PCB-金手指和沉鍍金工藝詳解-課件

PCB_金手指和沉鍍金工藝詳解PCB_金手指和沉鍍金工藝詳解1GoldFinger-

金手指

一、金手指1.1制程目的金手指（GoldFinger，或稱EdgeConnector）設(shè)計(jì)的目的：藉由connector連接器的插接作為板對外連絡(luò)的出口，因此需要金手指制程。金的特性：它具有優(yōu)越的導(dǎo)電性、耐磨性、抗氧化性及減低接觸電阻。但金的成本極高，所以只應(yīng)用于金手指的局部鍍金或化學(xué)金，如bondingpad等。圖13.1是金手指插入連接器中的示意圖GoldFinger-金手指一、金手指圖GoldFinger-

金手指1.2制程流程 上板→磨板（微蝕）→水洗→活化→水洗→鍍鎳→水洗→活化→水洗→鍍金→金回收→水洗→風(fēng)干→下板A、步驟： 貼膠帶→轆膠帶→自動(dòng)鍍鎳金→撕膠帶→水洗吹干GoldFinger-金手指1.2制程流程

鍍液中輔助成分的作用

硼酸：起緩沖作用，可維持PH值的相對平衡，濃度為35~55g/l；氯化鎳：是一種陽極活化劑，可有效促進(jìn)陽極鎳角的溶解，避免陽極的鈍化；

光亮劑：可提高鍍層的光亮度，所使用的光亮劑為ACR-3010，控制范圍是25~35ml/l；

防針孔劑：可有效趕走停留在鍍層上的氫氣泡，防止針孔缺陷的產(chǎn)生。

光亮劑與防針孔劑的補(bǔ)加方法：以少加勤加為宜，一次性不要補(bǔ)加過多。GoldFinger-

金手指鍍液中輔助成分的作用GoldFinger-GoldFinger-

金手指

B、作業(yè)及注意事項(xiàng)

a.貼膠帶的目的

是讓板子僅露出欲鍍金手指之部分，其它則以膠帶貼住防鍍。貼膠帶是一細(xì)活，不允許有膠帶貼住金手指及離金手指太遠(yuǎn)現(xiàn)象，要防止在切除多余的膠帶時(shí)割傷板材，避免人為擦花。 操作時(shí)要留意所使用的膠帶不可有脫膠現(xiàn)象，以免銅面殘余膠漬。此步驟是最耗人力的，自動(dòng)貼膠帶機(jī)的上市，將會(huì)帶來工業(yè)的又一次革命。

轆膠帶的目的，是通過轆板機(jī)使膠帶與板面貼實(shí)，避免因膠帶未被壓實(shí)，在鍍鎳金時(shí)膠帶內(nèi)藏藥水造成藥水缸間的交叉污染。

GoldFinger-金手指B、作業(yè)及注意事GoldFinger-

金手指

b.磨板（微蝕）

除去板面的油污、氧化皮及綠油殘?jiān)峁┮粋€(gè)光鮮、微粗糙的銅面，增加銅層與待鍍鎳層的結(jié)合力。

c.活化的作用 去除銅面輕微氧化皮及防銅面再度氧化，使銅面更加光鮮潔凈，保持銅層或鎳層的活性，增強(qiáng)基體金屬與待鍍金屬間的結(jié)合力。

GoldFinger-金手指 b.磨板（微蝕）鍍鎳 作為金層與銅層之間的屏障，防止銅migration.為提高生產(chǎn)速率及節(jié)省金用量，現(xiàn)在幾乎都用輸送帶直立式進(jìn)行之自動(dòng)鍍鎳金設(shè)備，鍍液的主鹽是鎳含量甚高而鍍層應(yīng)力極低的氨基磺酸鎳（NickelSulfamateNi(NH2SO3)2。4H2O）。

機(jī)理—陰極：Ni2++2eNi2H++2eH2陽極：Ni-2eNi2+

GoldFinger-

金手指鍍鎳GoldFinger-金手指大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流鍍金 無固定的基本配方，除金鹽（PotassiumGoldCyanide金氰化鉀，簡稱PGC）以外，其余各種成分都是專密的。

