ENIG化镍金制程教育训练课程

化鎳金製程教教育訓練ENIGProcessTraining伊希特化股份份有限公司RookwoodElectrochemicalsAsiaLtd.10/24/20221內容大大綱表面處處理概概要OMG化學學鎳浸浸金製製程特特色化學鎳鎳浸金金製程程概論論化學鎳鎳浸金金製程程流程化學鎳鎳浸金金製程程管理理監控控前製程程對化化學鎳鎳浸金金製程程的影影響化學鎳鎳浸金金製程程常見見的問問題10/24/20222簡介:表面處處理概概要何謂化化鎳金金？(ENIG,ElectrolessNickelImmersionGold)為MetalFinish之一一種，，其是是在被被催化化的銅銅面上上沉積積兩層層金屬屬的製製程。。利用用金低低接觸觸電阻阻及不不易氧氧化的的特性性，對對線路路提供供良好好的傳傳導及及保護護；鎳鎳層則則是焊焊錫時時之焊焊點並並提供供銅金金中間間緩衝衝層，，避免免銅和和金互互相的的擴散散或遷遷移。。10/24/20223化學學鎳鎳浸浸金金製製程程概概論論使用用化化學學鎳鎳浸浸金金製製程程目目的的焊墊墊表表面面平平坦坦適適合合焊焊接接墊面面接接觸觸導導通通優優異異具良良好好打打線線能能力力高溫溫不不氧氧化化可可作作為為散散熱熱表表面面10/24/20224TMRCData10/24/20225化鎳鎳金金特特色色焊墊墊表表面面平平坦坦適適合合焊焊接接墊面之接接觸導通通優異具良好打打線能力力高溫不氧氧化可做做為散熱熱之表面面10/24/20226化鎳金製製程厚度度控制Ni/P層：60~400μμ”Au層層：1~3μμ”10/24/20227化鎳金產產品特色色是專門針針對PCB使用用之化學學鎳硫酸鈀系系列活化化藥水銅離子濃濃度上升升慢，槽槽液壽命命長中磷系列列之化學學鎳產品品不需做起起鍍處理理槽液無板板量負載載最低之之限制化鎳槽液液操作壽壽命可達達5個個MTO藥液穩定定，控制制容易與綠漆搭搭配性良良好封裝時無無黑墊之之情形10/24/2022890239023SFAC-18清潔水洗酸浸水洗H2SO4/H2O2SPS/H2SO4PP-100/H2SO4微蝕H2SO4預浸水洗9025M9025LP活化水洗9026M化學鎳水洗90279027SG浸金H2SO4水洗後處理（清洗烘乾乾）酸浸水洗H2SO4OMG化化鎳金標標準流程10/24/20229化鎳金反反應示意意圖I

Pd2+Cu2+PdCu活化PdCuNi-PCuNi-P沉積Ni-P成長Cu化學鎳10/24/202210化鎳金金反應應示意意圖IIAuNi-PCuAu+Ni2+Au沉沉積積Ni-PCu化鎳金層Au+10/24/202211藥液特性及及操作條件件10/24/202212AcidCleaner(酸性清潔潔)AC-18作用去除銅面上上指紋、油油漬及氧化化物降低槽液表表面張力，，以達更好好之潤濕效效果不傷害綠漆漆及乾膜操作條件濃度：10±5%溫度：40±5℃℃浸泡時間：：4±1min當槽頻率：：300BSF/Gal10/24/202213Micro-Etch(微蝕蝕)作用可使用H2SO4/H2O2或SPS系系列去除銅面氧氧化物使銅面微粗粗化，使化化學鎳有良良好的附著著能力微蝕量控制制在30-100μμ”左右不同微蝕劑劑對金面外觀光亮亮程度表現現AcidDip>H2O2>PP-100>SPS10/24/202214H2SO4/H2O2與SPS微微蝕系列比比較10/24/202215酸浸浸H2SO4作用用去除除板板面面上上之之銅銅鹽鹽操作作條條件件濃度度：：2-6%溫度度：：R.T.浸泡泡時時間間：：1min當槽槽頻頻率率：：100BSF/Galor0.2g/lCu10/24/202216Pre-Dip(預預浸浸)H2SO4作用用去除除板板面面上上之之金金屬屬氧氧化化物物當作作犧犧牲牲溶溶液液，，避避免免活活化化槽槽受受到到污污染染，，並並維維持持其其酸酸度度。。