1、2化學鎳金工藝講座一、概述化學鎳金又叫沉鎳金，業界常稱為無電鎳金(Electroless Nickel Immersion Gold)又稱為沉鎳浸金.PCB化學鎳金是指在裸銅面上化學鍍鎳，然后化學浸金的一種可焊性表面涂覆工藝.它既有良好的接觸導通性，而且具有良好的裝配焊接性能，同時它還可以同其它表面涂覆工藝配合使用.隨著日新月異的電子業的民展，化學鎳金工藝所顯出的作用越來越重要.二、化學鎳金工藝原理2.1 化學鎳金催化原理2.1.1 催化作為化學鎳金的沉積，必須在催化狀態下，才能發生選擇性沉積.族元素及Au等許多金屬都可以作為化學鎳的催化晶體.銅原子由于不具備化學鎳沉積的催化晶種的特性，所以通

2、過置換反應可使銅面沉積所需要的催化晶種.2.1.2 鈀活化劑PCB業界大都使用PdSO4或PdCl2作為化學鎳前的活化劑在活化制程中，其化學反應如下：Pd2+CuPd+Cu2+2.2 化學鎳原理2.2.1 化學鎳在鈀(或其它催化晶體)的催化作用下，Ni2+被NaH2PO2還原沉積在裸銅表面.當鎳沉積覆蓋鈀催化晶體時，自催化反應將繼續進行，直到達到所需要之鎳層厚度.2.2.2 化學反應 在催化條件下，化學反應產生鎳沉積的同時，不但伴隨著P的析出，而且產生氫氣的逸出.主反應：Ni2+2H2PO2-+2H2ONi+2HPO32-+4H+H2副反應：4H2PO2-2HPO32-+2P+2 H2O+H2

3、2.2.3 反應機理H2PO2-+H2OH+HPO32-+2HNi2+2HNi+2H+H2PO2-+HH2O+OH-+PH2PO2-+H2OH+HPO32-+H22.2.4 作用化學鎳的厚度一般控制在35m，其作用同金手指電鍍鎳一樣，不但對銅面進行有效保護，防止銅的遷移，而且具備一定硬度和耐磨性能，同時擁有良好的平整度.在鍍件浸金保護后，不但可以取代撥插不頻繁的金手指用途(如計算機內存條)，同時還可以避免金手指附近連接導電處斜邊時所遺留裸銅切口.2.3 浸金原理2.3.1 浸金是指在活性鎳表面，通過化學置換反應沉積薄金.化學反應：2Au(CN)2-+Ni2Au+Ni2+4CN-2.3.2 作用

4、 浸金的厚度一般控制在0.050.1m，對鎳面具有良好的保護作用，而且具備很好的接觸導通性能.很多需按鍵接觸的電子器械(如手機、電子字典)，都采用化學浸金來保護鎳面.三、化學鎳金工藝流程3.1 工藝流程簡介作為化學鎳金流程，只要具備6個工作站就可滿足其生產要求.37min12min0.54.5min26min2030min711min除油微蝕預浸活化沉鎳沉金3.2 工藝控制3.2.1 除油缸一般情況，PCB沉鎳金采用酸性除油劑來處理制板，其作用在于去除銅面之輕度油脂及氧化物，達到銅面清潔及增加潤濕效果的目的.它應當具備不傷Soider Mask(綠油)，低泡型易水洗的特點.除油缸之后通常為二級

5、市水洗，如果水壓不穩定或經常變化，則將逆流水洗設計為三及市水洗更佳.3.2.2 微蝕缸微蝕的目的在于清潔銅面氧化及前工序遺留殘渣，保持銅面新鮮及增加化學鎳層的密著性，常用微蝕液為酸性過硫酸鈉溶液.Na2S2O8：80120g/L硫酸：2050ml/L沉鎳金生產也有使用硫酸雙氧水或酸性過硫酸鉀微蝕液來進行的.由于銅離子對微蝕速率影響較大，通常須將銅離子的濃度控制有525g/L，以保證微蝕速率處于0.51.5m，生產過程中，換缸時往往保留1/51/3缸母液(舊液)，以保持一定的銅離子濃度，也有使用少量氯離子加強微蝕效果.另外，由于帶出的微蝕殘液，會導致銅面在水洗過程中迅速氧化，所以微蝕后水質和流量

6、以及浸泡時間都須特別考慮.否則，預浸缸會產生太多的銅離子，繼而影響鈀缸壽命.所以，在條件允許的情況下(有足夠的排缸)，微蝕后二級逆流水洗之后，再加入5%左右的硫酸浸洗，經二級逆流水洗之后進入預浸缸.3.2.3 預浸缸預浸缸在制程中沒有特別的作用，只是維持活化缸的酸度以及使銅面在新鮮狀態(無氧化物)下，進入活化缸.理想的預浸缸除了Pd之外，其它濃度與活化缸一致.實際上，一般硫酸鈀活化系列采用硫酸作預浸劑，鹽酸把鈀活化系列采用鹽酸作預浸劑，也有使用銨鹽作預浸劑(PH值另外調節).否則，活化制程失去保護會造成鈀離子活化液局部水解沉淀.3.2.4 活化缸活化的作用是在銅面析出一層鈀，作為化學鎳起始反應