目前不管酸性中性甚至堿性鍍金，所用的純金都是來自純度很高的金鹽，金鹽為純白色的結(jié)晶，不含結(jié)晶水，依結(jié)晶條件不同有大結(jié)晶及細(xì)小的結(jié)晶，前者在高濃度的PGC水溶液中緩慢而穩(wěn)定地自然形成，后者是快速冷卻并攪拌而得到的結(jié)晶，市場上多為后者。機(jī)理—陰極：Au(CN)2-+eAu+2CN-2H++2eH2陽極：2H2O-4eO2+4H+GoldFinger-

金手指鍍金GoldFinger-金手指酸性鍍金（PH=3.8~4.6） 使用非溶解性陽極，最廣泛使用的是鈦網(wǎng)上附著有白金，或鉭網(wǎng)（Tantalam）上附著白金層，后者較貴使用壽命也較長。自動(dòng)前進(jìn)溝槽式的自動(dòng)鍍金 把陽極放在溝槽的兩旁，由輸送 帶推動(dòng)板子進(jìn)行于槽中央，其電流的接通是由黃銅電刷（在槽上方輸送帶兩側(cè)）接觸板子上方突出槽外的線路所導(dǎo)入，只要板子進(jìn)鍍槽就立即接通電流。各鍍槽與水洗槽間皆有緩沖室并用橡膠軟墊隔絕，以降低dragin/out，減少藥水的流失，避免藥液缸的相互污染。

GoldFinger-

金手指GoldFinger-金手指

GoldFinger-

金手指h.酸性鍍金的陰極上因電流效率并不好，即使全新液也只有30~40%而已，且因逐漸老化及污染而降低到15%左右，故酸性鍍金鍍液的攪拌是非常重要的。在鍍金的過程中陰極上因電流效率降低而析出較多的氫氣，使鍍液中的氫離子減少，因而PH值有漸漸上升的情形，此種現(xiàn)象在鈷系或鎳系或二者并用之酸性鍍金制程中都會(huì)發(fā)生。當(dāng)PH值漸漸升高時(shí)鍍層中的鈷量或鎳量會(huì)降低，會(huì)影響鍍層的硬度甚至疏孔度，故須每日測其PH值。通常鍍液中都有大量的緩沖導(dǎo)電鹽類，故PH值不會(huì)發(fā)生較大的變化，除非有異常的情形發(fā)生。 GoldFinger-金手指h.酸性鍍金的j.金屬污染 鉛：對鈷系酸性鍍金而言，鉛是造成鍍層疏孔（pore）最直接的原因（剝錫鉛制程要注意），超出10ppm即有不良影響。

銅：是另一項(xiàng)容易帶入金槽的污染，到達(dá)100ppm時(shí)會(huì)造成鍍層應(yīng)力破壞，不過鍍液中的銅會(huì)逐漸被鍍在金層中，只要消除了帶入銅污染的來源，應(yīng)不會(huì)造成太大的害處。鐵污染達(dá)50ppm 時(shí)會(huì)造成疏孔，也需要加以處理。

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金手指j.金屬污染GoldFinger-金手指C、金手指之品質(zhì)重點(diǎn)

a.厚度（Thickness）； b.硬度(Hardness)； c.疏孔度(porosity)；d.附著力(Adhesion)； e.外觀：針孔，凹陷，刮傷，燒焦等。GoldFinger-

金手指C、金手指之品質(zhì)重點(diǎn)GoldFinger-金手指1.3工序常見問題分析A、鍍鎳

1.鍍層起泡、起皮（鎳層與銅層分離） 原因：鍍前處理不良；鍍液中途斷電時(shí)間太長；鍍液有機(jī)污染；鎳缸溫度太低。處理方法：改善前處理效果；檢查設(shè)備；對鎳缸進(jìn)行碳處理；將溫度提高到正常值。

2.鍍層針孔、麻點(diǎn) 原因：潤濕劑不夠；有機(jī)污染；鍍前處理不良（電鍍銅針孔）。處理方法：補(bǔ)充潤濕劑；對鍍液進(jìn)行碳處理；改善鍍前處理效果，前工序控制針孔缺陷。GoldFinger-

