多層印制線路板沉金工藝控制淺析

杭州PCB公司-緯亞電子：隨著表面貼裝技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)印制板表面平整性要求也越來(lái)越高，這直接導(dǎo)致了沉金工藝在近幾年的飛速發(fā)展?，F(xiàn)就本人經(jīng)驗(yàn)，淺析沉金工藝的控制方法。

一、 工藝簡(jiǎn)介

沉金工藝之目的的是在印制線路表面上沉積顏色穩(wěn)定，光亮度好，鍍層平整，可焊性良好的鎳金鍍層。基本可分為四個(gè)階段：前處理（除油，微蝕，活化、后浸），沉鎳，沉金，后處理（廢金水洗，DI水洗，烘干）。

二、 前處理

沉金前處理一般有以下幾個(gè)步驟：除油（30%AD-482），微蝕（60g/InaPS,2%H2SO4）,活化（10%Act-354-2），后浸（1%H2S04）。以除去銅面氧化物，并在銅面沉鈀，以作沉鎳活化中心。其中某個(gè)環(huán)節(jié)處理不好，將會(huì)影響隨后的沉鎳和沉金，并導(dǎo)致批量性的報(bào)廢。生產(chǎn)過(guò)程中，各種藥水必須定期分析和補(bǔ)加，控制在要求范圍內(nèi)。較重要的比如：微蝕速率應(yīng)控制在“25U—40U”，活化藥水銅含量大于800PPM時(shí)必須開(kāi)新缸，藥水缸的清潔保養(yǎng)對(duì)聯(lián)PCB的品質(zhì)影響也較大，除油缸，微蝕缸，后浸缸應(yīng)每周換缸，各水洗缸也應(yīng)每周清洗。

三、 沉鎳

沉鎳藥水的主要成分為Ni²+(5.1-5.8g/1)和還原劑次磷酸鈉（25-30g/1）以及穩(wěn)定劑，由于化學(xué)鎳對(duì)藥水成分范圍要求比較嚴(yán)格，在生產(chǎn)過(guò)程中必須每班分析化驗(yàn)兩次，并依生產(chǎn)板的裸銅面積或經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)加Ni²還原劑，補(bǔ)加料時(shí)，

應(yīng)遵循少量，分散多次補(bǔ)料的原則，以防止局部鍍液反應(yīng)劇烈，導(dǎo)致鍍液加速老化，PH值，鍍液溫度對(duì)鎳厚影響比較大，鎳藥水溫度抄襲控制在85℃-90℃。PH在5.3-5.7,鎳缸 不生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將鎳缸溫度降低至70℃左右，以減緩鍍液老化，化學(xué)鎳鍍液對(duì)雜質(zhì)比較敏感，很多化學(xué)成分對(duì)化學(xué)鎳有害，可分為以下幾類：抑制劑：包括Pb.Sn..Hg.Ti.Bi(低熔點(diǎn)的重金屬)，

有機(jī)雜質(zhì)包括S²，硝酸及陰離子潤(rùn)濕劑。所有這些物質(zhì)都會(huì)降低活性，導(dǎo)致化學(xué)鍍速度降低并漏鍍，嚴(yán)懲時(shí)，會(huì)導(dǎo)致化學(xué)鍍鎳工藝完全停止。

有機(jī)雜質(zhì)：包括：除以上所提到的有機(jī)的穩(wěn)定劑以外，還有塑料劑以及來(lái)自于設(shè)備和焊錫的雜質(zhì)。盡管可通過(guò)連續(xù)鍍清除一部分雜質(zhì)，但不能完全清除。

不穩(wěn)定劑：包括Pd和少量的銅，這兩種成分造在化學(xué)鎳不穩(wěn)定，使鍍層粗糙，而且過(guò)多地鍍?cè)诓郾诩凹訜崞魃?。固體雜質(zhì)：包括硫酸鈣或磷酸鈣及其它不溶性物質(zhì)沉入或帶入溶液。過(guò)濾可清除固體顆粒。

總之：在生產(chǎn)過(guò)程中要采取有效措施減少此類雜質(zhì)混入鍍液。

四、沉金

沉金過(guò)程是一種浸金工藝，沉金缸的主要成分；Au(1.5-3.5g/l),結(jié)合劑為（Ec0.06-0.16mol/L），能在鎳磷合金層上置換出純金鍍怪，使得鍍層平滑，結(jié)晶細(xì)致，鍍液PH值一般在4-5之間，控制溫度為85℃-90℃。