7、之催化晶核.其形成過程則為Pd與Cu的化學置換反應.從置換反應來看，Pd與Cu的反應速度會越來越慢，當Pd與Cu完全覆蓋后(不考慮浸鍍的疏孔性)，置換反應即會停止，但實際生產中，人們不可能也不必要將銅面徹底活化(將銅面完全覆蓋).從成本上講，這會使Pd的消耗大幅大升.更重要的是，這容易造成滲鍍等嚴重品質問題.由于Pd的本身特性，活化缸存在著不穩定這一因素，槽液中會產生細微的(5m濾芯根本不可能將其過濾)鈀顆粒，這些顆粒不但會沉積在PCB的Pad位上，而且會沉積在基材、綠油以及缸壁上.當其積累到一定程度，就有可能造成PCB滲鍍以及缸壁發黑等現象.影響鈀缸穩定性的主要原因除了藥水系列不同之外，鈀缸

8、控制溫度和鈀離子濃度則是首要考慮的問題.溫度越低，鈀離子濃度越低，越有利于鈀缸的控制.但不能太低，否則會影響活化效果，引起漏鍍發生.通常情況下，鈀缸溫度設定在2030，其控制范圍應在±1，而鈀離子濃度則控制在2040ppm，至于活化效果，則按需要選取適當的時間.當槽壁及槽底出現灰黑色的沉積物，則需硝槽處理.其過程為：加入1：1硝酸，啟動循環泵2小時以上或直到槽壁灰黑色沉積物完全除去為止.適當時可考慮加熱，但不可超過50，以免空氣污染.另外，也有人認為活化帶出的鈀離子殘液在水洗過程中會造成水解，從而吸附在基材上引起滲鍍，所以，應在活化逆流水洗之后，多加硫酸或鹽酸的后浸及逆流水洗的制程.

9、事實上，正常情況下，活化帶出的鈀離子殘液體，在二級逆流水洗過程中可以被洗干凈.吸附在基材上的微量元素，在鎳缸中不足以導致滲鍍的出現.另一方面，如果說不正常因素導致基材吸附大量活化殘液，并不是硫酸或鹽酸能將其洗去，只能從根源去調整鈀缸或鎳缸.增加后浸及逆流水洗，其作用只是避免水中Pd含量太多而影響鎳缸.需要留意的是，水洗缸中少量的Pd帶入鎳缸，并不會對鎳缸造成太大的影響，所以不必太在意活化后水洗時間太短，一般情況下，二級水洗總時間控制在13min為佳.尤其重要的是，活化后水洗不可使用超聲波裝置，否則，不但導致大面積漏鍍，而且滲鍍問題依然存在.3.2.5 沉鎳缸化學沉鎳是通過Pd的催化作用下，Na

10、H2PO2水解生成原子態H，同時H原子在Pd催化條件下，將鎳離子還原為單質鎳而沉積在裸銅面上.作為化學沉積的金屬鎳，其本身也具備催化能力.由于其催化能力劣于鈀晶體，所以反應初期主要是鈀的催化作用在進行.當鎳的沉積將鈀晶體完全覆蓋時，如果鎳缸活性不足，化學沉積就會停止，于是漏鍍問題就產生了.這種滲鍍與鎳缸活性嚴重不足所產生的漏鍍不同，前者因已沉積大約20"的薄鎳，因而漏鍍Pad位在沉金后呈現白色粗糙金面，而后者根本無化學鎳的沉積，外觀至發黑的銅色.從化學鎳沉積的反應看出，在金屬沉積的同時，伴隨著單質磷的析出.而且隨著PH值的升高，鎳的沉積速度加快的同時，磷的析出速度減慢，結果則是鎳磷合

11、金的P含量降低.反之，隨著PH值的降低，鎳磷含金的P含量升高.化學鎳沉積中，磷含量一般在711%之間變化.鎳磷合金的抗蝕性能優于電鍍鎳，其硬度也比電鍍鎳高.在化學沉鎳的酸性鍍液中，當PH6時，鍍液很容易產生Ni(OH)2沉淀.所以一般情況，生產中PH值控制在4.55.2之間.由于鎳沉積過程產生氫離子(每個鎳原子沉積的同時釋放4個氫離子)，所以生產過程中PH的變化是很快的，必須不斷添補堿性藥液來維持PH值的平衡.通常情況下，氯水和氫氧化鈉都可以用于生產維持PH值的控制，兩者在自動補藥方面差別不大，但在手動補藥時就應特別關注.加入氨水時，可以觀察到藍色鎳氨絡離子出現，隨即擴散時藍色消失，說明氨水對

12、化學鎳是良好的PH調整劑.在加入氫氧化鈉溶液時，槽液立即出現白色氫氧化鎳沉淀粉末析出，隨著藥水擴散，白色粉末在槽液的酸性環境下緩慢溶解.所以，當使用氫氧化鈉溶液作為化學鍍的PH調整劑時，其配制濃度不能太高，加藥時應緩慢加入.否則會產生絮狀粉末，當溶解過程未徹底完成前，絮狀粉末就會出現鎳的沉積，必須將槽液過濾干凈后，才可以重新開始生產.在化學鎳沉積的同時，會產生亞磷酸鹽(HPO32-)的副產物，隨著生產的進行，亞磷酸鹽濃度會越來越高，于是反應速度受生成物濃度的長高而抑制，所以鎳缸壽命末期與初期的沉積速度相差1/3則為正?，F象.但此先天不足可采用調整反應物濃度方式予以彌補，開缸初期Ni2+濃度控制

