表面處理網(wǎng)化學(xué)鎳金鍍層集可焊接可接觸導(dǎo)通可打線可散熱等功能于一身是PCB板面單一處理卻具有多用途的濕制程目前尚無其它的工藝可與之抗衡但該制程不好做已時日已久問題常常出現(xiàn)且不易重工問題的解決須從源頭開始對此本人將工作過程中遇到的品質(zhì)問題同業(yè)界前輩探討一下

首先從化學(xué)鎳金的反應(yīng)機理入手

一化鎳

鎳鹽以硫酸鎳為主也有氯化鎳乙酸鎳

還原劑次磷酸二氫鈉NaH₂PO₂

反應(yīng)機理

說明①次磷酸二氫鈉的次磷酸根離子水解并氧化成磷酸根同時放出兩個活性氫原子吸附在銅底鈀面上

②鎳離子在活化鈀面上迅速還原鍍出鎳金屬

③小部分次磷酸根在催化氫的刺激下產(chǎn)生磷原子并沉積在鎳層中

④部分次磷酸根在催化環(huán)境下自己也會氧化并生成氫氣從鎳面上向外冒出

二化金

當PCB板面鍍好鎳層放入金槽后其鎳面即受到槽液的攻擊而溶出鎳離子所拋出的兩個電子被金氰離子獲得而在鎳面上沉積出金層

反應(yīng)機理

Ni→Ni₂+2e

AuCN₂^-+e→Au+2CN^-

由此可知一個鎳原子溶解可獲得兩個金原子的沉積又因金層上有許多疏瓦故表面雖已蓋滿了金層但仍可讓疏孔的鎳面溶解而繼續(xù)鍍出金層只是速度越來越慢而已

其次化學(xué)鎳金各流程的管控

一前處理

1. 刷磨使用高目數(shù)的尼龍刷1000-1200目對板面進行輕刷刷磨電流2.0±0.2A除去訪垢和氧化物.在刷磨后接板時必須戴干凈的手套避免接觸成型線內(nèi)的待鍍區(qū),以免后續(xù)做板出來后板面上有花斑

2. 去脂去徐油脂及有機物只能采用非離子型遙介面活性劑僅具潤濕效果而已不能用太強的板子型活性劑以防止防焊漆表面或基材上帶有靜電而上鎳或損傷水性堿液顯影的防焊漆而溶出碳份污染槽液

3.微蝕通常只咬銅30-40μm即可如果發(fā)現(xiàn)有星點露銅現(xiàn)名象很可能為濕膜制程之顯影不潔或顯影后水洗不凈造成此時可適當延長微蝕時間以便除之

4.酸洗去除微蝕生成的銅鹽

5.預(yù)活化采用氯化鈀作為活化劑時其預(yù)活化可以鹽酸配槽去除前面槽去除前面槽液的污染保護活化槽

6.活化用的活化劑為離子型的氯化鈀也有硫酸鈀硫酸釕等鉑族貴金屬濃度最好控制在30ppm-60ppm

7.水洗在各藥水槽之間均須有強力攪拌和循環(huán)的純水洗避免使用而水洗造成板面污染

二化學(xué)鎳槽的管理

組成及管控槽液的配方一般為供應(yīng)商的機密主要成份有鎳鹽還原劑和多種有機添加劑

PH4.6-5.2調(diào)整時可用檸檬本或銨水調(diào)整,注意:用銨水調(diào)整時須緩慢加入且少量多次進行

溫度:80℃以上以保證鎳槽反應(yīng)的順利進行

磷含量6-8%含量低其抗蝕性焊錫性都會變差且鎳層表面易鈍化含量高會影響鎳層的質(zhì)量增大鎳層的內(nèi)應(yīng)力使金鎳之間的結(jié)合力變差

Ni²⁺4.6-5.2g含量低影響沉積速率含量高槽液穩(wěn)定性差活性太強易板出

有面添加劑添加劑主要有絡(luò)合劑使Ni²⁺生成絡(luò)合物避免生成氫氧化物或亞磷酸鹽沉淀;加速劑安定劑由于槽液中加有加速劑多為乳酸故槽液泛卻停用后易發(fā)霉因此在產(chǎn)量不大或長時間性不用時每隔3-4天就升溫做假鍍夏天尤為重要以維持其品質(zhì)及活性