五、后處理

沉金后處理也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)印制線路板來(lái)說(shuō)，一般包括：廢金水洗，DI水洗，烘干等步驟，有條件的話可以用水平洗板積對(duì)沉金板進(jìn)行進(jìn)一步洗板，烘干。水平面洗板機(jī)可按藥水洗（硫酸10%，雙氧水30g/L），高壓DI水洗（30~50PSI），DI水洗，吹干，烘干順序設(shè)置流程，以徹底除去印制線路板孔內(nèi)及表面藥水和水漬，而得到鍍層均勻，光亮度好的沉金板。

六、生產(chǎn)過(guò)程中的控制

在沉鎳金生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，常常是鍍液成分失衡，添加劑品質(zhì)欠佳及鍍液雜志含量超標(biāo)，防止和改善此問(wèn)題，對(duì)工藝控制起到很大的作用，現(xiàn)將生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的因素有以下幾種：

1） 、化學(xué)鎳金工藝流程中，因?yàn)橛行】?，每一步之間的水洗是必需的，應(yīng)特別注意。
2） 、微蝕劑與鈀活化劑之間

微蝕以后，銅容易褪色，嚴(yán)重時(shí)使鈀鍍層不均勻，從而導(dǎo)致鎳層發(fā)生故障，如果線路板水洗不好，來(lái)自于微蝕的氧化劑會(huì)阻止鈀的沉積，結(jié)果影響沉金的效果，從而影響板的品質(zhì)。
3）、鈀活化劑與化學(xué)鎳之間

鈀在化學(xué)鎳工藝中是危險(xiǎn)的雜質(zhì)，極微量的鈀都會(huì)使槽液自然分解。盡鈀的濃度很低，但進(jìn)入化學(xué)鍍槽前也應(yīng)好好水洗，建議采用有空氣攪拌的兩道水洗。
4）、化學(xué)鎳與浸金之間

在這兩步之間，轉(zhuǎn)移時(shí)間則容易使鎳層鈍化，導(dǎo)致浸金不均勻及結(jié)合力差。這樣容易造成甩金現(xiàn)錫。
5）、浸金后
為保持可焊性及延展性，鍍金后充分水洗（后一道水洗好用蒸餾水），并完全干燥，特別是完全干燥孔內(nèi)。 杭州PCB|杭州smt
6）、沉鎳缸PH，溫度

沉鎳缸要升高PH，用小于50%氨水調(diào)節(jié)，降低PH，用10%V/V硫酸調(diào)節(jié)。所有添加都要慢慢注入，連續(xù)攪拌。PH值測(cè)量應(yīng)在充分?jǐn)嚢钑r(shí)進(jìn)行，以確保均衡的鍍液濃度。溫度越高，鍍速越快。當(dāng)鍍厚層時(shí)，低溫用來(lái)減慢針出現(xiàn)。不操作時(shí)，不要把溫度保持在操作溫度，這會(huì)導(dǎo)致還原劑和穩(wěn)定劑成分分解見(jiàn)下表：

故障1：漏鍍：在線路板邊緣化學(xué)鎳薄或沒(méi)有鍍上化學(xué)鎳
原因：1.1重金屬的污染.1.2穩(wěn)定劑過(guò)量1.3攪拌太激烈1.4銅活化不恰當(dāng)
改善方法：1.1減少雜質(zhì)來(lái)源1.2檢查維護(hù)方法,必要時(shí)進(jìn)行改善1.3均勻攪拌,檢查泵的出口1.4檢查活化工藝

故障2：搭橋：在線之間也鍍上化學(xué)鎳
原因：2.1用鈀活化劑活化時(shí)間太長(zhǎng)2.2活化劑里鈀濃度太高.2.3活化劑里鹽酸濃度太低2.4化學(xué)鎳太活潑2.5銅與線之間沒(méi)有完全被微蝕2.6水洗不充分
改善方法：2.1縮短活化時(shí)間2.2稀釋活化劑,調(diào)節(jié)鹽酸濃度2.3調(diào)節(jié)鹽酸濃度2.4調(diào)節(jié)操作條件.2.5改善微蝕,微蝕時(shí)間稍長(zhǎng)會(huì)更有利

故障3：3、金太薄
原因：3.1浸金的溫度太低.3.2浸金的時(shí)間太短.3.3金的PH值超過(guò)范圍
改善方法：3.1檢查后加以改善3.2延長(zhǎng)浸金時(shí)間3.3檢查后加以改善

故障4：4、線路板變形
原因：4.1化學(xué)鎳或浸金的溫度太高.
改善方法：4.1降低溫度.

