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化学镍金讲座 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H2的溢出 ?? 主反应：Ni2++2H2PO2-+2H2O????? ?Ni+2HPO32-+4H++H2 ?? 副反应：4H2PO2- ??????2HPO32-+2P+2H2O+H2 2.2.3 反应机理 ?? H2PO2-+H2O????? ??H++HPO32-+2H ?? Ni2++2H???? ??Ni+2H2 ?? H2PO2-+H???? ???H2O+OH-+P H2PO2-+H2O?????? ?H++HPO32-+H2 2.2.4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Ni 20-30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。除油缸之后通常为二级水洗，如果水压不稳定或经常变化，则将逆流水洗设计为三级水洗更佳。 3.2.2 微蚀缸 微蚀的目的在于清除铜面氧化物及前工序遗留的残渣，保持铜面的新鲜及增加化学镍层的密著性，常用微蚀液为酸性过硫酸钠溶液： Na2S2O8：60-120g/L CP.H2SO4:20-50ml/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在15-25g/L，以保证微蚀速率处于0.5-1.5um，生产过程中，换缸时往往保留1/5-1/3母液（旧液），以保持一定铜离子浓度，也有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，所以微蚀的水质和流量、浸泡时间都须特别考虑，否则，预浸缸会产生太多的铜离子，进而影响钯缸寿命。所以，在条件允许的情况下（有足够的排缸）微蚀后二级水洗之后，再加入1-5%左右的硫酸浸洗， 经二级逆流水洗之后进入预浸缸。 3.2.3预浸缸 ?? 预浸缸在制程中没有特别的作用，只是维持活化缸的酸度以及铜面在新鲜状态（无氧化物）下进入活化缸； 理想的预浸缸除了Pd之外，其它浓度与活化缸一样，实际上，一般硫酸钯活化系列采用硫酸盐作预浸剂，盐酸钯活化系列采用盐酸盐作预浸剂，也有使用铵盐作预浸剂（PH值另外调节）否则，活化制程失去保护会造成钯离子活化液局部水解沉淀 3.2.4 活化缸 活化的作用是在铜面析出一层钯，作为化学镍起始反应之催化晶种，其形成过程则为