13、在4.60g/L，隨著MTO的增加Ni2+濃度控制值隨之提高，直至5.0g/L停止.以維持析出速度及磷含量的穩定，以確保鍍層品質.影響鎳缸活性最重要的因素是穩定劑的含量，常用的穩定劑是Pb(CH3COO)2或硫脲，也有兩種同時使用的.穩定劑的作用是控制化學沉鎳的選擇性，適量的穩定劑可以使活化后的銅面發生良好的鎳沉積，而基材或綠油部分則不產生化學沉積.當穩定劑含量偏低時，化學沉鎳的選擇性變差，PCB表面稍有活性的部分都發生鎳沉積，于是滲鍍問題就發生了.當穩定劑含量偏高時，化學沉積的選擇性太強，PCB漏銅面只有活化效果很好的銅位才發生鎳沉積，于是部分Pad位出現漏鍍的現象.鍍覆PCB的裝載量(以裸

14、銅面積計)應適中，以0.20.5dm2/L為宜.負載太大會導致鎳缸活性逐漸升高，甚至導致反應失控；負載太低會導致鎳缸活性逐漸降低，造成漏鍍問題.在批量生產過程中，負載應盡可能保持一致，避免空缸或負載波動太大的現象.否則，控制鎳缸活性的各參數范圍就會變得很窄，很容易導致品質問題發生.鍍液應連續過濾，以除去溶液中的固體雜質.鍍液加熱時，必須要有空氣攪拌和連續循環系統，使被加熱的鍍液迅速傳播.當槽內壁沉積鎳層時，應該及時倒缸(將藥液移至另一備用缸中進行生產)，然后用25%50%(V/V)的硝槽進行褪除，適當時可考慮加熱,但不可超過50.至于鎳缸的操作控制，在溫度方面，不同系列沉鎳藥水其控制范圍不同.

15、一般情況下，鎳缸操作范圍86±5，有的藥水則控制在81±5.在生產中，具體設定根據試板結果來定，不同型號的制板，有可能操作溫度不同.通常一個制板的良品操作范圍只有±2，個別制板也有可能小于±1.在濃度控制方面，采用對Ni2+的控制來調節其它組分的含量，當Ni2+濃度低于設定值時，自動補藥器開始添加一定數量的藥水來彌補所消耗的Ni2+，而其它組分則依據Ni2+添補量按比例同時添加.鎳層的厚度與鍍鎳時間呈線性關系.一般情況下，200"鎳層厚度需鍍鎳時間28min，150"鎳層百度需鍍鎳時間21min左右.由于不同的制板所需的活性不同，為減

16、輕鎳缸控制的壓力(即增大鎳缸各參數的控制范圍)，可以考慮采用不同的活化時間，例如正常生產Pd缸有一個時間，容易滲鍍的制板另設定活化時間.這樣一來，則可以組合成六個程序來進行生產.需要留意的是，對于多程序生產，應當遵循一個基本原則，就是所有程序飛巴的起始位置必須保持一致，否則連續生產中切換程序容易造成過多的麻煩.鎳缸的循環量一般設計在510turn over(每小時)，布袋式過濾應優先選擇考慮.搖擺通常都是前后擺動設計，但對于laser盲孔板，鎳缸和金缸設計為上下振動為佳.3.2.6 沉金缸置換反應形式的浸金薄層，通常30分鐘可達到極限厚度.由于鍍液Au的含量很低，一般為12g/L，溶液的擴散速

17、度影響到大面積Pad位與小面積Pad位沉積厚度的差異.一般來說，獨立位小Pad位要比大面積Pad位的金厚度高100%也屬正常現象.對于PCB的沉金，其金面厚度也會因內層分布而相互影響，其個別Pad位也會出較大的差異.通常情況下，沉金缸的浸鍍時間設定在711分鐘，操作溫度一般在8090，可以根據客戶的金厚要求，通過調節溫度來控制金厚.需要留意的是，金缸容積越大越好，不但其Au濃度變化小而有利于金厚控制，而且可以延長換缸周期.為了節省成本，金缸之后需加裝回收水洗，同時也可減輕對環境的污染.回收缸之后，一般都是逆流水洗.四、關于生產線的設計4.1 沉鎳金自動線4.1.1 排缸從生產線的角度來看，排缸

18、數量越少越好，一方面可以減少不必要的天車運行距離和時間，另一方面，還可以節省投資成本以及占地空間.關于排缸的順序，一般情況應從產能、滴水污染、天車運行及操作方便等幾個因素來考慮.鎳缸由于保養費時，所以應當排放一備用缸.對于每天大約3KSF產能的生產線，設計一臺天車則可以滿足生產，建議排缸順序如下：(1)上下料、(2)(3)(4)三級逆流水洗、(5)回收、(6)金缸、(7)(8)二級逆流水洗、(9)(10)雙架位鎳缸、(11)(12)備用雙架位鎳缸、(13)(14)二級逆流水洗、(15)活化缸、(16)預浸缸、(17)(18)二級逆流水洗、(19)酸洗缸、(20)(21)二級逆流水洗、(22)微

