本文關(guān)鍵詞：化學(xué)鎳鈀金表面處理工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　摘要 本文主要介紹了化學(xué)沉鎳金工藝中漏金（也即漏沉金）問(wèn)題，對(duì)其成因及影響因素進(jìn)行了分析，

　　并提出了相應(yīng)的改善對(duì)策。通過(guò)對(duì)改善措施的實(shí)施和產(chǎn)品性能測(cè)試，以驗(yàn)證其有效性及確保產(chǎn)品
　　可靠性良好。
　　關(guān)鍵詞 化學(xué)鎳金； 漏金； 鎳面污染；焊接不良
　　一、 前言
　　近年來(lái)，在電子產(chǎn)品追求輕、薄、短、小、高頻化和數(shù)字化等因素的推動(dòng)下，電路板的要求不再只是更小的孔、更細(xì)密的線路、更平坦的焊墊，而且要求電路板的最終表面處理要能夠提供良好的可焊性、可打線，并維持低接觸電阻等功能[1]。由于化學(xué)鎳金（Electroless Nickel and Immersion Gold; ENIG）具有鍍層平整、均勻、可焊性良好等優(yōu)點(diǎn)，已成為PCB行業(yè)中最重要的表面處理方式，自上世紀(jì)90年代至今，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
　　化學(xué)鎳金工藝中，易出現(xiàn)各類品質(zhì)異常，如滲鍍、鎳足、漏鍍、色差等，最主要的問(wèn)題是黑盤(pán)問(wèn)題。因此，有化學(xué)沉金藥水商推出了一種新的焊盤(pán)最終表面涂飾處理工藝化學(xué)鍍鎳化學(xué)鍍鈀與浸金，簡(jiǎn)稱化學(xué)鎳鈀金（Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold;ENEPIG），它是在焊盤(pán)銅面上先后沉積鎳、鈀和金，鍍層厚度一般為鎳2.00μm～5.00μm、鈀0.10μm～0.20μm和金0.03μm～0.05μm。ENEPIG工藝的出現(xiàn)可完全規(guī)避化學(xué)鎳金黑盤(pán)造成的失效風(fēng)險(xiǎn)，亦可大大降低ENIG+OSP的綜合成本（比此低8～10%），金厚可控制最低約0.015μm[2-4]。但是，隨著精細(xì)線路的出現(xiàn)，PCB的設(shè)計(jì)越來(lái)越趨于“極限化”，新的品質(zhì)異常也將逐漸出現(xiàn)，其中漏金問(wèn)題即是其中一例，它不同于普通的漏鍍或跳鍍（Skip Plating），如圖1所示。
　　普通漏鍍一般是由于銅面氧化嚴(yán)重、活化不足、前處理不良、鎳槽溫度偏低、藥水失調(diào)或負(fù)載不足等原因引起，其改善主要從以上方面著手。而本文中所講述的漏金問(wèn)題是不同于普通的漏鍍，其表現(xiàn)為漏鍍處有鎳無(wú)金，且鎳厚度與正常處一樣。當(dāng)然，從嚴(yán)格意義上來(lái)講，其也屬于漏鍍的一類，本文將就其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，通過(guò)幾組試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其影響因素，并最終給出相應(yīng)的解決方法。
　　二、 原因分析
　　1 金缸置換反應(yīng)機(jī)理
　　金缸主要成分有氰化金鉀KAu(CN)2、有機(jī)酸和螯合劑，氰化金鉀主要提供Au(CN)2-錯(cuò)離子來(lái)源，在鎳面置換出金層（離子化趨勢(shì)Ni>Au）；有機(jī)酸主要是防止鎳表面產(chǎn)生鈍態(tài)并與溶出的Ni2+結(jié)合成錯(cuò)離子；螯合劑主要是抑制金屬污染物（減少游離態(tài)Ni2+、Cu2+等）。其反應(yīng)如圖2所示：
　　金缸主要成分的管控和溫度的控制都至關(guān)重要，這些都會(huì)直接影響到沉金的效果，如金厚度、致密性、鎳層腐蝕和沉積速度等。因此，對(duì)于金缸的參數(shù)管控應(yīng)該引起高度重視，這也關(guān)系到漏金現(xiàn)象的出現(xiàn)，漏金問(wèn)題的改善很大程度上也依賴于這些參數(shù)的控制。
　　2 漏金原因
　　針對(duì)漏金的原因我先通過(guò)魚(yú)骨圖對(duì)其進(jìn)行分析，如圖3所示：
　　根據(jù)相關(guān)資料和業(yè)界技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[5-6]，我們分析漏金原因可能有以下幾個(gè)：
　�。�1）來(lái)料板面有異物污染，前處理未能處理干凈。
　�。�2）沉鎳后進(jìn)金缸的時(shí)間太長(zhǎng)或鎳缸后面水洗太臟導(dǎo)致鎳層鈍化無(wú)法上金。
　�。�3）金缸震動(dòng)器故障或震動(dòng)力度不夠，或金缸藥水參數(shù)存在異常（例如：溫度太低、PH值太低、金含量低等）
　�。�4）金缸受選化、阻焊等油墨等有機(jī)物料污染，造成阻鍍現(xiàn)象發(fā)生。
　　三、 實(shí)驗(yàn)部分
　　為驗(yàn)證我們對(duì)漏金原因分析的準(zhǔn)確性，通過(guò)DOE（正交設(shè)計(jì)）試驗(yàn)設(shè)計(jì)，我們進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)，具體情況如下文所述：
　　1 實(shí)驗(yàn)流程
　　來(lái)料→水平線前處理→上板→除油→微蝕→預(yù)浸→活化→后浸酸→化學(xué)鎳→化學(xué)金→金回收→下板
　　2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
　　實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示：