槽液析出在配槽前須用50%的硝酸浸泡8小時發(fā)上使槽壁生成鈍化膜防止鎳附著生產(chǎn)時在槽四角的假鍍桿要外加0.9V左右的直流電壓以抑制鎳鍍上槽壁硝槽時附屬設(shè)備過濾機管道也要硝化干凈心可能的防止槽液析出槽液的活性需要十分的穩(wěn)定最好采用自動添加系統(tǒng)使槽液各項成份穩(wěn)定這樣槽液析出就會變慢壽命就會延長但是為了保證焊錫性的可靠其槽液壽命只能用4-5MTO就須換槽

三化學(xué)金槽的管理

成份金鹽為氰化亞金鉀含金量63.8%.PH:5.1-6.1

化學(xué)金采用電位置換反應(yīng)的原理進行的.能在鎳面上鍍上1-3μm的金層,在開始反應(yīng)的一兩分鐘內(nèi)沉積速度很快,至后來只能透過金層的疏孔讓鎳溶出,而繼續(xù)推動金層的沉積.因以鎳的不斷溶出,金槽內(nèi)的鎳含量不斷增加,一旦超過0.5y/L以上時,不但外觀不佳且附著力也不行.故金槽的壽命只能維持3-4MTO

根據(jù)長時間的工作經(jīng)驗行出以下干規(guī)律供同行參考換兩次鎳槽換一次活化槽

換兩次鎳槽換一次活化槽

換兩次活化槽換一次金槽

換兩次金槽換一次脫脂槽

四后處理

PCB鍍完金后要盡快清洗最好是熱水洗以保證無水放印滿足客戶的外觀要求同時心力避免在酸性環(huán)境下存放避免金面發(fā)紅最好是墊紙轉(zhuǎn)走

最后上游制程品質(zhì)隱患的影響

對化學(xué)鎳金制程本身沒有大的問題出現(xiàn)主要是防焊白化是點露銅而這兩項都是濕膜制程品質(zhì)隱患而引起

1.焊自化防焊油墨的品質(zhì)破壞是決定因素但一般的油墨只要控制好工藝參數(shù)也可將嚴重程度減至最小

2.星點露銅這是最讓人頭痛的問題產(chǎn)生的原因主要是濕膜顯影及顯影后的水洗烤板時的放板密度方便有機溶劑油煙散發(fā)通風(fēng)狀況及烤箱內(nèi)的清潔程度

發(fā)現(xiàn)此種情況嚴重的退洗輕微的采取刷磨兩次延長微蝕時間解決最有效的方法是從濕膜制程改善

常見問題的原因及解決方法

1.色差

原因

①鎳槽被污染或使用壽命已到槽液有機物累積過多

②金槽內(nèi)的鎳離子過多

③活化槽鈀濃度不足

解決

①換鎳槽杜決污染源

②分析金槽鎳含量超過0.5g/L換槽

③適當提高鈀濃度

2.鍍層粗糙

原因

①鎳槽活性太強

②過濾不夠板子振動頻率幅度不夠

③前處理不良

解決

①適當降低溫度濃度和PH值

②加強過濾最好用5μm的濾芯邊疆過濾同時加強板子的振動頻率和幅度便于趕走板面上附著的氫氣

③加強前處理同時檢查銅面是否粗糙杜決來料不良

3.露銅

原因

①反面沾異物

②濕膜顯影不凈和水洗不凈

③鈀附著力不夠

④活化后水洗過長

⑤鎳槽藥水管控失衡

解決

①加重刷磨追蹤異物來源

②濕膜制程檢討心改善

③控制去脂槽的Cu2+含量小于7g/L

④縮短水洗時間15SEC

⑤嚴格按比例添加

同時根據(jù)化驗結(jié)果結(jié)果調(diào)整

4.金脫皮

原因

①鎳層含磷星高

②鎳層鈍化

解決

①用AA分析磷含量適當降低還原劑添加幅度若不行則換槽

②避免鎳層在空氣中暴露時間過長

5.鎳銅結(jié)合力差鎳/銅分層

原因

①銅面不潔

②前處理失效

解決

①加強前處理

②分析前處理各槽藥液中Cu+含量如有超標既換之

去脂槽Cu²⁺<7g/L微蝕槽Cu²⁺<15g/L酸洗槽Cu²⁺<0.3g/L