金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指

1.3工序常見問題分析

3.鍍層燒焦 原因：溫度過低；電流密度過高；鎳離子濃度過低；硼酸濃度過低；PH值過高。

處理方法：升高溫度或降低電流；升高鎳離子濃度；補(bǔ)加硼酸；調(diào)整PH值。

4.陽極鈍化 原因：陽極活化劑不夠；陽極面積過小。

處理方法：補(bǔ)加陽極活化劑；增大陽極面積。GoldFinger-

金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指1.3工序常見問題分析5.顏色不良 原因：底銅處理不良；鍍液受到Cu2+、Zn2+等金屬離子污染；PH值過高；鎳光劑含量不足。

處理方法：加強(qiáng)底銅處理效果；小電流進(jìn)行電解處理，去除金屬雜質(zhì)的污染；調(diào)整PH值；調(diào)整鎳光劑的含量。6.鍍層脆性大，可焊性差原因：重金屬污染；有機(jī)污染；PH值過高；添加劑不足。處理方法：小電流拖缸處理；對鎳缸進(jìn)行碳處理；調(diào)整PH值；補(bǔ)充適量添加劑。

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金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指B、鍍金

1.高電流區(qū)燒焦 原因：金濃度不夠；比重太低；攪拌不夠；鍍金液被鎳銅污染。

處理方法：補(bǔ)加金鹽；調(diào)高比重；加強(qiáng)攪拌；清除金屬污染。

2.鍍層結(jié)合力不良 原因：銅與鎳結(jié)合力不良；鎳與金結(jié)合不良；鍍鎳金前清洗處理不良；鍍鎳層應(yīng)力大。

處理方法：注意鍍鎳前銅處理效果；注意鍍金前鎳處理效果；加強(qiáng)鍍前處理效果；凈化鍍液，對鎳缸進(jìn)行拖缸或碳處理。GoldFinger-

金手指B、鍍金GoldFinger-金手指

3.金顏色不良原因；添加劑補(bǔ)加過少；PH值偏高；鍍液受到Ni2+等金屬離子的污染。

處理方法：補(bǔ)充適量的添加劑；調(diào)整PH值；清除金屬污染，平時(shí)須注意防止污染的產(chǎn)生，特別是經(jīng)常發(fā)生的鎳離子污染。

4.板面金變色（金面顏色不良，特別是在潮濕的季節(jié)）原因：清洗及烘干不徹底；鍍金板存放在有腐蝕性的環(huán)境中。

處理方法：加強(qiáng)鍍金后清洗及烘干效果；鍍金板應(yīng)遠(yuǎn)離有腐蝕性的環(huán)境中保存。GoldFinger-

金手指3.金顏色不良GoldFinger-金手二、化學(xué)鎳金1.1制程流程 除油→水洗*2→微蝕→水洗*2→微蝕后浸→水洗*2→預(yù)浸→鈀活化→后浸→水洗*2→無電鎳→水洗*2→無電金→回收水洗→后處理水洗→干板

化學(xué)鎳金

二、化學(xué)鎳金

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳A、一般無電鎳分為“置換式”與“自我催化式”，其配方極多，但不論何者仍以高溫鍍層品質(zhì)較佳。B、鎳鹽為硫酸鎳。

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳C、還原劑有次磷酸鹽類（Hypophosphite)/甲醛（Formaldehyde）/氨（Hydrazine）/硼氬化合物（Borohydride）/硼氫化合物（AmineBorane）。D、絡(luò)合劑以檸檬酸鹽(Citrate)最常見。

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳E、槽液酸堿度需調(diào)整控制，傳統(tǒng)使用氨水（Amonia），也有配方使用三乙醇氨（TriethanolAmine），除可調(diào)整PH值及比氨水在高溫下穩(wěn)定外，同時(shí)具有與檸檬酸鈉結(jié)合共為鎳金屬絡(luò)合劑，使鎳可順利有效地沉積于鍍件上。F、還原劑為次磷酸二氫鈉，除了可降低污染問題，其所含的磷對鍍層品質(zhì)也有極大的影響

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

操作特性分析a.PH值的影響：控制范圍在4.8~5.3,PH太高會(huì)有混濁現(xiàn)象及分解發(fā)生，對磷含量及沉積速率有明顯影響。b.

