1、 Shipley 化學鎳金工藝 希普勵(東莞)化工有限公司 Dec. 2001目 錄化學鎳金工藝特征 化學鎳金板的主要應用化學鎳磷鍍層物理特性 浸金層物理特性 化學鎳金典型工藝流程 化學鎳金沉積機理 化學鎳金各層功能 化學鎳金各流程概述 化學鎳金工藝控制參數及溶液更換基準 Shipley ENIG在中國大陸的主要客戶 * 珠海多層 * 廣州依利安達 * 珠海德麗 * 上海展華 * 中山皆利士 * 東莞億立 * 廣州皆利士 * 東莞貿泰化學鎳金工藝特征1. 無須通電，通過化學反應在線路板上選擇性沉積一層平坦的鎳金，焊盤表 面平整，增加SMD元件組裝和貼裝的可靠性和安全性。2. 單一表面處理即可滿

2、足插裝、表面安裝、芯片直接安裝等多種組裝要求， 具有可焊接、可接觸導通、可做Bonding。3. 在沉積鎳金的焊盤和線路位置，其側面也同樣被鎳金所覆蓋，可滿足惡劣 環境下對線路板之苛刻要求。4. 加工過程不使用助焊劑，因而化學鎳金板表面污染度相當低。根據研究報 告，噴錫板的污染度為4.5g NaCl/cm2(29g NaCl/in2),而化學鎳金板僅 僅為1.5g NaCl/cm2(9.6g NaCl/in2)。5. 相對低的加工溫度減少了對板材及金屬化孔的熱沖擊，板材不易出現纖維 分層，板的尺寸穩定性高，金屬化孔不易出現內層斷裂等缺陷。 化學鎳金板的主要應用1. 移動電話機2. 傳呼機3.

3、計算器4. 電子詞典5. 電子記事本6. 記憶卡7. 筆記型電腦8. 掌上型電腦9. 掌上型游戲機10. IC卡11. 汽車用板12. 其它在苛刻環境下使用之線路板化學鎳-磷鍍層物理特性 密度： 7.9g/cm2磷含量： 8-10% （重量比）硬度 ： 48 Rockwell（500VHN）（于沉積后）導電性： 75micro ohm-cm熱膨脹系數： 13.8微米/米/鍍層完全符合： Mil-C-26074B 下列規范之要求 （軍用規范：化學鍍鎳層技術要求） AMS 2404A （航空材料規范、化學鍍鎳） ISO 4527 （國際標準：自催化鎳磷鍍層-規范和 試驗方法） 浸鍍金層物理特性金純

4、度 ： 99.99%硬度 ： 低于80 Knoop密度 ； 19.3g/cm2化學鎳金典型工藝流程化學鎳金沉積機理催 化化學鎳浸 金在銅和鈀之間的浸鍍反應自催化反應，還原鎳沉積。在鎳和金之間的浸鍍反應化學鎳金各層功能高度活性引發鎳沉積（單分子層）鎳層的保護層鈀鎳金此層為含磷8-10%的鎳-磷合金，可焊接，可Bonding。化學鎳金各流程概述 1. 除 油： 作用： 去除銅面輕微氧化物及污物。 降低液體表面張力，將吸附于銅面之空氣排開，使藥 液在其表面擴張，達到潤濕效果。 主要成份： 酸 非離子型表面活性劑 反應式 ： CuO + 2H+ Cu2+ + H2O化學鎳金各流程概述 2. 微 蝕：

5、作用： 去除銅面氧化物 銅面微粗化，使其與化學鎳層有良好的結合。 主要成份： 過硫酸鈉 硫酸 反應式 ： Cu + S2O82- Cu2+ + 2SO42-化學鎳金各流程概述 3. 預 浸： 作用： 去除微蝕后的銅面氧化物，使銅面在新鮮狀態（無氧 化物）下進入催化槽。 維持催化槽中的酸度 主要成份： 鹽酸 反應式 ： CuO + 2H+ Cu2+ + H2O化學鎳金各流程概述 4. 催 化： 作用： 通過置換反應在銅面產生一層鈀，為化學鎳沉積提供 一個自催化表面。 主要成份： 氯化鈀 鹽酸 反應式 ： Cu + Pd2+ Cu2+ + Pd5. 后 浸： 作用： 移去可能吸附于基材或阻焊膜上的

6、離子鈀，以免在化 學鎳中出現滲鍍。 主要成份： 鹽酸化學鎳金各流程概述 化學鎳金各流程概述 6. 化學鎳： 化學鎳層作用： 在銅和金之間提供一層金屬擴散阻擋層。 提供一層抗蝕層 提供可焊性表面 為Wire bonding提供堅固的可粘結層 原理： 銅面在鈀金屬之催化作用下通過還原劑和鎳離子開始化學鍍鎳反應，由于鎳本身是進一步化學鍍鎳的催化劑，即使原來的基底表面被鎳完全覆蓋之后，沉積過程仍將繼續下去，直至線路板從槽液中取出。 主要成份： 硫酸鎳 金屬離子的來源 次磷酸鈉 還原劑 主要成份： 絡合劑 形成鎳的絡合物，防止游離鎳離子 濃度過量，從而穩定溶液阻止亞磷酸鎳沉淀，還 起pH緩沖作用。 pH

