PCB化金流程介紹

PCB化金流程介紹第1頁/共46頁2化學(xué)鎳金工藝特征1.無須通電，通過化學(xué)反應(yīng)在線路板上選擇性沉積一層平坦的鎳金，焊盤表 面平整，增加SMD元件組裝和貼裝的可靠性和安全性。2.單一表面處理即可滿足插裝、表面安裝、芯片直接安裝等多種組裝要求， 具有可焊接、可接觸導(dǎo)通。3.在沉積鎳金的焊盤和線路位置，其側(cè)面也同樣被鎳金所覆蓋，可滿足惡劣 環(huán)境下對(duì)線路板之苛刻要求。4.加工過程不使用助焊劑，因而化學(xué)鎳金板表面污染度相當(dāng)?shù)?。根?jù)研究報(bào)告，噴錫板的污染度為4.5gNaCl/cm2(29gNaCl/in2),而化學(xué)鎳金板僅僅為1.5gNaCl/cm2(9.6gNaCl/in2)。一般化金板在成型清洗后都不會(huì)超過4.5gNaCl/in25.與噴錫比較相對(duì)低的加工溫度減少了對(duì)板材及金屬化孔的熱沖擊，板材不易出現(xiàn)纖維分層，板的尺寸穩(wěn)定性高，金屬化孔不易出現(xiàn)內(nèi)層斷裂等缺陷。

第2頁/共46頁3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)境下使用之線路板第3頁/共46頁4化學(xué)鎳金板分類及相關(guān)流程選擇性化金板流程：前處理涂膜曝光顯影化金剝膜物理處理(pumice)化學(xué)處理(SPS)干膜濕膜(防焊文字印刷有要求)全面化金板流程：前處理化金清洗第4頁/共46頁5化學(xué)鎳金板分類及相關(guān)流程選擇性化金板對(duì)OSP的微蝕參數(shù)要求參數(shù)選擇性化金板全銅板咬蝕量13-21U’20-40U’銅離子<2g/L<15g/L第5頁/共46頁6化學(xué)品選用Productname-EProductname-CPackRONACLEANLP-200LP-200酸性清潔劑25LRONAMERSESMTCATALYSTCFCONC.SMT催化劑25LDURAPOSITSMT88MELECTROLESSNICKELSMT88化學(xué)沉鎳劑M20LDURAPOSITRNICKELREPLENISHER化學(xué)沉鎳補(bǔ)充劑R5GALDURAPOSITSMT88SELECTROLESSNICKELSMT88化學(xué)沉鎳劑S20LAUROLECTROLESSSMTMAKEUPSOLUTIONSMT化學(xué)沉金開缸劑30UNIT(22.5L)AUROLECTROLESSSMTREPLENISHERSOLUTIONSMT化學(xué)沉金補(bǔ)充劑5UNIT(500ml)AUROLECTROLESSSMTACIDSOLUTIONSMT化學(xué)沉金酸浸劑5L第6頁/共46頁7化學(xué)鎳金典型工藝流程第7頁/共46頁8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置換反應(yīng)自催化反應(yīng)，還原鎳沉積。在鎳和金之間的浸鍍置換反應(yīng)第8頁/共46頁9化學(xué)鎳金各層功能高度活性觸媒引發(fā)鎳沉積（單分子層）金本身的高貴特性（惰性金屬）及極好的導(dǎo)電性，作為鎳層的保護(hù)層，也可作為最終電氣觸點(diǎn)。鈀鎳金此層為含磷9-11%的鎳-磷合金，可焊接。真正的焊接基地。第9頁/共46頁10化學(xué)鎳金設(shè)備條件