溫度的影響：溫度對析出速率的影響很大，低于70℃反應(yīng)緩慢，高于95℃速率快而且無法控制，一般控制在80~90℃。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

操作特性分析c.組成濃度中檸檬酸鈉含量高，絡(luò)合劑濃度提高，沉積速率隨之下降，磷含量則隨絡(luò)合劑濃度增加而升高，三乙醇氨系統(tǒng)磷含量甚至可高到15.5%上下。d.還原劑次磷酸二氫鈉濃度增加，沉積速率隨之增加，但超過35g/l后槽液有分解現(xiàn)象，因此其濃度不可過高，過高反而有害。磷含量則和還原劑間沒有明確關(guān)系，因此一般濃度控制在30g/l左右較恰當(dāng)。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

操作特性分析e.三乙醇氨濃度會(huì)影響鍍層的磷含量及沉積速率，其濃度增加磷含量降低，沉積速度也變慢。它除了可以調(diào)整酸堿度外，也可作金屬絡(luò)合劑之用。f.由探討得知檸檬酸鈉濃度作適當(dāng)調(diào)整可有效改變鍍層磷含量。g.一般還原劑大致分為兩類： 次磷酸二氫鈉（NaH2PO2。H2O,SodiumHypophosphate）系列及硼氫化鈉（NaBH4,SodiumBorohydride）系列，硼氫化鈉價(jià)錢較貴，因此市面上多以次磷酸二氫鈉為主。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

主要反應(yīng)為： [H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]2-+2H(Cat)------------(1) Ni2++2H(Cat)→Ni+2H+-------------------------------(2) [H2PO2]-+H(Cat)→H2O+OH-+P-------------------(3) [H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]2-+H2-----------------(4)

由于銅面多呈現(xiàn)非活化性表面，為使其產(chǎn)生負(fù)電性以達(dá)到“啟鍍”之目的，銅面采取先長無電鈀的方式（鈀活化），反應(yīng)中有磷共析，故4~12%含磷量為常見。鎳量多時(shí)鍍層失去彈性、磁性、脆性，光澤增加，有利防銹，有利打線及焊接。

化學(xué)鎳金

主要反應(yīng)為：

化學(xué)鎳金

1.3無電金A、無電金分為“置換式鍍金”與“自我催化式鍍金”，前者就是所謂的“浸鍍金”(1mmersionGoldplating)，鍍層薄且底面鍍滿即停止；后者接受還原劑供應(yīng)電子，故可使鍍層繼續(xù)增厚無電金。B、反應(yīng)示性式為： 1） 還原半反應(yīng)式：Au++e-→AuO 氧化半反應(yīng)式：Red→Ox+e-

全反應(yīng)式：Au++Red→AuO+Ox

2） 置換機(jī)理：Ni+2Au(CN)2-→2Au+Ni2++CN-

化學(xué)鎳金

1.3無電金

化學(xué)鎳金

無電金C、化學(xué)鍍金配方除提供黃金來源的絡(luò)合物及促成還原的還原劑，還必須并用安定劑、緩沖劑及濕潤劑等才能發(fā)揮效用。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金D、化學(xué)金配方組成及功用：

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金E、化學(xué)金效率及品質(zhì)的改善，關(guān)鍵選用是選用還原劑，早期的甲醛到近期的硼氫化合物，其中以硼氫化鉀最普遍，效果也佳，若與其他種類還原劑并用效果更理想。

反應(yīng)式如后：還原半反應(yīng)式：Au(CN)2-+e-→AuO+2CN-:氧化半反應(yīng)式：BH4-+H2O→BH3OH-+H2

BH3OH-+3OH-→BO2-+3/2H2+2H2O+3e-

全反應(yīng)式：BH3OH-+3Au(CN)2-+3OH-→BO2-+3/2H2+2H2O+3AuO+6CN-

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金F、鍍層之沉積速率隨PH值的升高而降低，隨還原劑濃度和槽溫提高而提升，隨氰化鉀濃度增加而降低。G、操作溫度多為85℃左右，對材料安定性是一大考驗(yàn)。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金H、細(xì)線路底材上若發(fā)生橫向成長可能產(chǎn)生短路的危險(xiǎn)（滲鍍）。I、薄金易有疏孔，它直接沉積在化學(xué)鎳的基體上。K、當(dāng)鍍鎳層全部被金覆蓋后，反應(yīng)即停止，孔隙下的鎳?yán)^續(xù)反應(yīng)，但反應(yīng)速度慢，直至完全停止。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