　　2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果
　　我們?cè)O(shè)計(jì)了以下幾組實(shí)驗(yàn)：
　�。�1）正常水平線前處理和正常沉鎳金；
　�。�2）微蝕后再過(guò)水平線前處理，然后正常沉鎳金線；
　�。�3）金缸更換大功率震動(dòng)器；
　�。�4）加大化鎳后水洗更換頻率（由1次/天更改為1次/班）；
　�。�5）金缸生產(chǎn)面積達(dá)8000平米以上與新開(kāi)金缸后對(duì)比
　　通過(guò)以上幾組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)化鎳后水洗更換、新開(kāi)金缸后這兩種情況下出現(xiàn)漏金的比例很小或是沒(méi)有。第二組實(shí)驗(yàn)則證明漏金不是因?yàn)閬?lái)料板面有異物污染造成的，這也與實(shí)際檢測(cè)的鎳厚滿足要求相符。因此，我們認(rèn)為：化鎳后水洗的維護(hù)和金缸污染、金濃度的控制是改善漏金問(wèn)題的關(guān)鍵所在，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果可參見(jiàn)表2：
　　據(jù)有關(guān)資料顯示：綠油、白油、紅油、黑油、藍(lán)油、干膜等有機(jī)材料在沉金金缸會(huì)出現(xiàn)不同程度的“溶出”現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)金缸造成污染，影響板子的沉金效果（出現(xiàn)甩金、黑pad、不上金等問(wèn)題）。其中藍(lán)油、選化黑油和紅油等幾種油墨對(duì)其污染尤為嚴(yán)重，因此要謹(jǐn)防長(zhǎng)時(shí)間或大批量生產(chǎn)該類油墨的板子而出現(xiàn)品質(zhì)問(wèn)題。而我司出現(xiàn)的幾款漏金問(wèn)題的型號(hào)（如1479、1552、1475、1310等）均具有幾個(gè)特點(diǎn)：a. 阻焊油墨為藍(lán)色、紅色居多；b. 有大面積選化（圖4中a所示）；c. 有半塞孔（單面開(kāi)窗），且在生產(chǎn)中有掉油問(wèn)題出現(xiàn)（圖4中b所示）。
　　另外，由于阻焊、選化、樹(shù)脂塞孔油墨等在金缸的溶出，會(huì)造成金缸污染加劇，為減輕其對(duì)金缸的污染，除了從油墨材料的選擇、前工序參數(shù)的優(yōu)化加以控制外，還需要對(duì)金缸的維護(hù)予以加強(qiáng)。如金缸過(guò)濾的濾芯更換頻率、金含量的控制以及金缸藥水的更換周期等，之前的維護(hù)頻率或控制參數(shù)針對(duì)普通類型的板可能還不會(huì)造成不良影響，但是對(duì)于以上提到的特殊類型的板就必須加以管控。
　　在檢查中我們還發(fā)現(xiàn)，由于化鎳后水洗的流量控制較小、更換周期過(guò)長(zhǎng)，在缸壁會(huì)造成粘稠狀物質(zhì)出現(xiàn)（圖5所示），而這些粘稠狀物質(zhì)極易附著在已化鎳的鎳層表面，在金缸時(shí)會(huì)出現(xiàn)“阻鍍”問(wèn)題。金缸里金濃度的控制不易過(guò)低，，過(guò)低會(huì)引起鎳腐蝕、黑盤(pán)問(wèn)題的出現(xiàn)，也可能會(huì)導(dǎo)致漏金問(wèn)題的出現(xiàn)。我們還發(fā)現(xiàn)，每次更換新金缸后出現(xiàn)漏金的幾率很小或沒(méi)有，而當(dāng)金缸生產(chǎn)面積達(dá)到8000平米以上時(shí)，出現(xiàn)漏金的幾率則大大增加。 　　四、 結(jié)論
　　通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)及對(duì)上述改善措施的實(shí)施，我們使漏金問(wèn)題得到了有效改善。因此，可得出以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并提出相應(yīng)的改善措施：
　�。�1）阻焊、選化、塞孔樹(shù)脂油墨等在金缸大量“溶出”造成藥液污染是導(dǎo)致漏金問(wèn)題出現(xiàn)的最主要原因。為改善此問(wèn)題，我們須從物料選擇和前工序工藝參數(shù)優(yōu)化等方面著手，如選擇性能良好的油墨、對(duì)阻焊、文字等曝光、烤板參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等。
　�。�2）化鎳后水洗槽的流量、溫度和更換頻率等進(jìn)行有效管控或調(diào)整，有助于漏金問(wèn)題的改善。建議在該水洗槽內(nèi)增加一只500w的加熱管，可適當(dāng)加大水洗流量，水洗更換頻率由1次/天更改為1次/班，每月進(jìn)行一次酸堿洗，防止槽內(nèi)生菌或出現(xiàn)粘稠物質(zhì)等。
　�。�3）金缸金濃度的控制不易過(guò)低，金缸藥液更換頻率須根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)板的特點(diǎn)來(lái)定。由于金含量控制過(guò)低，也會(huì)造成金缸螯合劑的偏低，因?yàn)轵蟿┨砑邮歉鶕?jù)金鹽的添加量和次數(shù)來(lái)定的。而螯合劑偏低就會(huì)造成金缸的抗污染能力下降，使出現(xiàn)漏金的幾率增加。對(duì)于生產(chǎn)藍(lán)油、紅油和大面積選化類型的板，要適當(dāng)縮短金缸藥液的更換周期，以保證金缸藥液的受污染度控制在一定的范圍內(nèi)，不會(huì)出現(xiàn)漏金問(wèn)題。
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