備注:1.全線采用水平搖擺方式,擺幅為±20-30mm,搖擺頻率為8-10cycle/min,建議頻率為可調(diào)式（變頻控制）2.各槽馬達(dá)振蕩頻率為可調(diào)式3.各藥水槽循環(huán)量為可調(diào)式4.活化槽,鎳槽,金槽的溫度顯示及設(shè)置請(qǐng)精確至小數(shù)點(diǎn)后一位5.各槽加水管應(yīng)有防虹吸裝置6.各槽過濾循環(huán)出口管應(yīng)放在槽中間,出口管頂部務(wù)必封住,出口管上請(qǐng)交錯(cuò)打小孔并成45度向下7.鎳槽氣震頻率應(yīng)為可調(diào),震幅為25-35mm8.金槽不加進(jìn)水管路,采用線外燒杯或軟管加水9.各藥水槽應(yīng)有液位標(biāo)識(shí)第10頁/共46頁11P添加管&回流管取樣管加熱器擋板打氣管過濾出口過濾筒溢流鎳槽設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易示意圖:1.鎳槽材質(zhì)建議使用SS316,并作鏡面拋光處理,鎳槽底部略有斜度,以利于排水2.循環(huán)管路材質(zhì)使用SS316,并必須與鎳槽相導(dǎo)通3.過濾筒材質(zhì)可使用PVDF或者SS3164.循環(huán)過濾出口管上的小孔請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)成45度向下,且循環(huán)過濾出口管頂部務(wù)必封住5.若采用置入式加熱器加熱,請(qǐng)采用如上圖設(shè)計(jì),擋板為SS316材質(zhì),且須鏡面拋光處理6.取樣管和加料管應(yīng)分開放置,加料管建議放置在過濾循環(huán)入口方,如上圖所示在2001年后制作的生產(chǎn)線鎳槽一般采用均均勻的水浴加熱。第11頁/共46頁12清潔劑槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:1.去除銅面輕微氧化物及污物。2.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(rùn)濕效果?；痉磻?yīng)機(jī)理:CuO+2H+

Cu2++H2O主要成份:酸,非離子性表面活性劑主要控制點(diǎn):1.濃度:LP-200:40-50-60ml/l2.溫度:35-40-45°C

3.壽命:每升工作液可處理6-10m2的生產(chǎn)板&Cu2+>2g/l第12頁/共46頁13清潔作用機(jī)構(gòu)1.受污物污染的物質(zhì)表面

2.水的表面張力大,濕潤(rùn)性小,沒有去污作用.3.清潔劑對(duì)污物及物質(zhì)之濕潤(rùn)性及吸附性大,結(jié)果減少了污物對(duì)物質(zhì)表面之附著力.4.清潔劑再進(jìn)一步溶化污物,將污物去除

固體表面的原子或分子因?yàn)槠湓觾r(jià)力或分子間力沒有飽合,故比內(nèi)部的原子或分子具有更大的能.所以固體表面有吸附氣體或液體的能力. 液體與表面接觸時(shí)先將其所吸附的氣體趕走後始能吸附液體.此現(xiàn)象稱為濕潤(rùn)(wetting).第13頁/共46頁14改變清潔槽各參數(shù)對(duì)制程的影響：藥水調(diào)整：LP-200補(bǔ)充量(L)=(50-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=LP-200補(bǔ)充量(L)1L原液LP-200可生產(chǎn)1000SF備注:若藥水補(bǔ)充量>配槽量的1/3,請(qǐng)理化室重新取樣確認(rèn)分析第14頁/共46頁15微蝕槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:1.去除氧化2.提供足夠的微粗糙度,以增加鎳層與銅層的結(jié)合力基本反應(yīng)機(jī)理:Cu+S2O82-

Cu2++2SO42-主要成份:SPS,硫酸主要控制點(diǎn):1.濃度:硫酸:20-30-40ml/l,SPS:80-100-120g/l2.溫度:25-30-35°C

3.咬蝕率:60-100u”/cycle4.壽命:Cu2+>15g/l第15頁/共46頁16改變微蝕槽各參數(shù)對(duì)制程的影響：藥水調(diào)整：SPS補(bǔ)充量(Kg)=(100-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=(30-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(50%)補(bǔ)充量(L)=H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)X2.6備注:若藥水補(bǔ)充量>配槽量的1/3,請(qǐng)理化室重新取樣確認(rèn)分析第16頁/共46頁17預(yù)浸槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:1.去除氧化,調(diào)整銅面2.保護(hù)鈀槽&維持鈀槽酸度基本反應(yīng)機(jī)理:CuO+2H+

Cu2++H2O主要成份:硫酸主要控制點(diǎn):1.濃度:硫酸:40-50-60ml/l2.溫度:25-30-35°C

3.壽命:同鈀槽藥水調(diào)整：H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=(50-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(50%)補(bǔ)充量(L)=H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)X2.6備注:若藥水補(bǔ)充量>配槽量的1/3,請(qǐng)理化室重新取樣確認(rèn)分析第17頁/共46頁18改變預(yù)浸槽各參數(shù)對(duì)制程的影響：藥水調(diào)整：H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=(50-分析值）X槽體積(L)/1000

H2SO4(50%)補(bǔ)充量(L)=H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)X2.6備注:若藥水補(bǔ)充量>配槽量的1/3,請(qǐng)理化室重新取樣確認(rèn)分析第18頁/共46頁19鈀槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:置換生成單一薄鈀層,以啟發(fā)隨后之沉鎳反應(yīng)成份:硫酸,硫酸鈀基本反應(yīng)機(jī)理:Cu+Pd2+

