化学镍金工艺原理 - 图文

镍沉积的反应看出,在金属镍沉积的同时,伴随着单质磷的析出,而且PH值升高,镍沉积速度加快的同时,磷析出速度减慢,结果则是镍磷含金的P含量降低,反之,随着PH的降低,镍

磷含金的P含量升高;化学镍沉积中,磷含量一般在7-11%之间变化,镍P合金的抗蚀性能优于电镀镍,其硬度也比电镀镍高;

在化学沉镍的酸性镀液中,当PH﹤3时,化学镍沉积反应就会停止,而当PH﹥6时,镀液很容易产生沉淀,所以一般情况生产中PH值控制在4.4-5.0之间,由于镍沉积过程产生氢离子﹝每个镍原Ni(OH

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子沉积的同时释放4个氢离子﹞,所以生产过程中PH的变化是很快的,必须不断添加碱性药液维持PH 值平衡;

通常情况下,氨水和氢氧化钠都可用于生产维持PH值的控制,两者在自动添加方面差别不大,但手动加药时要特别注意,加氨水时,可以观察到蓝色镍氨络离子的出现,随扩散时蓝色消失,说明氨水对化学镍是良好的PH调整剂,在加入氢氧化钠溶液时,槽液立即出现白色氢氧化镍沉淀析出,随着药水扩散,白色粉末在槽液的酸性环境下缓缓溶解,所以当氢氧化钠溶液作为化学镀的PH调整剂时,其配制浓度不能太高,加药时应缓慢加入,否则会产生絮状粉末,当溶解过程未彻低完成前,絮状粉末就会出现镍的沉积,必须将槽液滤干净后,才可重新生产;

2-的副产物,随着生产的进行,亚磷酸盐的浓度越来越高,在化学镍沉积的同时,会产生亚磷酸盐(HPO

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于是反应速度受到生成物浓度的增长而抑制,所以镍缸寿命末期与初期的沉积速度相差1/3则为正常现象,但此先天不足可采用调整反应物浓度方式予以弥补。开缸初期Ni2+浓度控制在4.60g/L,随着MTO

的增加,Ni2+浓度控制值随之提高,直到5.0g/L停止,以维持镍析出速度及磷含量的稳定,以确保镀层品质;

或硫脲,也有两种同时使影响镍缸活性最重要的因素是稳定剂的含量,常用的稳定剂是Pb(CH3COO

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用,稳定剂是控制化学沉镍的选择性,适量的稳定剂可以使活化后的铜面发生良好的镍沉积,而基材或绿油部分则不产生化学沉积,当稳定剂含量偏低时,化学沉镍的选择性变差,PCB表面稍有活性的部分都发生镍沉积,于是渗镀问题就发生了,当稳定剂含量偏高时,化学沉积的选择性太强,PCB铜面只有活性好的部位才发生沉积,于是部分Pad位出现漏液的现象;

镀覆PCB的装载量(裸铜面积计算应适中,以0.2-0.5dm2/L为宜,负载太大会导致镍缸活性逐渐升高,甚至导致反应失控,负载太低会导致镍缸活性逐渐降低,造成漏镀问题,在批量生产过程中,负载应尽可能保持一致,避免空缸或负载波动太大的现象,否则,控制镍缸活性的各参数范围就会变得很窄,很容易导致品质问题发生;

镀液连续过滤,以除去溶液中固体杂质,镀液加热时,必须要有空气搅拌和连续循环系统,使被加热的镀液迅速传播。当槽内壁沉积镍层时,应该及时倒缸,用25%-50%(V/V的硝酸进行退除,适当可考虑加热,但不可能超过50℃

至于镍缸的操作控制,在温度方面,不同系列的沉镍药水其控制范围不同,一般情况下,镍缸操作范围85±5℃,有的不控制在81±5℃,在生产中,具体结果应根据试板结果来定,不同型号的板,有可能操作温度不同,通常一个制板的良品操作范围只有±2℃,个别制板也有可能小于±1℃,在浓度控制方面,采用对Ni2+的控制来调节其他组分的含量,当Ni2+浓度低设定值时,自动加药器开始添加一定数量的药水来弥补Ni2+的消耗,而其他成分则依据Ni2+的添补量按比例同时添加。

镍层的厚度与镀镍时间呈线性关系,一般情况下,200μ”镍层厚度需镀镍时间28分钟,150μ”镍层厚度需镀时间21分钟左右。由于不同的制板所需的活性不同,为减

轻Ni缸的控制压力(即增大镍缸各参数的控制范围,可以考虑采用不同的活化时间,容易渗镀的制板可另设定活化时间;

镍缸的循环量一般设计在5-10turnover∕h,布袋式应优先选择考虑,摇摆通常都是前后摆动设计,但对于Laser盲孔板,镍金缸均设计为上下振动为佳。

3.2.6 沉金缸

置换反应形式的浸金薄层,通常30分钟可达极限厚度,由于镀液Au的含量很低,一般为1-2g/L,溶液的扩散速度影响到大面积Pad位与小面积Pad沉积厚度的差异,一般来说,独立位小Pad位要比大面积Pad位的金厚高100%也属于正常现象。

对于PCB的沉金,其金面厚度也会因内层图形分布而相应影响,其个别Pad位也会出现大的差异。

通常情况下,沉金缸的浸镀时间设定在7-11分钟,操作温度一般在80-90℃,可以根据客户的金厚需求通过调节温度来控制金厚,金缸容积越大越好,不但Au浓度变化小而有利于金面厚度控制,而且可延长换缸周期。

为了节省成本,金缸之后需加装回收水洗,同时也可减轻对环境的污染,回收缸之后,一般都是逆流水洗。

常见缺陷分析: 5.1漏镀

5.1.1 主要原因:体系活性(镍缸及钯缸相对不足,铅锡等铜面污染。 5.1.2问题分析:

漏镀的原因在于镍缸活性不满足该Pad位反应势能,导致沉镍化学反应中途停止,或者根本没有沉积金属镍

漏镀的特点是:如果一个Pad位漏镀与其相连的所有Pad位都漏镀;出现漏镀问题,首先须区分是否由于污染板面所致。若是,将该板进行水平微蚀或采用磨板方式除去污染。

影响体系活性的最主要原因是镍缸稳定剂的浓度,但由于难以操作控制,一般不采用降低稳定剂浓度解决该问题。

影响体系活性的主要原因镍缸温度,升高温度一定有利于漏镀的改善。如果不考虑对部分环境以及内部稳定性,无限度的升高镍缸温度,应该能解决漏镀问题。

影响体系活性的次要因素是活化浓度,温度和时间。延长活化的时间或提高活化浓度和温度,一定有利于漏镀的改善。由于活化的温度和浓度太高会影响钯缸的稳定性,而且会影响其他制板的生产,所以,在这些次要因素中,延长时间是首选改善措施。

镍缸的PH值、次磷酸钠以及镍缸负载都会影响镍缸活性,但其影响程度较小,而且过程缓慢,所以不宜作为解决漏镀的主要方法。

5.2 渗镀 5.2.1 主要原因

体系活性太高,外界污染或前工序残渣; 5.2.2问题分析

渗镀的主要成因在于镍缸活性过高,导致选择性太差,不但使铜面发生化学沉积,同时其他区域(如基材、绿油侧边等也发生化学沉积,造成不该出现沉积的地方沉积化学镍金。

出现渗镀问题,首先须区分是否由外界污染或残渣(如铜、绿油等所致。若是,将该板进行水平微蚀或其他的方法去除。

升高稳定剂浓度是改善体系活性太高的最直接的方法,但是,用漏镀问题改善一样,因难以操作控制而