a.漏鍍(Skip) 原因：體系活性不夠；銅面被鉛錫殘?jiān)任廴?。處理方法：提高體系活性；將銅板過水平微蝕或磨板處理。

b.滲鍍

原因：體系活性過高；外界污染或前工序殘?jiān)?。處理方法：降低體系活性；將銅板過水平微蝕或磨板處理。

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析c.甩金 原因：鎳面鈍化；鎳缸或金缸雜質(zhì)多；金缸PH值失調(diào)。處理方法：避免鎳面鈍化（如水洗時(shí)間不可過長等）；雜質(zhì)過高則換新缸處理；調(diào)整金缸PH值至合適值。d.甩鎳 原因：活化后鈀層鈍化；鎳缸加速劑失調(diào)；銅面污染。處理方法：避免鈀層鈍化；用拖缸板消耗多余的加速劑；將生產(chǎn)板過水平微蝕或磨板處理。

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析e.孔壁上金 原因：沉銅殘鈀太多；D/F穿菲林。處理方法：水平毒化處理；D/F避免穿菲林。f.金面顏色不良 原因：金缸穩(wěn)定劑過多；金厚不夠。處理方法：停加穩(wěn)定劑；采用升高金缸溫度等方式使金厚足夠。

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

化學(xué)鎳金

1.5制程重點(diǎn)A、酸性除油： 為防止鈀沉積時(shí)向橫向擴(kuò)散，初期使用檸檬酸系清潔劑，后因綠油有疏水性，且酸性清潔劑效果又較佳，同時(shí)為防止酸性清潔劑可造成的銅面鈍化，故采用非離子性清潔劑，以容易清洗為所求。作用在于去除銅面輕度油脂、氧化物等，清潔銅面，增加潤濕效果。B、微蝕： 其目的在于去除氧化層獲得新鮮銅面，同時(shí)達(dá)到絕對粗度約0.5-1.0μm之銅面，使得鍍鎳金后仍能獲得相當(dāng)粗度，此結(jié)果有助打線時(shí)之拉力。配槽以NPS100g/l加少量硫酸，以提高蝕刻效率。

化學(xué)鎳金

1.5制程重點(diǎn)

化學(xué)鎳金

C、預(yù)浸： 作用在于去除銅面的輕微氧化物薄膜，確保以一個(gè)無氧化的銅面進(jìn)入活化缸，維持活化液的穩(wěn)定，避免其受到前面步驟中帶過來的雜質(zhì)的污染，以及維持活化缸PH值的相對平衡。為一硫酸型預(yù)浸溶液，溶液中除沒有鈀成分外，其他成分和其后步驟（活化）中的溶液組分相同。

化學(xué)鎳金

C、預(yù)浸：

化學(xué)鎳金

D、銅面活化處理 鈀約50ppm，操作溫度約25℃，1.5~2.5分鐘，由于氯化鈀對銅面鈍化比硫化鈀為快，為得到較好的鎳銅結(jié)合力，自然是硫化鈀較適當(dāng)。由于鈀作用同時(shí)會(huì)有少量Cu+產(chǎn)生，它可能還原成Cu，也可能氧化成Cu++，若成為銅原子沉積會(huì)影響鈀還原。為使鈀還原順利，可有少量吹氣攪拌，促使亞銅離子氧化并釋放出電子以還原鈀，完成無電鎳沉積的動(dòng)作。

鈀層的形成是通過“置換反應(yīng)”，在銅面上形成一薄鈀層，在其后的無電鎳中起到催化的作用，促進(jìn)鎳層的形成。鈀層沉積的好壞直接影響到鎳層的形成，從而影響到產(chǎn)品品質(zhì)，如常見的問題滲金、Skip，都與活化好壞有關(guān)。

化學(xué)鎳金

D、銅面活化處理

化學(xué)鎳金

影響鈀層形成的因素主要有溫度、濃度及重金屬離子的污染，如鈀缸受到重金屬離子的污染，則沉鈀效果會(huì)受到很大影響。

E、活化后水洗 為防止鎳層擴(kuò)散，去除線路間之殘鈀至為重要，除強(qiáng)烈水洗外，常用稀硫酸浸漬以轉(zhuǎn)化死角的硫化鈀，防止鎳的擴(kuò)散。為促進(jìn)鎳的還原，熱水預(yù)浸將有助于成長及均勻性，其想法在于提高活性，使大小面積及高低電壓差皆因提高活性而使差異變小，以達(dá)到均一的目的，后浸的作用則在于去除基材上及Undercut內(nèi)殘余的鈀，防止?jié)B鍍的產(chǎn)生。