19、蝕缸、(23) (24)(25) 三級逆流水洗、(26)除油缸對于每天大約4.5 KSF產能的生產線，需設計兩臺天車來滿足生產需求，建議排缸順序如下：(1)上下料、(2)(3)(4)三級逆流水洗、(5)回收、(6) (7)雙架位金缸、 (8) (9)二級逆流水洗、 (10) (11)(12)三架位鎳缸、(13)(14) (15)備用三架位鎳缸、(16) 除油缸、 (17)(18) (19)三級逆流水洗、 (20)微蝕缸、(21)(22)二級逆流水洗、(23)酸洗缸、(24)(25)二級逆流水洗、(26) 預浸缸、(27)活化缸、(28)(29)二級逆流水洗對于每天大約6KSF的生產數，只需將三

20、架位鎳缸改為四架位鎳缸即可.對于更大產能的生產線，則應考慮將缸的寬度和深度以及長度加大，以提高每架板的掛板數量.4.1.2 掛板設計關于掛窗尺寸，一般考慮最大板橫掛.如18"×24"板則將24"邊打橫掛入，否則藥水在板面滑落時間比橫掛增加30%以上.因此，鎳缸的有效寬度和有效深度一般為26"×21"左右，其它缸則參考鎳缸的掛板空間.這樣的設計，可以避免鎳缸太深而導致藥水交換不佳等問題.同時小尺寸生產則可以掛兩排，以增加產量和彌補鎳缸負載的不足.關于掛具的設計，應最大限度減少掛具在藥液中浸泡的面積，降低藥水帶出以及掛具上沉積鎳

21、金的問題.同時，硝掛具一般采用王水，其操作的困難度較大，所以也應考慮保養的方便.建議使用PP夾板，每個掛具掛板1520塊，每塊隔板的厚度以10mm為佳.頂部以316不銹鋼定夾板，下邊以鐵弗龍包膠U型相框來固定掛板.4.1.3 缸體材質由于鎳缸和金缸操作溫度在8090，所以缸體不但須耐高溫，而且須不易滲漏.所以一般使用316不銹鋼做鎳缸，缸壁最好采用鏡面拋光.金缸一般使用耐熱PP或不銹鋼內襯鐵弗龍.其它缸采用普通PP材質即可.對于鎳缸，如果僅生產單雙面板，也可考慮使用耐熱PP材質.但對于盲孔板，由于布線復雜，沉鎳金生產過程中，線路間有可能出現相互影響而易產生漏鍍，所以鎳缸操作比單、雙面板要高出5

22、左右，甚至達到90以上.對采用PP材質的鎳缸，不可避免產生大量的鎳沉積在缸底，給操作帶來很多問題.所以，鎳缸及其缸內附件，包括加熱和打氣系統，如果使用不銹鋼材質，則能夠通過正電保護抑制上鎳，不但使用鎳缸操作變得容易，而且在成本方面避免不必要的浪費.4.1.4 程序沉鎳金生產，往往不可能只有一兩種制板生產.由于每一種制板都有可能需要不同的活性，所以沉鎳金生產線，最好有四個以上的程序段，來滿足不同的生產需求.4.2 前后處理設備4.2.1 前處理由于沉鎳金生產中"金面顏色不良"問題，通過調整系統活性以及加強微蝕速度等方式，雖然有時會湊效，但常常既費時又費力，而且這些措施很不安全

23、，稍不注意就產生另一種報廢.所以，在有條件的情況下，另設計一條水平線作為前處理，通過增加制程來拓寬沉鎳金參數范圍的控制.磨刷水洗微蝕水洗干板磨刷：通常采用500-1000#尼龍刷轆，在噴水裝態下清潔銅面，以除去綠油工序殘留的藥液以及輕度的沖板不凈剩余殘渣.如果綠油工序制程穩定，或出現問題的可能性很小，則磨刷這個制程不需要設計.微蝕：通常使用80-120g/L的過硫酸鈉與5%的硫酸配制槽液，通過調節溫度，使微蝕率控制在1m左右，它的作用是清潔銅面.去除前工序(主要指綠油)殘留在板面的藥水漬或嚴重氧化等銅面雜物，防止沉鎳金出現由前工序引起的甩鎳、金面顏色不良、滲鍍等問題.需要注意的是，前處理若使用

24、了水平微蝕劑，沉鎳金制程中的微蝕缸仍需保留，但微蝕率達到0.5m即可，否則易造成銅厚不足的問題.4.2.2 后處理由于沉鎳金表面正常情況下光潔度和平整度很好，所以輕微的金面氧化或水漬都會使金面顏色變得很難看.而沉鎳金生產線縱然控制到最佳，也只能杜絕金面氧化，對于烘干缸因水珠而遺留的水漬實在是無能為力.高壓水洗機不但可以有效地清洗板面殘留藥水，防止金面氧化，而且干板過程有風力將水珠吹走，完全避免殘留水珠而造成的水漬問題.也有人在高壓水洗機前加一段2%的酸洗段，以洗去因金缸后造成的金面氧化.這也是事后補救的一種可取的方法.因為金面殘留的藥水在短短的水洗過程中造成金面氧化，那說明它對金面的攻擊作用是

