培訓(xùn)教材(鍍金工藝)

Rohm&Haas化學(xué)鎳金工藝

羅門哈斯電子材料(東莞)有限公司

Mar.2007目錄化學(xué)鎳金基本工藝流程化學(xué)鎳金板的主要應(yīng)用化學(xué)鎳磷鍍層物理特性浸金層物理特性化學(xué)鎳金沉積機(jī)理化學(xué)鎳金各層功能化學(xué)鎳金各流程概述化學(xué)鎳金工藝控制參數(shù)及溶液更換基準(zhǔn)基本工藝流程AcidCleanerCLEAN-PCRinseRinseMicro-EtchAcid-DipE’lessNickelActivatorAcid-DipRinseRecycle&RinseAuDryRinseH2SO4/SPS

H2SO4Pre-DipHCLHCLCatalystSMTRinseRonamaxSMTAurolectrolessSMT化學(xué)鎳金板的主要應(yīng)用 1.移動(dòng)電話機(jī)

2.傳呼機(jī)

3.計(jì)算器

4.電子詞典

5.電子記事本

6.記憶卡

7.筆記型電腦

8.掌上型電腦

9.掌上型游戲機(jī)

10.IC卡 11.汽車用板

12.其它在苛刻環(huán)境下使用之線路板化學(xué)鎳-磷鍍層物理特性

密度 ：7.9g/cm2磷含量 ：8-10%（重量比）硬度：48Rockwell（500VHN）（于沉積后）導(dǎo)電性 ：75microohm-cm熱膨脹系數(shù) ：13.8微米/米/℃鍍層完全符合 ：Mil-C-26074B下列規(guī)范之要求（軍用規(guī)范：化學(xué)鍍鎳層技術(shù)要求） AMS2404A

（航空材料規(guī)范、化學(xué)鍍鎳）

ISO4527

（國際標(biāo)準(zhǔn)：自催化鎳磷鍍層-規(guī)范和試驗(yàn)方法）

浸鍍金層物理特性金純度：99.99%硬度：低于80Knoop密度：19.3g/cm2化學(xué)鎳金沉積機(jī)理催化化學(xué)鎳浸金在銅和鈀之間的浸鍍反應(yīng)自催化反應(yīng)，還原鎳沉積。在鎳和金之間的浸鍍反應(yīng)化學(xué)鎳金各層功能高度活性引發(fā)鎳沉積（單分子層）鎳層的保護(hù)層鈀鎳金此層為含磷7-10%的鎳-磷合金，可焊接，可Bonding?；瘜W(xué)鎳金各流程概述

1.除油： 作用：去除銅面輕微氧化物及污物。 降低液體表面張力，將吸附于銅面之空氣排開，使藥 液在其表面擴(kuò)張，達(dá)到潤濕效果。 主要成份：

酸 非離子型表面活性劑 反應(yīng)式：CuO+2H+

Cu2++H2O化學(xué)鎳金各流程概述

2.微蝕： 作用：去除銅面氧化物 銅面微粗化，使其與化學(xué)鎳層有良好的結(jié)合。 主要成份：

過硫酸鈉 硫酸 反應(yīng)式：Cu+S2O82-

Cu2++2SO42--化學(xué)鎳金各流程概述

3.酸洗： 作用：去除微蝕后的銅面氧化物，使銅面呈新鮮狀態(tài)。 清洗微蝕后的板面殘留液 主要成份：硫酸 反應(yīng)式：CuO+2H+

Cu2++H2O-化學(xué)鎳金各流程概述

4.預(yù)浸： 作用：去除微蝕后的銅面氧化物，使銅面在新鮮狀態(tài)（無氧 化物）下進(jìn)入催化槽。 維持催化槽中的酸度

延長催化槽的壽命 主要成份：鹽酸 反應(yīng)式：CuO+2H+

Cu2++H2O化學(xué)鎳金各流程概述

5.催化： 作用：通過置換反應(yīng)在銅面產(chǎn)生一層鈀，為化學(xué)鎳沉積提供 一個(gè)自催化表面。 主要成份：

鹽酸鈀 鹽酸 反應(yīng)式：Cu+Pd2+

Cu2++Pd6.后浸： 作用：移去可能吸附于基材或阻焊膜上的離子鈀，以免在化 學(xué)鎳中出現(xiàn)滲鍍。 主要成份：鹽酸化學(xué)鎳金各流程概述

化學(xué)鎳金各流程概述

7.化學(xué)鎳： 化學(xué)鎳層作用：

在銅和金之間提供一層金屬擴(kuò)散阻擋層。 提供一層抗蝕層

提供可焊性表面

為Wirebonding提供堅(jiān)固的可粘結(jié)層 原理：銅面在鈀金屬之催化作用下通過還原劑和鎳離子開始 化學(xué)鍍鎳反應(yīng)，由于鎳本身是進(jìn)一步化學(xué)鍍鎳的催化 劑，即使原來的基底表面被鎳完全覆蓋之后，沉積過 程仍將繼續(xù)下去，直至線路板從槽液中取出。 主要成份：

硫酸鎳—金屬離子的來源 次磷酸鈉—還原劑 主要成份：絡(luò)合劑—形成鎳的絡(luò)合物，防止游離鎳離子濃度過量，從而穩(wěn)定溶液阻止亞磷酸鎳沉淀，還 起PH緩沖作用。