Cu2++Pd主要控制參數(shù):1.濃度:硫酸40-50-60ml/l,鈀濃度:40-50-60PPM2.溫度:22-25-28°C3.壽命:每升原液可處理1000ft2生產(chǎn)板&Cu2+>300PPM第19頁/共46頁20改變鈀槽各參數(shù)對(duì)制程的影響：藥水調(diào)整：藥水調(diào)整：CatalystCF補(bǔ)充量(L)=(50-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=(50-分析值）X槽體積(L)/10001LCatalystCF原液含有鈀1000PPM

1L原液CatalystCF可生產(chǎn)1000SF第20頁/共46頁21后浸槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:去除阻焊膜及基板上多余之鈀離子主要控制參數(shù):1.濃度:硫酸10-20-30ml/l,2.溫度:20-25-30°C3.壽命:生產(chǎn)面積達(dá)10KSF藥水調(diào)整：H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)=(20-分析值）X槽體積(L)/1000H2SO4(50%)補(bǔ)充量(L)=H2SO4(98%)補(bǔ)充量(L)X2.6參數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)下限

高出標(biāo)準(zhǔn)上限

浸缸時(shí)間

無法去除基材及S/M上多余的鈀離子,導(dǎo)致滲鍍或S/M上金

露銅或漏鍍

濃度同上同上第21頁/共46頁22鎳槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:自催化反應(yīng)生成抗蝕,可焊接的鎳磷合金層成份:1.硫酸鎳:提供鎳離子（1LR含有Ni2+120g/l）2.次亞磷酸鹽:提供還原劑（1LM含有次亞磷酸鹽250g/l,1LS則含有300g/l）3.絡(luò)合劑:形成鎳絡(luò)合物,防止亞磷酸鎳沉淀,穩(wěn)定槽液4.PH緩沖劑:穩(wěn)定PH值5.加速劑:活化次磷酸根,加快鎳沉積6.穩(wěn)定劑:屏蔽催化核心,防止槽液分解7.潤(rùn)濕劑:提高表面潤(rùn)濕度基本反應(yīng)機(jī)理:H2PO2-

H2PO3-+H+eNi2++2eNi0H2PO2-+HP+H2O+OH-第22頁/共46頁23鎳槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):(續(xù)上表)藥水調(diào)整：R添加量=(6-鎳分析值)X槽體積/120

S添加量=(25-次亞磷酸鹽分析值)X槽體積/300M添加量=(20-次亞磷酸鹽分析值)X槽體積/250M用于倒槽或槽液泄露后補(bǔ)充添加，或次亞磷酸鹽<20g/l時(shí)添加,S用于生產(chǎn)過程中補(bǔ)充添加

原則上鎳槽由自動(dòng)控制器自動(dòng)添加，不采用手動(dòng)補(bǔ)加鎳槽調(diào)節(jié)PH值用硫酸(1:1稀釋)和氨水(1:1稀釋)主要控制參數(shù):1.濃度:Ni2+:5.5-6.0-6.5g/l,次亞磷酸鹽:20-25-40g/l2.溫度:80-85-88°C3.PH值:4.6-4.8-5.04.浴負(fù)載:0.3-0.8dm2/l5.R:S流量:R:S=1:26.壽命:4MTO或正磷酸鹽>150g/l,電流>2A(至少穩(wěn)定在10min)(若保護(hù)陰極不良（銹蝕）MTO<2則倒槽)第23頁/共46頁24改變鎳槽各參數(shù)對(duì)制程影響:第24頁/共46頁25鎳槽參數(shù)變化對(duì)鎳層P含量和鍍速的影響:第25頁/共46頁26SMT88的晶相結(jié)構(gòu)(0MTO—5MTO)0MTO1MTO2MTO3MTO4MTO5MTO第26頁/共46頁27銅面前處理方式對(duì)

Ni/P晶粒形態(tài)的影響第27頁/共46頁28金槽反應(yīng)機(jī)理及主要控制參數(shù):作用:置換反應(yīng)生成保護(hù)鎳層,耐磨,可打鋁線的金層成份:1.氰化金鉀:提供金鹽2.酸:防止鎳層鈍化,并與溶出的鎳離子形成絡(luò)合物3.絡(luò)合劑:形成鎳絡(luò)合物,防止亞磷酸鎳沉淀,穩(wěn)定槽液4.螯合劑:抑制金屬污染物基本反應(yīng)機(jī)理:Ni+2Au(CN)-2

