化学镍金解读课件

1、 Shipley 化学镍金工艺 希普励(东莞)化工有限公司 Dec. 2001目 录化学镍金工艺特征 化学镍金板的主要应用化学镍磷镀层物理特性 浸金层物理特性 化学镍金典型工艺流程 化学镍金沉积机理 化学镍金各层功能 化学镍金各流程概述 化学镍金工艺控制参数及溶液更换基准 Shipley ENIG在中国大陆的主要客户 * 珠海多层 * 广州依利安达 * 珠海德丽 * 上海展华 * 中山皆利士 * 东莞亿立 * 广州皆利士 * 东莞贸泰化学镍金工艺特征1. 无须通电，通过化学反应在线路板上选择性沉积一层平坦的镍金，焊盘表 面平整，增加SMD元件组装和贴装的可靠性和安全性。2. 单一表面处理即可满

2、足插装、表面安装、芯片直接安装等多种组装要求， 具有可焊接、可接触导通、可做Bonding。3. 在沉积镍金的焊盘和线路位置，其侧面也同样被镍金所覆盖，可满足恶劣 环境下对线路板之苛刻要求。4. 加工过程不使用助焊剂，因而化学镍金板表面污染度相当低。根据研究报 告，喷锡板的污染度为4.5g NaCl/cm2(29g NaCl/in2),而化学镍金板仅 仅为1.5g NaCl/cm2(9.6g NaCl/in2)。5. 相对低的加工温度减少了对板材及金属化孔的热冲击，板材不易出现纤维 分层，板的尺寸稳定性高，金属化孔不易出现内层断裂等缺陷。 化学镍金板的主要应用1. 移动电话机2. 传呼机3.

3、计算器4. 电子词典5. 电子记事本6. 记忆卡7. 笔记型电脑8. 掌上型电脑9. 掌上型游戏机10. IC卡11. 汽车用板12. 其它在苛刻环境下使用之线路板化学镍-磷镀层物理特性 密度： 7.9g/cm2磷含量： 8-10% （重量比）硬度 ： 48 Rockwell（500VHN）（于沉积后）导电性： 75micro ohm-cm热膨胀系数： 13.8微米/米/镀层完全符合： Mil-C-26074B 下列规范之要求 （军用规范：化学镀镍层技术要求） AMS 2404A （航空材料规范、化学镀镍） ISO 4527 （国际标准：自催化镍磷镀层-规范和 试验方法） 浸镀金层物理特性金纯

4、度 ： 99.99%硬度 ： 低于80 Knoop密度 ； 19.3g/cm2化学镍金典型工艺流程化学镍金沉积机理催 化化学镍浸 金在铜和钯之间的浸镀反应自催化反应，还原镍沉积。在镍和金之间的浸镀反应化学镍金各层功能高度活性引发镍沉积（单分子层）镍层的保护层钯镍金此层为含磷8-10%的镍-磷合金，可焊接，可Bonding。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 液在其表面扩张，达到润湿效果。 主要成份： 酸 非离子型表面活性剂 反应式 ： CuO + 2H+ Cu2+ + H2O化学镍金各流程概述 2. 微 蚀：

5、作用： 去除铜面氧化物 铜面微粗化，使其与化学镍层有良好的结合。 主要成份： 过硫酸钠 硫酸 反应式 ： Cu + S2O82- Cu2+ + 2SO42-化学镍金各流程概述 3. 预 浸： 作用： 去除微蚀后的铜面氧化物，使铜面在新鲜状态（无氧 化物）下进入催化槽。 维持催化槽中的酸度 主要成份： 盐酸 反应式 ： CuO + 2H+ Cu2+ + H2O化学镍金各流程概述 4. 催 化： 作用： 通过置换反应在铜面产生一层钯，为化学镍沉积提供 一个自催化表面。 主要成份： 氯化钯 盐酸 反应式 ： Cu + Pd2+ Cu2+ + Pd5. 后 浸： 作用： 移去可能吸附于基材或阻焊膜上的

6、离子钯，以免在化 学镍中出现渗镀。 主要成份： 盐酸化学镍金各流程概述 化学镍金各流程概述 6. 化学镍： 化学镍层作用： 在铜和金之间提供一层金属扩散阻挡层。 提供一层抗蚀层 提供可焊性表面 为Wire bonding提供坚固的可粘结层 原理： 铜面在钯金属之催化作用下通过还原剂和镍离子开始化学镀镍反应，由于镍本身是进一步化学镀镍的催化剂，即使原来的基底表面被镍完全覆盖之后，沉积过程仍将继续下去，直至线路板从槽液中取出。 主要成份： 硫酸镍 金属离子的来源 次磷酸钠 还原剂 主要成份： 络合剂 形成镍的络合物，防止游离镍离子 浓度过量，从而稳定溶液阻止亚磷酸镍沉淀，还 起pH缓冲作用。 pH