25、遠遠大于2%的鹽酸或硫酸，而且水平酸洗過程也不足十秒，之后又有高壓水洗和干板，其對于鎳金面的影響應該可以忽略不計.但是，有的客戶明確提出而且強烈反對沉金板酸洗，那也是沒有辦法的事，客戶是上帝，他不喜歡的事最好別做.4.3 循環過濾泵、加熱及打氣裝置4.3.1 循環過濾泵為保持槽液有一定的循環效果，除油、微蝕、活化、沉鎳、沉金各缸都需要加裝循環泵，除鎳缸之外以上各缸還需加裝過濾器，通過5m濾芯來過濾槽液.對于鎳缸其循環不但要求均勻，有利于藥液擴散和溫度擴散，而且不能流速太快而影響化學鎳的沉積，通常其循環量6-7turn over為佳.同時鎳缸還需過濾，以除去槽液中雜物.由于棉芯容易上鎳，所以應首

26、先考慮布袋式過濾系統.關于鎳缸的溢流問題，由主缸流入副缸，更有利于藥水擴散和溫度平衡.4.3.2 加熱裝置除油、微蝕、活化、沉鎳、沉金各缸都需要加熱系統，除鎳金之外，均可使用石英或鐵弗龍加熱器.對于鎳缸，最好采用不銹鋼加熱交換管，且須外接下電保護.因為自動補藥器是在副缸加藥，所以須留意加藥口不可正對副缸中的加熱器.4.3.3 打氣裝置微蝕和鎳缸的主副槽以及各水洗缸都應加裝打氣系統.生產時通常是除油后第一道水洗、鎳缸主槽、及鎳缸后水洗處于打氣關閉狀態.對于鎳缸，每一根加熱管下方都應該保持強力打氣狀態.4.4 接口設備沉鎳金生產線的周邊附屬設施中，首先需要的是DI水機，各藥水缸配槽以及活化、沉鎳、

27、金回收之后的水洗缸，都需要使用DI水.有的廠采用中央DI水處理，半管道接入沉金線，那則是最理想的設計.在生產過程中，由于活化缸和微蝕缸對溫度要求很嚴格，所以應當購置冷水機來控制槽液溫度.對于鎳缸，有的人嫌降溫過程太慢(由操作溫度降至50以下)，將冷水管(臨時管道)接入鎳缸，這也是充分利用現有資源的好方法.由于鎳缸硝槽時使用硝酸數量較大，而且不便重復利用，所以，在鎳缸底部連接一備用硝酸槽，通過一個抽水馬達(須耐硝酸)以及換向閥，將硝酸抽到所需的槽中.須留意的是，管理槽(貯存硝酸)的容積要大于鎳缸20-50%.沉鎳金周邊設施除DI水機、冷水機及管理槽，還須將生產線污濁空氣抽出，送往化氣塔凈化.同時

28、，生產線最好也加裝送風裝置，以保持操作環境的空氣新鮮.五、工序常見缺陷分析5.1 漏鍍5.1.1 主要原因體系活性(鎳缸及鈀缸)相對不足；鉛、錫等鉛面污染.5.1.2 問題分析漏鍍的成因在于鎳缸活性不能滿足Pad位的反應勢能，導致沉鎳化學反應中途停止，或者根本未沉積金屬鎳.漏鍍的特點是：如果一個Pad位漏鍍，與其相連的所有Pad位都漏鍍.出現漏鍍問題，首先須區分是否由外界污染板面所致.若是，將該板進行水平微蝕或采用磨板方式除去污染.影響體系活性的最主要因素是鎳缸穩定劑濃度，但由于難以操作控制，一般不采取降低穩定劑濃度來解決該問題.影響體系活性的主要因素是鎳缸溫度.升高鎳缸溫度，一定有利于漏鍍的

29、改善.如果不考慮外部環境以及內部穩定性，無限度的升高鎳缸溫度，應該能解決漏鍍問題.影響體系活性的次要因素是活化濃度、溫度和時間.延長活化的時間或提高活化濃度和溫度，一定有利于漏鍍的改善.由于活化的溫度和濃度太高會影響鈀缸的穩定性，而且會影響其它制板的生產，所以，在這些次要因素中，延長時間是首選改善措施.鎳缸的PH值、次磷酸鈉以及鎳缸負載，都會影響鎳缸的活性，但其影響程度較小；而且過程緩慢.所以不宜作為改善漏鍍問題的主要方法.5.2 滲鍍5.2.1 主要原因體系活性太高外界污染或前工序殘渣5.2.2 問題分析滲鍍的主要成因在于鎳缸活性過高導致選擇性太差，不但使銅面發生化學沉積，同時其它區域(如基