Ni2++2Au+4CN-

主要控制參數(shù):1.金濃度:1.0-1.5-2.0g/l2.溫度:82-85-90°C3.PH值:5.6-5.8-6.04.比重S.G.:1.10-1.13-1.165.壽命:5MTO或Ni2+>900PPM藥水調(diào)整：金鹽添加量(g)=(1.5-分析值)X槽體積/0.683,每添加100g金鹽添加7unit金補(bǔ)充劑及5L金開缸劑1ml/Lkoh(50%W/V)使槽液PH值升高0.112ml/l酸浸液降低槽液PH值0.160ml/l金開缸劑使槽液比重提高0.01第28頁/共46頁29改變金槽各參數(shù)對(duì)制程影響:第29頁/共46頁30金槽參數(shù)變化對(duì)鍍速的影響:第30頁/共46頁3110分20分30分剝金前Au厚度2.6μ”剝金前Au厚度3.9μ”剝金前Au厚度4.6μ”不同的金槽處理時(shí)間金層剝離后鎳晶格對(duì)比第31頁/共46頁32微蝕后水洗槽管理問題描述:微蝕槽後水洗槽殘存CuO及菌類於槽壁製程影響:降低表面處理能力,影響後續(xù)流程造成困擾改善措施:定期保養(yǎng)使用H2SO4(3%)+H2O2(3%)浸泡30min,去除槽壁CuO及微菌第32頁/共46頁33活化槽管理問題描述:活化鈀槽壁及冷卻盤管,嚴(yán)重析出鈀金屬製程影響:易產(chǎn)生漏鍍,影響活化槽壽命,鈀槽消耗量增加

活化槽管理:1.防止微蝕液進(jìn)入鈀槽,反之則鈀沉積速率將減慢,導(dǎo)致露銅或漏鍍2.防止鎳槽液(鎳渣)進(jìn)入鈀槽,否則鈀離子會(huì)被還原析出,變成黑色金屬附在槽壁(如左上圖),影響品質(zhì)3.配槽前應(yīng)用吸塵器或抹布將槽底的碎屑清除干凈4.配製活化槽,先加入分析純硫酸,并打開循環(huán)或打氣使其混合均勻,待溫度降為30oC,再到入活化原液

5.配制活化槽必須使用純水,氯離子<10PPM6.每月定期用H2SO4(10%)+H2O2(10%)燒槽120min7.添加鈀原液應(yīng)1:1稀釋,槽內(nèi)有板禁止添加第33頁/共46頁34鎳槽藥液管理1.鎳槽配槽必須使用純水,放長(zhǎng)假后應(yīng)先將純水總閥放空5-10min后才能使用2.加藥區(qū)應(yīng)放在過濾機(jī)入口附近以達(dá)到良好的攪拌,混合均勻的效果3.R:S流量應(yīng)保持在1:24.手動(dòng)添加藥水應(yīng)加在附槽內(nèi),每次S添加量不能超過2L5.應(yīng)定期檢查取樣管堵塞狀況6.當(dāng)停機(jī)作業(yè)時(shí),應(yīng)用純水清洗自動(dòng)控制器,保證每周清洗至少2次7.掛架未包膠處嚴(yán)禁浸到藥液,否則Fe2+將氧化為Fe3+,同時(shí)鈀離子將還原成黑色粉末,到處粘附8.新配鎳槽或停機(jī)超過24hrs再開機(jī)必須使用光銅板dummy,連續(xù)上3-4掛,Loading為0.3~0.4dm2/L1Ft2=9.29dm29.停機(jī)后24hrs內(nèi)開機(jī)可使用鎳板(使用次數(shù)不能超過5次&不能掉鎳)dummy,但不能經(jīng)（除油微蝕活化后浸）預(yù)處理,一般連續(xù)上2~3掛10.在生產(chǎn)過程中(含初片)應(yīng)保證Loadingfactor:0.3-0.8dm2/L11.在鎳槽末期,鎳厚有所下降,請(qǐng)將次亞磷酸鹽濃度提高至27g/l12.PH電極應(yīng)有備品輪流使用,不用的一支應(yīng)用飽和KCl溶液浸泡保養(yǎng)14.鎳槽加水要少量多次添加第34頁/共46頁35鎳控制器EN3Controller*自動(dòng)監(jiān)測(cè)Ni2+,PH*自動(dòng)添加R&S*記錄MTO數(shù)