操作作條條件件濃度：2-5%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCu10/24/202217Activator(活活化)9025M特色使用硫硫酸鈀鈀，不不含氯氯離子子槽液壽壽命長長可在室室溫下下操作作穩定性性高10/24/202218作用在銅面上行行置換反應應，沉積一一層鈀，作作為化學鎳鎳反應之催催化劑。反應機構陽極Cu→Cu2++2e-(E0=-0.34V)陰極Pd2++2e-→Pd(E0=0.98V)全反應Cu+Pd2+→Cu2++Pd10/24/202219操作條件配槽：9025MA：2.5%9025MB：20%濃度控點：：鈀強度：50±20ppm酸值：20±2%溫度：15±30℃℃浸泡時間：：45±15sec當槽頻率：：3MTOor0.15g/lCu10/24/202220Acid-Dip(後浸)H2SO4作用去除板面上上之多餘的的鈀離子操作條件濃度：8-12%溫度：R.T.浸泡時間：：1min當槽頻率：：100BSF/Galor0.2g/lCu10/24/202221E’lessNi(化鎳)9026M特色槽液操作壽壽命可達5個MTO不需做起鍍鍍處理鎳層平均沈沈積速率0.22microns/min槽液無板量量負載最低低之限制，，就算板負負載量為0.1ft2/gal,沈積速速率仍為0.22microns/min只需兩劑等等比例添加加就可穩定定控制鎳離離子濃度及及pH值10/24/202222作用以氧化還原原法於銅面面上沉積一一層鎳。各各成份及其其作用如下下：硫酸鎳：提提供鎳離子子次磷酸鈉：：當作還原原劑，使鎳鎳離子還原原為金屬鎳鎳錯合劑：降低槽液中中自由鎳離離子的濃度度避免鎳鹽或或亞磷酸鹽鹽的沉澱當作pH緩緩衝劑安定劑：穩穩定槽液，，避免析出出。10/24/202223反應機構陽極H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++2e-陰極Ni2++2e-→Ni2H++2e-→H2↑↑H2PO2-+e-→P+2OH-10/24/202224操作條件件配槽9026BMM：14%9026AM：：4.0%9026DM：：2.6ml/l濃度控點：Ni：4.8g/l(4.6~6.4g/l)NaH2PO2:30g/l(24~36g/l)pH：4.9(4.7~5.1)溫度：82±3℃浸泡時間：：依鎳層厚厚度而定當槽頻率：：5MTO（5倍配槽槽添加量））10/24/202225注意事項：：槽液添加為為9026AM,9026CM等比例例添加9026AM之添加加量不得高高於配槽量量的10%槽液中pH值之調整整使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸酸槽液循環需需4~8Turn槽壁另加防防析出棒，，電壓控制制於0.9V10/24/202226化鎳槽硝槽槽及清洗程程序將化鎳槽槽槽液排出。。加入30%(w/w)硝酸，，於50℃℃下啟動循循環pump至少24小時。。排出硝酸，，清洗槽壁壁，再加入入DI水清清洗循環15分鐘後後排出。加入2%氨氨水清洗循循環至少一一小時後排排出。再加入DI水清洗循循環15分分鐘後排出出。加入5%9026BMM循環環至少二小小時後排出出(可省略略)。10/24/202227化鎳槽建浴浴法槽中置入約約1/2槽積之D.I.水加入14%9026BMM加入4%9026AM再加入2.6ml/l之9026DM補水至液位位高度。打開循環過過濾並加溫溫。使用50%v/v氨氨水或5%v/v試試藥級硫酸酸，調整pH至4.810/24/202228ImmersionAu(浸金)9027SG作用在鎳面上行行置換反應應，沉積一一層金，以以保護鎳層層，防止氧氧化，並提提供接觸導導通之用。。特色不需額外分分析，操控控容易藥液操作範範圍廣。