化學(xué)鍍鎳金可焊性

xxx公司文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度化學(xué)鍍鎳/金可焊性控制1金層厚度對(duì)可焊性和腐蝕的影響2a'R

在化學(xué)鍍鎳/金上，不管是施行錫膏熔焊或隨后的波峰焊，由于金層很薄，在高溫接觸的一瞬間，金迅速與錫形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2、AuSn3等）而熔入錫中。故所形成的焊點(diǎn)，實(shí)際上是著落在鎳表面上，并形成良好的Ni-Sn合金共化物Ni3Sn4，而表現(xiàn)固著強(qiáng)度。換言之，焊接是發(fā)生在鎳面上，金層只是為了保護(hù)鎳面，防止其鈍化（氧化）。因此，若金層太厚，會(huì)使進(jìn)入焊錫的金量增多，一旦超過(guò)3%，焊點(diǎn)將變脆性反而降低其粘接強(qiáng)度。

據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，當(dāng)浸鍍金層厚度達(dá)0.1μm時(shí)，沒(méi)有或很少有選擇性腐蝕；金層厚度達(dá)0.2μm時(shí)，鎳層發(fā)生腐蝕；當(dāng)金層厚度超過(guò)0.3μm時(shí)，鎳層里發(fā)生強(qiáng)烈的不可控制的腐蝕。&I1m#I/Y+D7U:L

2鎳層中磷含量的影響

化學(xué)鍍鎳層的品質(zhì)決定于磷含量的大小。磷含量較高時(shí)，可焊性好，同時(shí)其抗蝕性也好，一般可控制在7~9%。當(dāng)鎳面鍍金后，因Ni-Au層Au層薄、疏松、孔隙多，在潮濕的空氣中，Ni為負(fù)極，Au為正極，由于電子遷移產(chǎn)生化學(xué)電池式腐蝕，又稱焦凡尼式腐蝕，造成鎳面氧化生銹。嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)在第二次波峰焊之后發(fā)生潛伏在內(nèi)的黑色鎳銹，導(dǎo)致可焊性劣化與焊點(diǎn)強(qiáng)度不足。原因是Au面上的助焊劑或酸類物質(zhì)通過(guò)孔隙滲入鎳層。如果此時(shí)鎳層中磷含量適當(dāng)（最佳7%），情況會(huì)改善。

3鎳槽液老化的影響9Q6A2I'z$Y;k!C#X

j

鎳槽反應(yīng)副產(chǎn)物磷酸鈉（根）造成槽液“老化”，污染溶液。鎳層中磷含量也隨之升高。老化的槽液中，阻焊膜滲出的有機(jī)物量增高，沉積速度減慢，鍍層可焊性變壞。這就需要更換槽液，一般在金屬追加量達(dá)4~5MTO時(shí)，應(yīng)更換。

4PH值的影響1e.h'F4X%t(k

過(guò)高的PH，使鍍層中磷含量下降，鍍層抗蝕性不良，焊接性變壞。對(duì)于安美特公司之Aurotech（酸性）鍍鎳/金體系，一般要求PH不超過(guò)5.3，必要時(shí)可通過(guò)稀硫酸降低PH。

5穩(wěn)定劑的影響1b+O#y's6D

q6X

穩(wěn)定劑可阻止在阻焊Cu焊墊之間的基材上析出鎳。但必須注意，太多時(shí)不但減低鎳的沉積速度，還會(huì)危害到鎳面的可焊性。7S1T4|

z&{:o5T$b2@

6不適當(dāng)加工工藝的影響

為了減少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷應(yīng)安排在Ni/Au工藝之前。光固型字符油墨不宜稀釋，并且也應(yīng)安排在Ni/Au工藝之前進(jìn)行。

做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜進(jìn)行任何酸洗，因?yàn)檫@些做法都會(huì)使鎳層埋伏下氧化的危險(xiǎn)，危及可焊性和焊點(diǎn)強(qiáng)度。'K/L2k)M4b!K