PH緩沖劑—長期控制PH

穩(wěn)定劑—通過遮蔽催化活性核心，防止溶液分解。

加速劑—活化次磷酸根離子，加速沉積反應(yīng)，作

用方式和穩(wěn)定劑，絡(luò)合劑相反。

濕潤劑—提高待鍍表面的浸潤性。 反應(yīng)式：H2PO2-+OH-

HPO3-+H2+e Ni2++2eNi0 H2PO2-+HP+H2O+OH-8.浸鍍金： 浸金層作用：保護(hù)底層鎳不被氧化及維持可焊性（Solderability）和鋁線Bondability。

原理：在剛沉積上的鎳層表面，以置換方式在鎳面上沉積一層 很薄而均勻之金層。當(dāng)鎳表面上完全地覆蓋了一層金沉積層后，金之沉積反應(yīng)便停止，故金屬的厚度有極限。 主要成份：氰化金鉀[KAu(CN)2]—金屬離子的來源 有機(jī)酸—防止鎳表面產(chǎn)生鈍態(tài)并與溶出的鎳 離子結(jié)合成絡(luò)離子。

EDTA—螯合劑，抑制金屬污染物反應(yīng)式：Ni+2Au(CN)-2

Ni2++2Au+4CN-化學(xué)鎳金各流程概述

工藝控制參數(shù)及溶液更換基準(zhǔn)

工藝控制參數(shù)及溶液更換基準(zhǔn)

工藝控制參數(shù)及溶液更換基準(zhǔn)

化學(xué)鎳金設(shè)備條件

改變工藝參數(shù)對(duì)化學(xué)鎳金效果的影響

化學(xué)鎳改變工藝參數(shù)對(duì)化學(xué)鎳金效果的影響

浸鍍金化學(xué)鍍鎳缸參數(shù)變化對(duì)鍍層磷含量

及沉積速度的影響

浸金缸參數(shù)對(duì)沉積速率的影響

Bondability和可焊性化學(xué)鎳槽金屬污染極限及影響浸金槽金屬污染極限及影響流程控制要點(diǎn)1.退Sn/Pb（或純Sn）

-線路及孔壁上的Sn/Pb（或純Sn）須完全退除，特別要注意Sn-Cu金屬化物要退干凈。流程控制要點(diǎn)2.阻焊膜

-選擇耐化性良好的阻焊油。

-印阻焊油前銅面要適當(dāng)?shù)拇只氨苊庋趸?/p>

-適當(dāng)?shù)暮穸龋詮?qiáng)的曝光能量及減少顯影后的側(cè)蝕。

-避免曝光后的板子放置過久，使得阻焊劑在銅面上過度老化而不易顯影干凈。

-注意顯影液的管理：顯影后充分的噴水洗，避免任何顯影液在銅面殘留，增加出料段輸送輪（尤其是吸水滾輪）的清洗頻率。

-避免過度烘烤而造成阻焊膜脆化，注意烤箱的抽氣是否正常。流程控制要點(diǎn)3.掛架

-PVC樹脂或Teflon包覆在不銹鋼。

-表面須光滑無氣孔

-破損時(shí)須重新包覆

-定時(shí)將掛架上沉積的鍍金屬剝離4.酸洗、預(yù)浸、催化及后浸

-使用高純度硫酸

-加熱區(qū)避免局部過熱

-防止微蝕液及催化液帶入化學(xué)鎳藥水缸

-催化液銅含量偏高時(shí)易引起漏鍍，應(yīng)及時(shí)更換藥水。流程控制要點(diǎn)5.化學(xué)鎳

-不銹鋼槽體須用硝酸鈍化，防析出整流器控制電壓0.9V。

-防止催化液帶入。

-防析出棒不可與槽體接觸

-防止局部過熱，加藥區(qū)須有充分的攪拌

-使用10μm聚丙烯濾芯連續(xù)過濾，循環(huán)量5-10cycle/hr。

-使用自動(dòng)加藥器控制藥液添加

-須有抽氣系統(tǒng)，以除去水點(diǎn)及蒸氣。

-停產(chǎn)時(shí)鍍槽要有遮蓋物，防止外來物污染鍍液及鍍液蒸發(fā)。流程控制要點(diǎn)6.浸鍍金

-防止銅污染，特別是漏鍍鎳將導(dǎo)致金缸銅含量快速上升。

-使用5μm聚丙烯濾芯連續(xù)過濾，循環(huán)量5-10cycle/hr。

-回收槽須定時(shí)更新。7.水洗及烘干

-保持DI水的清潔及熱DI水的溫度，以減少金面污染及水跡。

-如在線外水洗及烘干應(yīng)避免與噴錫板共用水洗/烘干機(jī)。流程控制要點(diǎn)8.包裝

-包裝前須防止放置于濕氣或酸氣環(huán)境。

-使用真空或氮?dú)獬涮畎b，內(nèi)置干燥劑。9.NPTH孔處理

-RONAMERSESMTHOLECONDITIONERPalladiumCatalystPoisoner。

-硫脲80g/l、HCl8%、50℃處理?；瘜W(xué)鎳金板品檢方法外觀檢驗(yàn)

-目視化學(xué)鎳金層之光澤及色澤是否均勻。

-目視檢查是否有漏鍍或滲鍍現(xiàn)象。

-目視檢查化學(xué)鎳金層是否有出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。結(jié)合力檢驗(yàn)

-用膠帶法拉試檢查化學(xué)鎳金層及阻焊層，應(yīng)無金層或鎳層阻焊膜脫落。

流程控制要點(diǎn)化學(xué)鎳金層的厚度測(cè)量

-X-RA