10/24/202229反應機構陽極Ni→→Ni2++2e-陰極[Au(CN)2]-+e-→Au+2CN-2[Au(CN)2]-+Ni→→2Au+4CN-+Ni2+10/24/202230操作條件配槽9027SG：10%ST25:5%PGC：0.5g/l濃度控點：Au：0.5g/l(0.4~1.0g/l)pH：4.5(4.3~4.8)溫度：80±±5℃浸泡時間：依依金層厚度而而定當槽頻率：800ppmNior6ppmCu(依鎳離子而而變)10/24/202231製程概論：藥藥水（浸金））操作溫度：85ºC；當當浸泡時間為為10-15分鐘，其沉沉積厚度可達達3–4u”預縮短反應時時間可搭配加加速劑使用，，當80ºC浸泡時間為為5–7分鐘時，其其沉積厚度可可達2.0––3u””針對產品對浸浸金疏孔性要要求（，提供供9027SG以符合低低疏孔性的需需求附件一：藥液操作條件件10/24/202232注意事事項：：槽液循循環需需6~10Turn配槽後後pH約4.35，，以20%(試藥藥級)氨水水或檸檸檬酸酸調整整至pH=4.35。每添加加金鹽鹽100克克需添添加1LST25沉積速速率：：0.35~0.4μ””/min10/24/202233製程概概論：：設備備（需需求-1））槽稱循循環環方式式加加熱熱方式式酸性清清潔劑劑循循環過過濾皆皆可可熱水洗洗空空氣氣皆皆可可市水洗洗××2空空氣無無微蝕循循環環過濾濾/空空氣石石英市水洗洗××2空空氣無無酸浸空空氣氣皆皆可可10/24/202234製程概概論：：設備備（需需求-2））槽稱循循環環方式式加加熱熱方式式市水洗洗××2空空氣無無預浸無無無無活化溢溢流流循環環過濾濾石石英英純水洗洗××2無無無無後浸循循環環馬達達無無純水洗洗××2無無無無10/24/202235製程概概論：：設備備（需需求-3））槽稱循循環環方式式加加熱熱方式式化學鎳鎳溢溢流流循環環SS316或或水浴純水洗××3 無無無浸金循循環環馬達石石英純水洗××2 無無無熱水洗空空氣氣皆皆可可附件二：：設備規規格10/24/202236製程概論論：設備備（化學學鎳槽））馬達加熱器SUS316－＋整流器馬達－＋整流器馬達10/24/202237Peeling&ThicknessTest取約5*5大小小之銅面面板或量量產板，，伴隨量量產板一一起走完完化鎳金金線。銅面板使使用3M600or610膠帶試試拉，不不可有金金殘留。。量產板則則以膜厚厚儀量測測鎳金厚厚度，以以確定鎳鎳槽及金金槽時間間。註：1.PeelingTest每日首首掛均要要做。2.ThicknessTest於更換換不同料料號不同同鎳金厚厚度時均均要做。。10/24/202238EtchingAmountTest取任一大小之銅銅面板(不含孔孔)用水洗淨淨,置於於烤箱,設定110℃,烘烤10分分鐘取出冷卻3分分鐘,稱重至至小數點以下下4位,記錄錄為W1穿線綁於掛架架,與生產板板一起走微蝕蝕槽。取出水洗,置置於烤箱,設設定110℃,烘烤10分分鐘取出冷卻3分分鐘,稱重至至小數點以下下4位,記錄錄為W2計算公式:參考範圍:20~50µ"10/24/202239化學鎳浸金製製程管理控制制前處理製程板子清潔度（（防焊、顯影影、錫鉛、殘殘銅）化學鎳浸金製製程：化學鎳鎳防析出裝置：：電流上升變變化（定電壓壓：0.9V）分析系統：循循環狀況、分分析值變化添加系統：9026AM、CM等量量消耗化學鎳異常處處理後處理製程：：清洗烘乾限純水（無藥藥水）、勿熱熱疊板10/24/202240化學鎳異常常處理翻槽藥液損損失同配槽比例例添加藥液液（9026AM、、BMM、、DM）9026AM添加過過高高於控制點點0.3g/L以上：當當槽高於控制點點0.3g/L以內：暫暫停添加9026CM添加過過低低於控制點點0.3g/L以上：當當槽高於控制點點0.3g/L以內：少少量多次添添加附件三：藥藥液分析處處置10/24/202241前製程化學學鎳浸金製製程的影響響鑽孔、裁邊邊：粗糙度度過大（跳跳鍍、孔露露銅）PTH：殘殘鈀（NonPTH孔上金金）電鍍銅：均均擲力太差差或銅易咬咬（過蝕））蝕刻：殘銅銅