Cu→Pd+Cu2+

（2）钌活化剂:Ru2++Cu→Ru+Cu2+

2、化学镀镍原理

化学镀镍是借助次磷酸钠（NaH2PO2）在高温下（85~100℃），使Ni2+在催化表面还原为金属，这种新生的Ni成了继续推动反应进行的催化剂，只要溶液中的各种因素得到控制和补充，便可得到任意厚度的镍镀层。完成反应不需外加电源。以次磷酸钠为还原剂的酸性化学镀镍的反应比较复杂，以下列四个反应加以说明：H2PO2-+H2O→H++HPO32-+2H

Ni2++2H→Ni+2H+

H2PO2-+H→H2O+OH-+P

H2PO2-+H2O→H++HPO32-+H2

由上可见，在催化条件下，化学反应产生镍沉积的同时，不但伴随着磷（P）的析出，而且产生氢气（H2）的逸出。另外，化学镀镍层的厚度一般控制在4~5μm，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，而且具备一定的硬度和耐磨性能，同时拥有良好的平整度。在镀件浸金保护后，不但可以取代拔插不频繁的金手指用途（如电脑内存条），同时还可以避免金手指附近连接导电线处斜边时所遗留之裸铜切口。

3、浸金原理

镍面上浸金是一种置换反应。当镍浸入含Au(CN)2-的溶液中，立即受到溶液的浸蚀抛出2个电子，并立即被Au(CN)2-所捕获而迅速在镍上析出Au。浸金层

的厚度一般在0.03~0.1μm之间，但最多不超过0.15μm。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。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。

另外需指出，化学镀镍/金镀层的焊接性能是由镍层来体现的，金只是为了保护镍的可焊性能而提供的。作为可焊镀层金的厚度不能太高，否则会产生脆性和焊点不牢的故障，但金层太薄防护性能变坏。