30、材、綠油側邊等)也發生化學沉積，造成不該出現沉積的地方沉積化學鎳金.出現滲鍍問題，首先須區分是否由外界污染或殘渣(如銅、綠油等)所致.若是，將該板進行水平微蝕或其它的方法去除.升高穩定劑濃度，是改善體系活性太高的最直接的方法，但是，同漏鍍問題改善一樣，因難以操作控制而不宜采用.降低鎳缸溫度是改善滲鍍最有效的方法.理論上，無限度的降低溫度，可以徹底解決滲鍍問題.降低鈀缸溫度和濃度，以及減少鈀缸處理時間，可以降低體系活性，有效地改善滲鍍問題.鎳缸的PH值、次磷酸鈉以及鎳缸負載，降低其控制范圍有利于滲鍍的改善，但因其影響較小而且過程緩慢，不宜作為改善滲鍍問題的主要方法.因操作不當導致鈀缸或鎳缸產生懸

31、浮顆粒彌漫槽液，則應采取過濾或更新槽液來解決.5.3 甩金5.3.1 主要原因鎳缸后(沉金前)造成鎳面鈍化鎳缸或金缸雜質太多5.3.2 問題分析金層同鎳層發生分離，說明鎳層同金層的結合力很差，鎳面出現異常而造成甩金.鎳面出現鈍化，是造成甩金出現的最主要因素.沉鎳后在空氣中暴露時間過長和水洗時間過長，都會造成鎳面鈍化而導致結合力不良，當然，水洗的水質出現異常，也有可能導致鎳層鈍化.至于鎳缸或金缸是否為甩金出現的主要原因，可在實驗室燒杯中做對比實驗來確定，若是，則更換槽液.5.4 甩鎳5.4.1 主要原因銅面不潔或活化后鈀層表面鈍化鎳缸中加速劑失衡5.4.2 問題分析鎳缸以前制程不良或不能除去銅面

32、雜物(包括綠油殘渣)，鎳層與銅面結合力就會受到影響，從而就導致甩鎳.出現甩鎳問題，首先須檢查做板過程中板面狀況，區分銅面雜物還是活化后鈀層表面鈍化，若是后者，則追蹤是否活化后空氣中太長還是水洗時間太長.如果銅面雜物引起甩鎳，則檢查前處理水平微蝕是否正常，同時須檢查前處理之前銅面是否異常.另外，前處理中硫脲藥液殘留銅面，輕則出現沉鎳金顏色粗糙，重則甩鎳.鎳缸中加速劑(如Na2S2O3)太多則會導致鎳沉積松散，造成鎳層剝落.此時多伴隨鎳面啞色出現(失去光澤).出現這種情況，用拖缸板(鎳板)消耗掉多余加速劑，即可重新進行生產.5.5 非導通孔上金5.5.1 主要原因直接電鍍或化學沉銅殘留的鈀太多鎳缸

33、活性太高5.5.2 問題分析由于直接電鍍導體吸附的Pd層很厚，在沉鎳金工序之間，必須用"催化劑中毒"(毒化)的方法使其失去活性."鹽酸+硫脲"是目前毒化藥水的主流.其對于金面粗糙問題都可以避免，但毒化效果有時不穩定，隨不同批號的來板差異較大.所以非導通孔Pd的厚度對毒化效果有很大影響.對于化學沉銅類型的制板的，由于其Pd層較薄，一般通過降低鎳缸活性的方法，就可解決非導通孔上金的問題.但是，由于鎳缸活性的調節是用于控制滲鍍的漏鍍問題，人們不愿因非導通孔上金而縮窄鎳缸活性的控制.所以，通常也采用毒化的方法來使殘留Pd失去活性.關于鎳缸，活性太高也會造成非導通

34、孔上金，因此，不宜采用額外添補加速劑(如Na2S2O3)來調節鎳缸活性.如果在正?？刂葡氯杂猩倭糠菍咨辖饐栴}，可采取降低鎳缸溫度或延長毒化時間來解決.鑒于以上狀況及考慮硫脲對銅面之咬蝕會造成金面粗糙等情況，可采用以下流程來改善毒化效果：化學銅一次銅D/F二次銅錫鉛蝕銅鈀毒化劑剝錫鉛化學鎳金如采用鹽酸+硫脲，其工藝如下：硫脲：30g/L鹽酸(37%)：5%溫度：40時間：3min三道逆水洗5.6 金面粗糙5.6.1 主要原因：銅面(鍍銅)粗糙銅面不潔鎳缸藥水失衡5.6.2 問題分析電鍍產生的銅面粗糙，只能在電鍍通過調整光劑或電流密度來改善.到于沉金線，水平微蝕也有能明顯改善其粗糙程度.對于銅

35、面不潔則考慮用磨板或水平微蝕的方式加以改善，可以做到解決由銅面不潔造成的金面粗糙.鎳缸藥水失衡也會導致沉積松散或粗糙.影響鎳沉積粗糙的主要原因是加速劑太高或穩定劑太少.至于改善對策，則可在實驗燒杯中加入穩定劑，按1ml/L，2 ml/L，3 ml/L做對比試驗，這時就會發現鎳面逐漸變得光亮，找出適當的比例將穩定劑加入鎳缸即可試板和重新生產.需要注意的是，藥水往往是加藥過程中出現偏差，只要糾正錯誤偏差后，調整穩定劑并不是一件危險的操作.5.7 角位平衡5.7.1 主要原因鎳缸循環局部過快鎳缸溫度局部過熱鎳缸穩定劑濃度過高5.7.2 問題分析角位平鍍是指化學鎳沉積過程中，出現Pad的角位不沉積鎳的