（散鍍））鍍、剝錫鉛鉛：錫鉛殘殘留（跳鍍鍍）防焊銅面不潔：：防焊、顯顯影、溶劑劑殘留（Peeling、露露銅、粗糙糙）塞孔不良：：兩面塞孔孔有破、單單面塞孔不不良（跳鍍鍍）10/24/202242Au/Ni結構Au/Ni結構Au/Ni結構(刷刷磨重工)Au/Ni結構(輕輕刷)SEM-Au/Ni結構10/24/202243SEM-Au/Ni結構疏孔疏孔從上圖可看看見有嚴重重疏孔現象象10/24/202244顯微鏡-Au/Ni結構10/24/202245IMC層切切片10/24/202246X-ray量測示意意圖Ni:133uinAu:3.5uinNi:130uinAu:2.8uin建議量測範範圍為50%10/24/202247點1點2點3點4點5光學點1光學點2不同PAD與不同程程式量測之之比較10/24/202248X-ray型型號號CMI900sample-2Au-Ni-Cu-Br-0.3mm.appAu-Ni-Cu-0.3mm.appAu/Ni厚度(uin)Au/Ni厚度(uin)點13.0/97.24.7/132.1點23.1/96.64.8/139.6點33.5/100.73.9/135.6點43.3/104.84.3/122.2點53.1/95.63.9/137.8光學點13.2/113.05.2/148.4光學點23.0/107.75.8/152.110/24/202249連孔孔跳跳鍍鍍生產產時時常常見見之之問問題題講講解解10/24/202250獨立立Pad跳跳鍍鍍1.生生產產時時有有黏黏板板現現象象。。2.銅銅面面上上有有Scum殘殘留留。。3.活活化化槽槽鈀鈀未未吸吸附附在在銅銅上上。。1.注注意意插插板板時時板板與與板板間間距距。。2.板板子子化化金金前前需需進進行行輕輕刷刷，，避避免免板板面面清清潔潔度度不不足足。。3.檢檢查查鈀鈀槽槽活活化化強強度度，，調調整整至至Pd=40ppm以以上上。。10/24/202251金面色差1)Ni槽補補充異常2)Ni槽攪攪拌太強(循循環量)3)Ni槽金金屬雜質污染染4)綠漆溶入入鍍液中5)Ni槽活活性太差6)活化不良良10/24/202252跳鍍(SkipPlating)1)鎳槽活性性不良(pH過低,溫度過低)2)氨水遭有有機物污染3)9026DM未添加加10/24/202253散鍍10/24/202254長腳1.當當Pd槽受受Cl-污污冉染染時會會有嚴嚴重長長腳現現象。。2.當當Pd槽之之Cl->5ppm及會會有長長腳出出現。。3.溫溫度太太高4.蝕蝕刻有有殘足足當掉污污染之之槽液液，洗洗槽後後重新新配製製一新新的Pd槽槽，並並注意意配槽槽時純純水的的Cl-含含量調整溫溫度增加微微蝕量量10/24/202255指孔內內應該該上化化鎳金金的部部分，，並未未上化化學鎳鎳與金金生產時時有黏黏板現現象。。在化學學鎳槽槽時孔孔內有有氣泡泡殘留留。在化學學金槽槽時孔孔內有有氣泡泡殘留留。注意插插板時時板與與板間間距。。於鎳槽槽須搖搖擺約約30-45度度。於鎳槽槽須加加裝震震盪器器。於金槽槽須搖搖擺約約30-45度度。10/24/202256孔邊及大銅銅面均跳鍍鍍孔內有發現現白色異物物，EDS分析可發發現大量的的Sn及Pb存在噴錫退洗後後走化鎳金金跳鍍現象象。此板無法重重工及化金金。10/24/202257化金後金面面變紅但鎳鎳及金厚度度均正常後水洗槽或或水平之後後清洗線水水質受酸污污染。更換金槽後後水洗槽或或是水平之之後清洗線線水洗槽。。10/24/202258SMTPad發發白微蝕槽污染染銅面。銅面不潔。。鎳沉積太快快>11uin。更換微蝕槽槽。多走幾次前前處理後再再走化金。。調整鎳之沉沉積速率。。10/24/202259露銅銅面不潔。。1.加強前前處理。2.改善前前製程(如如防焊或去去膜)。10/24/202260未清洗前清洗後擦拭後水紋氧化後水洗槽或或水平之後後清洗線水水洗不淨。。烘乾不良。。更換金槽後後水洗槽或或是水平之之後清洗線