第35頁/共46頁36Ni槽濾芯管控采用5-10umPP一體成型噴融濾芯或纏繞式濾芯,連續(xù)生產(chǎn)必須每班更換濾芯第36頁/共46頁37防析出整流器Ni2+Ni2+Ni2+H2PO2-e-e-e-e-e-Nie-e-e-PH2PO2-PH2PO3-+-鎳槽電流保護(hù)示意圖第37頁/共46頁38保護(hù)鎳槽壁不上鎳電極棒材質(zhì)為SS316輸出電壓：0.8-1.2V，槽壁接正極，電極棒接負(fù)極連接導(dǎo)線越短越好，直徑>=6mm2,電極幫離槽壁保持>2cm距離整流器額定保護(hù)電流>5A鎳槽電極保護(hù)裝置第38頁/共46頁39化學(xué)鎳不銹鋼SS316槽之保養(yǎng)2.將廢液排掉,加入50%(V/V)的強(qiáng)硝酸(濃度至少為350g/l)燒槽并對(duì)槽壁作鈍化處理（燒槽時(shí)一定關(guān)閉防析出電壓，禁止開啟，否則對(duì)槽體造成永久性傷害）3.在高溫鎳液中,任何帶負(fù)電荷的物體都會(huì)被化鎳還原吸附,為了防止槽壁上鎳,故在槽壁外加0.8-1.0V的正電壓,同時(shí)在槽子四角及液位較低的回流水匯集區(qū)各加一根已鈍化的電極棒作為負(fù)極,使其在化鎳過程中犧牲上鎳.但電壓不易太高,以防槽壁反遭電流與SO42-的攻擊4.在洗槽與燒槽時(shí),應(yīng)用吸塵器或抹布將槽底的碎屑清除,即使是微小的金屑,在高溫鎳槽液中也會(huì)變成強(qiáng)有力的活性啟鍍劑,導(dǎo)致鎳槽翻槽。在生產(chǎn)小尺寸板子是應(yīng)特別注意！?。“遄踊蚬ぞ撸ò馐?，刀片）如果掉入槽中會(huì)導(dǎo)致槽壁析鎳，如未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，鎳槽藥液和板子很可能因此而報(bào)廢。1.因?yàn)殒嚥鄹邷刈鳂I(yè)(85°C),槽體材質(zhì)大都使用SS316,正常管理是鎳槽至4MTO可當(dāng)槽,1000L鎳槽連續(xù)生產(chǎn)一般可維持3天第39頁/共46頁40防止鎳槽壁析出的要領(lǐng)鎳槽析出8.不可使活性金屬(鐵,鋁,鋅,鈀等)進(jìn)入鎳槽3.確認(rèn)整流器輸出電壓(設(shè)置為1.0V),且線路連接準(zhǔn)確5.掛架和槽體須絕緣6.掛架應(yīng)定期維護(hù)4.掛架和生產(chǎn)板不可接觸槽底部或槽壁7.連續(xù)生產(chǎn)應(yīng)每班更換濾芯2.配槽前須確認(rèn)鎳槽底無鎳渣,金渣或其它任何金屬9.所有電器設(shè)備應(yīng)有接地保護(hù)10.不可使用含氯的水來燒槽或配置鎳槽11.長(zhǎng)時(shí)間不生產(chǎn)板時(shí)應(yīng)將鎳槽溫度降至50°C以下12.鎳槽應(yīng)避免頻繁升降溫及在高溫不生產(chǎn)“空載”1.燒槽的硝酸濃度須>35%第40頁/共46頁41鎳槽燒槽程式1.當(dāng)鎳槽溫度低于50度時(shí),將溶液排掉,關(guān)閉整流器,將濾芯拿掉2.用純水沖洗缸壁及缸底,排走廢液.3.加入1/3槽積的純水,再緩慢加入硝酸(濃度>35%4.打開過濾泵循環(huán)12hrs以上5.排走酸液再注滿DI水,開啟循環(huán)泵半小時(shí)左右,排走廢液.6.清洗槽子再注滿DI水,開啟循環(huán)泵0.5-1hrs左右,排走廢液.7.重復(fù)步驟6,在排走廢液前量測(cè)PH值,若與純水PH值接近則可進(jìn)行下一步驟,反之再重復(fù)步驟6.8.清洗槽子再注滿DI水+10L氨水,開啟循環(huán)泵1hrs左右,排走廢液.9.清洗槽子再注滿DI水,開啟循環(huán)泵1-2hrs左右,排走廢液10.清洗槽子再注滿DI水,開啟循環(huán)泵0.5hrs左右,排走廢液,此槽待用第41頁/共46頁42掛架的保養(yǎng)與維護(hù)問題描述:1.

(上圖)化金掛架包覆材質(zhì)不符,造成掛架破