多層印制線路板沉金工藝控制淺析

杭州PCB公司-緯亞電子：隨著表面貼裝技術飛速發展，對印制板表面平整性要求也越來越高，這直接導致了沉金工藝在近幾年的飛速發展。現就本人經驗，淺析沉金工藝的控制方法。

一、 工藝簡介

沉金工藝之目的的是在印制線路表面上沉積顏色穩定，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。其中某個環節處理不好，將會影響隨后的沉鎳和沉金，并導致批量性的報廢。生產過程中，各種藥水必須定期分析和補加，控制在要求范圍內。較重要的比如：微蝕速率應控制在“25U—40U”，活化藥水銅含量大于800PPM時必須開新缸，藥水缸的清潔保養對聯PCB的品質影響也較大，除油缸，微蝕缸，后浸缸應每周換缸，各水洗缸也應每周清洗。

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）以及穩定劑，由于化學鎳對藥水成分范圍要求比較嚴格，在生產過程中必須每班分析化驗兩次，并依生產板的裸銅面積或經驗補加Ni²還原劑，補加料時，

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

有機雜質包括S²，硝酸及陰離子潤濕劑。所有這些物質都會降低活性，導致化學鍍速度降低并漏鍍，嚴懲時，會導致化學鍍鎳工藝完全停止。

有機雜質：包括：除以上所提到的有機的穩定劑以外，還有塑料劑以及來自于設備和焊錫的雜質。盡管可通過連續鍍清除一部分雜質，但不能完全清除。

不穩定劑：包括Pd和少量的銅，這兩種成分造在化學鎳不穩定，使鍍層粗糙，而且過多地鍍在槽壁及加熱器上。固體雜質：包括硫酸鈣或磷酸鈣及其它不溶性物質沉入或帶入溶液。過濾可清除固體顆粒。

總之：在生產過程中要采取有效措施減少此類雜質混入鍍液。

四、沉金

沉金過程是一種浸金工藝，沉金缸的主要成分；Au(1.5-3.5g/l),結合劑為（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，結晶細致，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重要環節，對印制線路板來說，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沉金板進行進一步洗板，烘干。水平面洗板機可按藥水洗（硫酸10%，雙氧水30g/L），高壓DI水洗（30~50PSI），DI水洗，吹干，烘干順序設置流程，以徹底除去印制線路板孔內及表面藥水和水漬，而得到鍍層均勻，光亮度好的沉金板。

六、生產過程中的控制

在沉鎳金生產過程中經常出現的問題，常常是鍍液成分失衡，添加劑品質欠佳及鍍液雜志含量超標，防止和改善此問題，對工藝控制起到很大的作用，現將生產過程中應注意的因素有以下幾種：

1） 、化學鎳金工藝流程中，因為有小孔，每一步之間的水洗是必需的，應特別注意。
2） 、微蝕劑與鈀活化劑之間

微蝕以后，銅容易褪色，嚴重時使鈀鍍層不均勻，從而導致鎳層發生故障，如果線路板水洗不好，來自于微蝕的氧化劑會阻止鈀的沉積，結果影響沉金的效果，從而影響板的品質。
3）、鈀活化劑與化學鎳之間

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

在這兩步之間，轉移時間則容易使鎳層鈍化，導致浸金不均勻及結合力差。這樣容易造成甩金現錫。
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。 杭州PCB|杭州smt
6）、沉鎳缸PH，溫度

沉鎳缸要升高PH，用小于50%氨水調節，降低PH，用10%V/V硫酸調節。所有添加都要慢慢注入，連續攪拌。PH值測量應在充分攪拌時進行，以確保均衡的鍍液濃度。溫度越高，鍍速越快。當鍍厚層時，低溫用來減慢針出現。不操作時，不要把溫度保持在操作溫度，這會導致還原劑和穩定劑成分分解見下表：

故障1：漏鍍：在線路板邊緣化學鎳薄或沒有鍍上化學鎳
原因：1.1重金屬的污染.1.2穩定劑過量1.3攪拌太激烈1.4銅活化不恰當
改善方法：1.1減少雜質來源1.2檢查維護方法,必要時進行改善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鎳
原因：2.1用鈀活化劑活化時間太長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化學鎳太活潑2.5銅與線之間沒有完全被微蝕2.6水洗不充分
改善方法：2.1縮短活化時間2.2稀釋活化劑,調節鹽酸濃度2.3調節鹽酸濃度2.4調節操作條件.2.5改善微蝕,微蝕時間稍長會更有利

故障3：3、金太薄
原因：3.1浸金的溫度太低.3.2浸金的時間太短.3.3金的PH值超過范圍
改善方法：3.1檢查后加以改善3.2延長浸金時間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化學鎳或浸金工藝帶來的雜質5.3工藝本身沒有錯誤5.4線路板存放不恰當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來自于設備和操作者的原因5.4線路板應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轉移時間太長.6.2鍍液老化或受污染.6.3金濃度太低.6.4浸金工藝中,來自于設備的有機雜質
改善方法：6.1優化水洗并縮短轉移時間.6.2化學鎳重新開始6.3檢查后加以改善,檢查槽及過濾器,原材料是否合適,并應在使用前濾洗,簡單碳處理恢復浸金工藝,首先進行試驗

故障7：7、銅上面鎳的結合力差
原因：7.1微蝕不充分7.2活化時間太長.7.3活化時間太高.7.4水洗不充分
改善方法：7.1延長微蝕時間或提高溫度.7.2減少活化時間.7.3降低溫度7.4優化水洗條件

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 縮短微蝕時間性或降低溫度8.2降低浸金溫度縮短浸金時間

故障9：9、鍍層粗糙
原因：9.1化學鎳溶液不穩定9.2化學鎳溶液中有固體顆粒
改善方法：9.1調節溫度9.2減少雜質來源,改善過濾

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10.3微蝕液老化(大于30G/L)10.4過腐蝕
改善方法：10.1增加在清洗劑里的時間或添加清洗劑.10.2更換清洗劑.10.3更換,微蝕10.4縮短腐蝕時間

七、問題與改善
現將一些較典型沉金問題成因及解決方法列入上表1，以供參考：
八、注意事項：
在沉金的過程中，員工操作時應注意安全，穿戴好防護服，防護鏡，而且必須采用通風設備，于泄露液，應用抹布，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。

結論

印制線路板沉金品質問題，應考慮整個沉金工藝的控制，包括沉前表面處理，沉鎳，沉金，及沉金后處理。在沉金工序中，應討論沉金量，沉金液，添加劑配方，成分之素質等等，對生產工藝的要求越來越高，一些傳統的工藝控制方法已不能滿足品質的要求，線路板公司應不斷探索先進工藝，嚴格控制所有參數，加強管理才能不斷改善產品品質。

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