7兩次焊接的影響7k5l,w#d&

1m7p

對(duì)低檔卡板只做一次焊接，一般不會(huì)有問(wèn)題。但如筆記型電腦的主板、手機(jī)或PC等高檔板，一般需兩次焊接。*Q

^&I2

+s3J$x;g-j

第一次焊接后，助焊劑殘余會(huì)浸蝕鎳層。第二次焊接的高溫會(huì)促使氧化甚至變黑，其固有強(qiáng)度變壞，無(wú)法通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)。遇到這種情況，只能從槽液管理上入手進(jìn)行改進(jìn)，使鍍鎳層具有更好的抗蝕性能。

8化學(xué)鍍鎳/金與其它表面鎳金工藝)\$T

r8I2k4o6A6x6^

化學(xué)鍍鎳/金除了通常所指之化學(xué)鍍薄金外，應(yīng)打金線等需求，又派生出化學(xué)厚金工藝；出于耐磨導(dǎo)電等性能要求，也派生出化學(xué)鍍鎳金后的電鍍厚金工藝；針對(duì)HDI板BGA位拉力要求，也派生出選擇性沉金工藝。

■化學(xué)厚金工藝

L,L/_')

U3c.J+\

t1X!K

1）工藝流程

除油→水洗→微蝕→水洗→預(yù)浸→活化→水洗→沉鎳→水洗→化學(xué)薄金→回收→水洗→化學(xué)厚金→回收→水洗→干板

2）化學(xué)厚金之特點(diǎn)

化學(xué)厚金是指在還原條件下，金離子被還原為金單質(zhì)（還原劑同化學(xué)鍍薄金），均勻沉積在化學(xué)薄金上面，在自催化作用下，達(dá)到所需要的厚度。

一般情況下，印制板化學(xué)厚金的金厚控制在20μin左右。某些情況下，也有超過(guò)30μin金厚的。&\:o9I9V7p2u

3）工藝控制6H

L#E8z#o/G;x

化學(xué)厚金最重要的是成本問(wèn)題，所以，反應(yīng)速度的控制尤為重要。絡(luò)合劑、還原劑、穩(wěn)定劑以及溫度，是影響反應(yīng)速度的重要因素。'|'y,x7\6H6G6J9{,x5J#O:x

■沉金金手指電鍍工藝2^.P:r$h4I%w&p:j)\

1）工藝流程

阻焊膜→沉鎳金→干板→包膠紙→電鍍金→去膠紙

其中，電鍍金為如下工藝流程：#H0f0H'o)m-g:l

酸洗→水洗→刷磨→水洗→活化→水洗→鍍金→回收→水洗→干板6@#Q+B%B$E4

9k7`8g+E&}1Q

2）沉金金手指電鍍的特點(diǎn)

h6f,k"Z$o0~

沉金金手指這種類型的板，在制作過(guò)程中，先將整板的露銅部分，包括金手指部分進(jìn)行化學(xué)鍍鎳金。然后，單獨(dú)將金手指按客戶要求之厚度進(jìn)行電鍍金。

這種工藝流程簡(jiǎn)單，性能可*，既能滿足客戶元件粘貼要求，又能滿足插接性能。

3）工藝控制,_'~(a,U0g'J:j/@

包藍(lán)膠紙時(shí)，一定要防止藥水滲漏，避免金藥水污染。此外，電鍍厚金前，一定要將被鍍表面磨刷干凈，否則會(huì)引起分層。刷磨時(shí)，不可吝嗇沉金層的浪費(fèi)，刷磨效果越好，電鍍金層的結(jié)合力越牢固。*f%C*L.p;K

3@5d4`9c;p8h%K,v)h

v5Q

■選擇性沉金工藝

1）工藝流程3K+]*q8r0P$b8~'V8u8B

阻焊膜→干菲林→曝光→顯影→干板→沉鎳金→褪菲林→干板→有機(jī)保焊涂敷%u*@8`-J.`7E8d,c

2）選擇性沉金的特點(diǎn)

選擇性沉金既具有元件粘貼平整的特點(diǎn)，又具有良好的裝配焊接性能。同時(shí)，針對(duì)HDI板BGA位等小型Pad位采用有機(jī)保焊涂覆（如Cu106），避免因Pad位太小而造成鎳金拉力不足的缺點(diǎn)。而且，選擇性沉金的成本低于整板沉金，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ墓に嚒?/p>

3）工藝控制4g*G:^6L1J1j