7、緩沖劑 長期控制pH 穩定劑 通過遮蔽催化活性核心，防止溶液分解。 加速劑 活化次磷根離子，加速沉積反應，作 用方式和穩定劑，絡合劑相反。 濕潤劑 提高待鍍表面的浸潤性。 反應式： H2PO2- + OH- H2PO3- + H + e Ni2+ +2e Ni0 H2PO2- + H P + H2O +OH- 7. 浸鍍金： 浸金層作用： 保護底層鎳不被氧化及維持可焊性 （Solderablity）和鋁線Bondability。 原理： 在剛沉積上的鎳層表面，以置換方式在鎳面上沉積一層 很薄而均勻之金層。當鎳表面上完全地覆蓋了一層金沉 積層后，金之沉積反應便停止，故金屬的厚度有極限。 主要成份

8、： 氰化金鉀KAu(CN)2 金屬離子的來源 有機酸 防止鎳表面產生鈍態并與溶出的鎳 離子結合成絡離子。 EDTA 螯合劑，抑制金屬污染物 反應式： Ni + 2Au(CN)-2 Ni2+ + 2Au +4CN- 化學鎳金各流程概述 工藝控制參數及溶液更換基準 工藝控制參數及溶液更換基準 工藝控制參數及溶液更換基準 化學鎳金設備條件 改變工藝參數對化學鎳金效果的影響 酸性除油改變工藝參數對化學鎳金效果的影響 微 蝕改變工藝參數對化學鎳金效果的影響 鹽酸后浸改變工藝參數對化學鎳金效果的影響 化學鎳改變工藝參數對化學鎳金效果的影響 化學鎳化學鍍鎳缸參數變化對鍍層磷含量及沉積速度的影響 浸金缸參數對

9、沉積速率的影響 Bondability 和可焊性Bondability 的影響因素*表面潔凈度*金厚度*表面粗糙度*PCB材料*PCB厚度*PCB設計*PCB彎曲度化學鎳槽金屬污染極限及影響浸金槽金屬污染極限及影響流程控制要點1. 退Sn/Pb（或純Sn） - 線路及孔壁上的Sn/Pb（或純Sn）須完全退除，特別要注意Sn- Cu金屬化物要退干凈。流程控制要點2. 阻焊膜 - 選擇耐化性良好的阻焊油。 - 印阻焊油前銅面要適當的粗化及避免氧化。 - 適當的厚度，稍強的曝光能量及減少顯影后的側蝕。 - 避免曝光后的板子放置過久，使得阻焊劑在銅面上過度老化 而不易顯影干凈。 - 注意顯影液的管理：

10、 顯影后充分的噴水洗，避免任何顯影液在銅面殘留，增加出料段 輸送輪（尤其是吸水滾輪）的清洗頻率。 - 避免過度烘烤而造成阻焊膜脆化，注意烤箱的抽氣是否正常。 流程控制要點3. 掛架 - PVC樹脂或Teflon包覆在不銹鋼。 - 表面須光滑無氣孔 - 破損時須重新包覆 - 定時將掛架上沉積的鍍金屬剝離 4. 預浸、催化及后浸 - 使用高純度鹽酸 - 加熱區避免局部過熱 - 防止微蝕液帶入及化學鎳藥水滴入催化缸 - 催化液銅含量偏高時易引起漏鍍，應及時更換藥水。流程控制要點5. 化學鎳 - 不銹鋼槽體須用硝酸鈍化，防析出整流器控制電壓0.9V。 - 防止催化液帶入。 - 防析出棒不可與槽體接觸

11、- 防止局部過熱，加藥區須有充分的攪拌 - 使用30m聚丙烯濾芯連續過濾，循環量5-10cycle/hr。 - 使用自動加藥器控制藥液添加 - 須有抽氣系統，以除去水點及蒸氣。 - 停產時鍍槽要有遮蓋物，防止外來物污染鍍液及鍍液蒸發。流程控制要點6. 浸鍍金 - 防止銅污染，特別是漏鍍鎳將導致金缸銅含量快速上升。 - 使用5m聚丙烯濾芯連續過濾，循環量5-10cycle/hr 。 - 回收槽須定時更新。7. 水洗及烘干 - 保持DI水的清潔及熱DI水的溫度，以減少金面污染及水跡。 - 如在線外水洗及烘干應避免與噴錫板共用水洗/烘干機。流程控制要點8. 包裝 - 包裝前須防止放置于濕氣或酸氣環境

12、。 - 使用真空或氮氣充填包裝，內置干燥劑。9. NPTH孔處理 - RONAMERSE SMT HOLE CONDITIONER Palladium Catalyst Poisoner。 - 硫脲20g/l、HCl 5%、50處理。化學鎳金板品檢方法外觀檢驗 - 目視化學鎳金層之光澤及色澤是否均勻。 - 目視檢查是否有漏鍍或滲鍍現象。 - 目視檢查化學鎳金層是否有出現氧化現象。 結合力檢驗 - 用膠帶法拉試檢查化學鎳金層及阻焊層，應無金層或鎳層阻焊膜脫 落。 流程控制要點化學鎳金層的厚度測量 - X-RAY厚度測量儀 使用化學鎳金程式：Au/Ni P10/Cu（假設磷含量10%）注意板材含 溴對金厚度測量結果有影響，特別是CEM-1板材更明顯，應校正。 - 微切片法測量鎳層厚度 - 剝金稱重法測量金層厚度 可焊性試驗 - IPC可焊性試驗方法，鎳金面及金屬化鎳金孔應上錫良好。流程控制要點熱沖擊試驗 - IPC熱沖擊試驗方法，熱沖擊試驗后應不出現鍍層剝離及阻