36、現象.它通常具有方向性的特征.例如圓型Pad則出現同一方面的月芽形不上鎳，方型Pad則出現一邊完好，對邊嚴重不上鎳，兩個側邊逐漸變差.對于鎳缸循環局部過快，往往是鎳缸藥液循環設計不合理或出水管變形造成，它特點是鎳缸某個角落固定現該問題.當然，不合理的打氣沖擊板面也會導致該問題的出現.對于鎳缸溫度局部過熱，往往出現在副槽溢流的鎳缸設計.當水位不足的時候，副缸溫度往往比主缸高出5以上，溢流的熱水流量在偏小的同時，往往只擴散在主缸頂層，造成生產板頂部出現角位平鍍的現象.對于鎳缸穩定劑濃度過高，只要不是來料(供應藥水)出現太大的質量問題，通過補加適量的加速劑或拖缸，均能解決該問題的出現.5.8 金面顏

37、色不良5.8.1 主要原因金缸穩定劑(絡合劑)太多金層厚度嚴重不足金缸使用壽命太長或水洗不凈5.8.2 問題分析金面顏色不良主要有兩種形式，一種是由于金缸穩定劑(絡合劑)太多或金層厚度嚴重不足而形成的金面顏色發白.另一種是由于金缸使用壽命太長或水洗不凈造成金面氧化.當金缸穩定劑補充過多時，往往會出現金面發白而金厚正常的現象，此狀況多發生在新開缸初期.遇到這種情況，只要不拘泥于化驗分析的控制范圍，停止幾次補藥，顏色就會逐漸轉為金黃色.當然，將金缸溫度升高，也會一定程度地改善金面顏色.對于金層厚度嚴重不足導致的顏色發白，主要原因在于金缸溫度低于下限太多或金鹽濃度嚴重不足，使得金層不能將鎳的顏色完全

38、覆蓋，以至出現白色金面.對于沉金缸后的水洗過程，殘留藥水會對金面造成污染.尤其是回收缸，浸洗時間控制半分鐘左右為佳.金面污染的制板，當經過烘干或自然干燥后，金面就會出現棕色斑痕.用酸洗或普通橡皮擦可以將其除去.當金缸使用壽命太長，槽液積聚的雜質就會越來越多，金面棕色班痕就容易出現，所以沉金后水洗一定要嚴格控制，尤其是回收缸的藥水濃度不能太高.5.9 滲漏鍍5.9.1 特別說明這里是指滲鍍和漏鍍在一塊板上同時出現.5.9.2 問題分析滲鍍和漏鍍是沉鎳金工序最常見問題，首先要區別是否外界污染或殘渣(包括殘銅)導致問題出現.若是，則采取磨板或水平微蝕的方式去除.對于漏鍍和滲鍍在同一塊板上同時出現，這

39、說明體系活性不能滿足該制板的需求.升高活性，會加劇滲鍍的出現，而降低活性則又會導致漏鍍的加劇.所以改善對策只能從滲鍍和漏鍍的特性去調整鈀缸和鎳缸.首先，漏鍍的成因在于鎳缸選擇性太強，導致活性效果不佳的Pad位沉鎳化學反應中途停止或金屬鎳根本不能沉鎳.所以，唯一能做的(不考慮調節加速劑和穩定劑濃度)就是大幅度提高活化效果，縮小各Pad位間活化效果的差異，方能提供調整鎳缸的空間.滲鍍的成因在于鎳缸的選擇性太差，降低鎳缸的溫度可解決該問題出現.一般來講，將活化時間延長一倍，適應的時候可以考慮升高活化缸溫度(最好不要超過30)，Pd2+濃度也可以考慮升高10-20ppm.同時將鎳缸溫度降低到適當值則可

40、解決漏鍍和滲鍍同時出現的問題.解決滲鍍和漏鍍的方法表面看起來好象很矛盾，其實從化學反應原理去看待，則不難理解.首先，對立的兩個問題同時存在，說明單從鎳缸入手根本沒有調整的空間.其次，活化缸是Pd2+和Cu的置換反應，其反應初期各Pad位Pd的沉積隨客觀環境而有很大的差異，但隨著Pd層的加厚，化學反應速度逐漸降低，沉鈀快的Pad位(Pd較厚)反應趨于停止，而沉鈀慢的Pad位仍然繼續沉積，因而就縮小了各Pad間的活化效果的差異.解決該矛盾的問題提供調整空間.機理A、滲鍍和漏鍍同時出現B、大幅度提高活化效果C、降低鎳缸活性六、化學鎳金工藝常見誤區6.1 誤區一：只要藥水在控制范圍就一定能做出好板 出

