化学镍金制程分析.docx

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化学镍金制程分析

ElectrolessNickle/ImmersionGoldProcess

■化学镀镍/金可焊性控制

  1金层厚度对可焊性和腐蚀的影响

    在化学镀镍/金上，不管是施行锡膏熔焊或随后的波峰焊，由于金层很薄，在高温接触的一瞬间，金迅速与锡形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2、AuSn3等）而熔入锡中。

故所形成的焊点，实际上是着落在镍表面上，并形成良好的Ni-Sn合金共化物Ni3Sn4，而表现固着强度。

换言之，焊接是发生在镍面上，金层只是为了保护镍面，防止其钝化（氧化）。

因此，若金层太厚，会使进入焊锡的金量增多，一旦超过3%，焊点将变脆性反而降低其粘接强度。

    据资料报导，当浸镀金层厚度达0.1μm时，没有或很少有选择性腐蚀；金层厚度达0.2μm时，镍层发生腐蚀；当金层厚度超过0.3μm时，镍层里发生强烈的不可控制的腐蚀。

  2镍层中磷含量的影响

    化学镀镍层的品质决定于磷含量的大小。

磷含量较高时，可焊性好，同时其抗蚀性也好，一般可控制在7~9%。

当镍面镀金后，因Ni-Au层Au层薄、疏松、孔隙多，在潮湿的空气中，Ni为负极，Au为正极，由于电子迁移产生化学电池式腐蚀，又称焦凡尼式腐蚀，造成镍面氧化生锈。

严重时，还会在第二次波峰焊之后发生潜伏在内的黑色镍锈，导致可焊性劣化与焊点强度不足。

原因是Au面上的助焊剂或酸类物质通过孔隙渗入镍层。

如果此时镍层中磷含量适当（最佳7%），情况会改善。

  3镍槽液老化的影响

    镍槽反应副产物磷酸钠（根）造成槽液“老化”，污染溶液。

镍层中磷含量也随之升高。

老化的槽液中，阻焊膜渗出的有机物量增高，沉积速度减慢，镀层可焊性变坏。

这就需要更换槽液，一般在金属追加量达4~5MTO时，应更换。

  4PH值的影响

    过高的PH，使镀层中磷含量下降，镀层抗蚀性不良，焊接性变坏。

对于安美特公司之Aurotech（酸性）镀镍/金体系，一般要求PH不超过5.3，必要时可通过稀硫酸降低PH。

  5稳定剂的影响

    稳定剂可阻止在阻焊Cu焊垫之间的基材上析出镍。

但必须注意，太多时不但减低镍的沉积速度，还会危害到镍面的可焊性。

  6不适当加工工艺的影响

    为了减少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷应安排在Ni/Au工艺之前。

光固型字符油墨不宜稀释，并且也应安排在Ni/Au工艺之前进行。

    做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜进行任何酸洗，因为这些做法都会使镍层埋伏下氧化的危险，危及可焊性和焊点强度。

  7两次焊接的影响

对低档卡板只做一次焊接，一般不会有问题。

但如笔记型电脑的主板、手机或PC等高档板，一般需两次焊接。

第一次焊接后，助焊剂残余会浸蚀镍层。

第二次焊接的高温会促使氧化甚至变黑，其固有强度变坏，无法通过振动试验。

遇到这种情况，只能从槽液管理上入手进行改进，使镀镍层具有更好的抗蚀性能。

6化学镀镍/金与其它表面镍金工艺

    化学镀镍/金除了通常所指之化学镀薄金外，应打金线等需求，又派生出化学厚金工艺；出于耐磨导电等性能要求，也派生出化学镀镍金后的电镀厚金工艺；针对HDI板BGA位拉力要求，也派生出选择性沉金工艺。

■化学厚金工艺

1）工艺流程

    除油®水洗®微蚀®水洗®预浸®活化®水洗®沉镍®水洗®化学薄金®回收®水洗®化学厚金®回收®水洗®干板

2）化学厚金之特点

    化学厚金是指在还原条件下，金离子被还原为金单质（还原剂同化学镀薄金），均匀沉积在化学薄金上面，在自催化作用下，达到所需要的厚度。

    一般情况下，印制板化学厚金的金厚控制在20μin左右。

某些情况下，也有超过30μin金厚的。

3）工艺控制

    化学厚金最重要的是成本问题，所以，反应速度的控制尤为重要。

络合剂、还原剂、稳定剂以及温度，是影响反应速度的重要因素。

■沉金金手指电镀工艺

1）工艺流程

阻焊膜®沉镍金®干板®包胶纸®电镀金®去胶纸

其中，电镀金为如下工艺流程：

酸洗®水洗®刷磨®水洗®活化®水洗®镀金®回收®水洗®干板

2）沉金金手指电镀的特点

    沉金金手指这种类型的板，在制作过程中，先将整板的露铜部分，包括金手指部分进行化学镀镍金。

然后，单独将金手指按客户要求之厚度进行电镀金。

这种工艺流程简单，性能可靠，既能满足客户元件粘贴要求，又能满足插接性能。

3）工艺控制

    包蓝胶纸时，一定要防止药水渗漏，避免金药水污染。

此外，电镀厚金前，一定要将被镀表面磨刷干净，否则会引起分层。

刷磨时，不可吝啬沉金层的浪费，刷磨效果越好，电镀金层的结合力越牢固。

■选择性沉金工艺

1）工艺流程

阻焊膜®干菲林®曝光®显影®干板®沉镍金®褪菲林®干板®有机保焊涂敷

2）选择性沉金的特点

    选择性沉金既具有元件粘贴平整的特点，又具有良好的装配焊接性能。

同时，针对HDI板BGA位等小型Pad位采用有机保焊涂覆（如Cu106），避免因Pad位太小而造成镍金拉力不足的缺点。

而且，选择性沉金的成本低于整板沉金，是一种很有发展潜力的工艺。

3）工艺控制

干菲林是专用于沉镍金的类型，它不但应具有耐高温药液能力，且须具备良好的掩孔能力。

由于沉镍金疏孔的局限性，其表面对微蚀药水非常敏感，极易造成镍层腐蚀。

所以，在有机保焊涂覆制程中，微蚀率应在保证铜面清洁的前提下，控制的越低越好。

能够采用贴红胶纸的制板，最好能象喷锡板那样，贴红胶纸加以保护。