故障5：5、可焊性差
原因：5.1金的厚度不正確5.2化學(xué)鎳或浸金工藝帶來(lái)的雜質(zhì)5.3工藝本身沒(méi)有錯(cuò)誤5.4線路板存放不恰當(dāng)5.5后一道水洗的效果不好.
改善方法：5.1金的佳厚度是:0.05~0.1UM5.2參看1.15.3來(lái)自于設(shè)備和操作者的原因5.4線路板應(yīng)存放在干燥涼爽的地方,好放于密閉的塑料袋里5.5更換水,增加水流速度

故障6：6、金層不均
原因：6.1轉(zhuǎn)移時(shí)間太長(zhǎng).6.2鍍液老化或受污染.6.3金濃度太低.6.4浸金工藝中,來(lái)自于設(shè)備的有機(jī)雜質(zhì)
改善方法：6.1優(yōu)化水洗并縮短轉(zhuǎn)移時(shí)間.6.2化學(xué)鎳重新開(kāi)始6.3檢查后加以改善,檢查槽及過(guò)濾器,原材料是否合適,并應(yīng)在使用前濾洗,簡(jiǎn)單碳處理恢復(fù)浸金工藝,首先進(jìn)行試驗(yàn)

故障7：7、銅上面鎳的結(jié)合力差
原因：7.1微蝕不充分7.2活化時(shí)間太長(zhǎng).7.3活化時(shí)間太高.7.4水洗不充分
改善方法：7.1延長(zhǎng)微蝕時(shí)間或提高溫度.7.2減少活化時(shí)間.7.3降低溫度7.4優(yōu)化水洗條件

故障8：8、金層外觀灰暗
原因：8.1鎳層灰暗8.2金太厚
改善方法：8.1 縮短微蝕時(shí)間性或降低溫度8.2降低浸金溫度縮短浸金時(shí)間

故障9：9、鍍層粗糙
原因：9.1化學(xué)鎳溶液不穩(wěn)定9.2化學(xué)鎳溶液中有固體顆粒
改善方法：9.1調(diào)節(jié)溫度9.2減少雜質(zhì)來(lái)源,改善過(guò)濾

故障10：10、微蝕不均勻
原因：10.1清洗不充分10.2清洗劑老化或含有雜質(zhì)10.3微蝕液老化(大于30G/L)10.4過(guò)腐蝕
改善方法：10.1增加在清洗劑里的時(shí)間或添加清洗劑.10.2更換清洗劑.10.3更換,微蝕10.4縮短腐蝕時(shí)間

七、問(wèn)題與改善
現(xiàn)將一些較典型沉金問(wèn)題成因及解決方法列入上表1，以供參考：
八、注意事項(xiàng)：
在沉金的過(guò)程中，員工操作時(shí)應(yīng)注意安全，穿戴好防護(hù)服，防護(hù)鏡，而且必須采用通風(fēng)設(shè)備，于泄露液，應(yīng)用抹布，毛巾或其它吸水性材料吸收泄露液，置于襯塑料的容器中，以回收金，將溶液存放于襯塑料的桶中以回收金。

結(jié)論

印制線路板沉金品質(zhì)問(wèn)題，應(yīng)考慮整個(gè)沉金工藝的控制，包括沉前表面處理，沉鎳，沉金，及沉金后處理。在沉金工序中，應(yīng)討論沉金量，沉金液，添加劑配方，成分之素質(zhì)等等，對(duì)生產(chǎn)工藝的要求越來(lái)越高，一些傳統(tǒng)的工藝控制方法已不能滿足品質(zhì)的要求，線路板公司應(yīng)不斷探索先進(jìn)工藝，嚴(yán)格控制所有參數(shù)，加強(qiáng)管理才能不斷改善產(chǎn)品品質(zhì)。

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