41、現這樣的錯誤多發生在對沉鎳金接觸較少的人士，他們用沉銅電鍍的眼光來看待沉鎳金.首先，沉鎳金工藝在PCB行業出現較晚，其工藝同沉銅電鍍相比，還處于不成熟階段.盡管各供貨商對其藥水拼命改進，每年都有大的突破，但其工藝控制范圍相對于沉銅電鍍，仍顯得很窄很窄.其次，沉鎳金最難的是鎳缸，而鎳缸最關鍵的成份是穩定劑和加速劑，這兩種成份在PCB生產行業是不能化驗分析出其含量.因而，僅將其它次要成份控制在最佳范圍內并不能保證做好板.對于穩定劑和加速劑，不同的溫度下其自身的消耗量各不相同，我們能控制的只有盡量避免空載加熱，而且每次做板前都進行試板，將各項條件控制在理想范圍后，再進行批量生產.6.2 誤區二：只要

42、小Pad位的制板沒有漏鍍出現，那么大Pad位的制板就不會發生漏鍍 總體來講，Pad位越小，出現漏鍍的可能性略大一些，但對于PCB互連復雜，小Pad位通過導通孔連接在大Pad位上是很常見的現象，因此很難判斷哪些是真正的小Pad位.何況對于沉鎳金，只要藥水能浸潤的地方，就有可能發生化學沉積，而漏鍍問題的出現，與Pad位的大小沒有直接關系.例如綠油擦傷，哪怕目檢只能觀察到的漏銅，其依然會發生化學鎳金的沉積.另個，類似這樣的問題還很多，當時某公司突然接到訂單，擔心沉鎳金出現問題而影響交貨.于是在制作內層工序時就同時設計外層相同的雙面假板，假板的外工序照常進行，從而用這種假板來設定沉鎳金各參數.然而，在

43、這樣的參數條件下，試板(假板)沒問題而生產板漏鍍嚴重.這個問題說明內層的互連對漏鍍的產生有很大的影響.當然，雙面板的互連之間的影響，也有可能造成嚴重漏鍍，但這種情況極為罕見，上千只板中僅一兩只出現這種狀況.6.3 誤區三：只有活化良好的Pad位才能沉積化學鎳 很多人認為，每一個Pad位銅面必須都具備良好的Pd沉積，否則就會發生漏鍍.事實上并不是這么回事.在眾多相連的Pad位中，其潔凈程度一定有所差異，因而活化效果一定有所不同，但只要有一個Pad位能夠發生鎳沉積，其它所有相連的Pad位同樣能夠發生鎳的化學沉鎳.因為它們處在一個共同的等勢體中，要發生化學沉積則全都能進行，否則全部漏鍍.有兩個試驗更

44、能說明這個問題.實驗一：將一塊覆銅板經除油微蝕后，將該板一半歸入活化液中進行活化，另一半暴露在空氣中，然后進行沉鎳，最初只有Pd存在的地方發生鎳沉積，幾秒鐘之后，裸銅部分也逐漸開始反應，很快整個板面達到相同的反應速度和效果.實驗二：在沉鎳金生產拖缸時，人們往往看見有的拖缸板沒進行化學反應(多發生在舊鎳板拖缸，如果將一塊反應劇烈的拖缸板搭靠在一起，不發生反應的那塊板很快就產生氫氣，沒有多久就達到另一塊相同的劇烈程度).上面的實驗一說明沒有發生的pd沉積的pad位也有可能產生正常的鎳沉積，實驗二說明活性差的pad位同活性強的pad位如果有導線想連，都能產生正常的化學反應.6.4 誤區四：國為沉鎳金

45、藥水對綠油具有浸蝕作用，所以甩油問題應通過調整沉鎳參數而解決 眾所周知，沉鎳金工序對綠油具有浸蝕作用，而鎳缸對綠油的攻擊尤為顯著.關于沉鎳金工序對綠油攻擊的機理，眾多專家各執一詞.首先，沉鎳金由于其控制范圍極窄，而且參數波動較大，所以其并不具備改善綠油剝離的能力.而且，縱然將參數降低至100%的沉鎳金板報廢程度，也只能使綠油剝離的程度減輕，并不能涉及根本問題.另外，從浸蝕綠油的現象來看，正常情況下，鎳缸對綠油正面基本沒有攻擊作用，而對于綠油側面的浸蝕通常也小于1mil.并且，被浸蝕的部分通過150一個半小時的烘板，也能達到重新固化的效果(不甩綠油).在生產過程中，鎳缸時常會出現板掉入缸底，等到一個星期換缸時，發現鎳厚超過1mm，鎳層早已將綠油側邊完全覆蓋，但是，綠油正面完好無損.高溫烘板能達到重新固化的效果，則說明有機溶劑或水分被揮發、被浸蝕的綠油側邊發生的物理變化，并不是化學腐蝕造成浸蝕問題.對于異常情況，如綠油起泡，說明綠油與銅面的結合力出現問題.這種情況多源于板面氧化或者板面水漬，使得綠油與銅面出現局部的結合不良.在鎳缸的高溫和有機溶劑的環境下，該處綠油由于膨脹作用使得綠油與局部銅面徹底分離，造成綠油起泡.對于綠油側邊大面積浮離問題，仍然是綠油與銅面的結合力，其不