7、缓冲剂 长期控制pH 稳定剂 通过遮蔽催化活性核心，防止溶液分解。 加速剂 活化次磷根离子，加速沉积反应，作 用方式和稳定剂，络合剂相反。 湿润剂 提高待镀表面的浸润性。 反应式： H2PO2- + OH- H2PO3- + H + e Ni2+ +2e Ni0 H2PO2- + H P + H2O +OH- 7. 浸镀金： 浸金层作用： 保护底层镍不被氧化及维持可焊性 （Solderablity）和铝线Bondability。 原理： 在刚沉积上的镍层表面，以置换方式在镍面上沉积一层 很薄而均匀之金层。当镍表面上完全地覆盖了一层金沉 积层后，金之沉积反应便停止，故金属的厚度有极限。 主要成份

8、： 氰化金钾KAu(CN)2 金属离子的来源 有机酸 防止镍表面产生钝态并与溶出的镍 离子结合成络离子。 EDTA 螯合剂，抑制金属污染物 反应式： Ni + 2Au(CN)-2 Ni2+ + 2Au +4CN- 化学镍金各流程概述 工艺控制参数及溶液更换基准 工艺控制参数及溶液更换基准 工艺控制参数及溶液更换基准 化学镍金设备条件 改变工艺参数对化学镍金效果的影响 酸性除油改变工艺参数对化学镍金效果的影响 微 蚀改变工艺参数对化学镍金效果的影响 盐酸后浸改变工艺参数对化学镍金效果的影响 化学镍改变工艺参数对化学镍金效果的影响 化学镍化学镀镍缸参数变化对镀层磷含量及沉积速度的影响 浸金缸参数对

9、沉积速率的影响 Bondability 和可焊性Bondability 的影响因素*表面洁净度*金厚度*表面粗糙度*PCB材料*PCB厚度*PCB设计*PCB弯曲度化学镍槽金属污染极限及影响浸金槽金属污染极限及影响流程控制要点1. 退Sn/Pb（或纯Sn） - 线路及孔壁上的Sn/Pb（或纯Sn）须完全退除，特别要注意Sn- Cu金属化物要退干净。流程控制要点2. 阻焊膜 - 选择耐化性良好的阻焊油。 - 印阻焊油前铜面要适当的粗化及避免氧化。 - 适当的厚度，稍强的曝光能量及减少显影后的侧蚀。 - 避免曝光后的板子放置过久，使得阻焊剂在铜面上过度老化 而不易显影干净。 - 注意显影液的管理：

10、 显影后充分的喷水洗，避免任何显影液在铜面残留，增加出料段 输送轮（尤其是吸水滚轮）的清洗频率。 - 避免过度烘烤而造成阻焊膜脆化，注意烤箱的抽气是否正常。 流程控制要点3. 挂架 - PVC树脂或Teflon包覆在不锈钢。 - 表面须光滑无气孔 - 破损时须重新包覆 - 定时将挂架上沉积的镀金属剥离 4. 预浸、催化及后浸 - 使用高纯度盐酸 - 加热区避免局部过热 - 防止微蚀液带入及化学镍药水滴入催化缸 - 催化液铜含量偏高时易引起漏镀，应及时更换药水。流程控制要点5. 化学镍 - 不锈钢槽体须用硝酸钝化，防析出整流器控制电压0.9V。 - 防止催化液带入。 - 防析出棒不可与槽体接触

11、- 防止局部过热，加药区须有充分的搅拌 - 使用30m聚丙烯滤芯连续过滤，循环量5-10cycle/hr。 - 使用自动加药器控制药液添加 - 须有抽气系统，以除去水点及蒸气。 - 停产时镀槽要有遮盖物，防止外来物污染镀液及镀液蒸发。流程控制要点6. 浸镀金 - 防止铜污染，特别是漏镀镍将导致金缸铜含量快速上升。 - 使用5m聚丙烯滤芯连续过滤，循环量5-10cycle/hr 。 - 回收槽须定时更新。7. 水洗及烘干 - 保持DI水的清洁及热DI水的温度，以减少金面污染及水迹。 - 如在线外水洗及烘干应避免与喷锡板共用水洗/烘干机。流程控制要点8. 包装 - 包装前须防止放置于湿气或酸气环境

12、。 - 使用真空或氮气充填包装，内置干燥剂。9. NPTH孔处理 - RONAMERSE SMT HOLE CONDITIONER Palladium Catalyst Poisoner。 - 硫脲20g/l、HCl 5%、50处理。化学镍金板品检方法外观检验 - 目视化学镍金层之光泽及色泽是否均匀。 - 目视检查是否有漏镀或渗镀现象。 - 目视检查化学镍金层是否有出现氧化现象。 结合力检验 - 用胶带法拉试检查化学镍金层及阻焊层，应无金层或镍层阻焊膜脱 落。 流程控制要点化学镍金层的厚度测量 - X-RAY厚度测量仪 使用化学镍金程式：Au/Ni P10/Cu（假设磷含量10%）注意板材含 溴对金厚度测量结果有影响，特别是CEM-1板材更明显，应校正。 - 微切片法测量镍层厚度 - 剥金称重法测量金层厚度 可焊性试验 - IPC可焊性试验方法，镍金面及金属化镍金孔应上锡良好。流程控制要点热冲击试验 - IPC热冲击试验方法，热冲击试验后应不出现镀层剥离及阻