化學(xué)鎳金

影響鈀層形成的因素主要有溫度、濃度及重金屬離子的污染F、無電鎳 操作溫度85±5℃，pH-4.8~5.3，鎳濃度約為5.5~6.5g/l間，槽中應(yīng)保持鎳濃度低于6.5g/l，否則有氫氧化鎳沉淀的可能。若低于5.5g/l則鍍速減慢，正常析出應(yīng)以15μm/Hr，Bathloading則應(yīng)保持約（0.5~1.5)dm2/1，鍍液以6g/l為標(biāo)準(zhǔn)，鎳量經(jīng)過5個(gè)Turnover即須更換，否則析出鎳的品質(zhì)會(huì)變差。鎳槽可以316不銹鋼制作，槽體事先以50%硝酸鈍化，槽壁外加電解陽極以防止鎳沉漬，陰極可接于業(yè)通以0.2~0.4A/M2(0.018~0.037ASF)低電流，但須注意不能在作業(yè)區(qū)產(chǎn)生氣泡，否則代表電流太強(qiáng)或鎳鍍層太厚，必須硝槽。建浴操作應(yīng)維持在pH=4.8~5.3之間，可用氨水或H2SO4調(diào)整，pH高于5.3會(huì)出現(xiàn)混濁。鍍液老化，pH值操作范圍需逐漸提高，才能維持正常析出速度。因線路底部為死角，易留置反應(yīng)后所留的殘堿，因此對綠油可能產(chǎn)生不利影響，必須以加強(qiáng)攪拌及震動(dòng)使殘堿及氣泡去除。

化學(xué)鎳金

F、無電鎳

化學(xué)鎳金

G、無電鎳磷含量 一般無電鎳多以“次磷酸二氫鈉”為還原劑，故鍍層會(huì)含有約4~12%的磷量，且部分呈結(jié)晶狀。磷含量在6~8%含量則多數(shù)呈非結(jié)晶狀，當(dāng)高達(dá)12%以上則幾乎全呈非結(jié)晶組織。就打線而言，中磷含量及硬度在500~600HV最佳，焊錫性也以9%為最好。一般在添加至4MTO后析出的磷含量就會(huì)達(dá)到10%，應(yīng)考慮換槽，打線用鎳厚度應(yīng)在130μ"以上。H、無電金 以檸檬酸為絡(luò)合劑的化學(xué)金槽，含金1.7~2.3g/l，槽體以PP為材質(zhì)。pH=4.5~5.5時(shí)可與鎳作用實(shí)行化學(xué)鍍金，pH值可用稀硫酸或氫氧化鉀調(diào)整之。

化學(xué)鎳金

G、無電鎳磷含量

化學(xué)鎳金

PCB_金手指和沉鍍金工藝詳解PCB_金手指和沉鍍金工藝詳解42GoldFinger-

金手指

一、金手指1.1制程目的金手指（GoldFinger，或稱EdgeConnector）設(shè)計(jì)的目的：藉由connector連接器的插接作為板對外連絡(luò)的出口，因此需要金手指制程。金的特性：它具有優(yōu)越的導(dǎo)電性、耐磨性、抗氧化性及減低接觸電阻。但金的成本極高，所以只應(yīng)用于金手指的局部鍍金或化學(xué)金，如bondingpad等。圖13.1是金手指插入連接器中的示意圖GoldFinger-金手指一、金手指圖GoldFinger-

金手指1.2制程流程 上板→磨板（微蝕）→水洗→活化→水洗→鍍鎳→水洗→活化→水洗→鍍金→金回收→水洗→風(fēng)干→下板A、步驟： 貼膠帶→轆膠帶→自動(dòng)鍍鎳金→撕膠帶→水洗吹干GoldFinger-金手指1.2制程流程

鍍液中輔助成分的作用

硼酸：起緩沖作用，可維持PH值的相對平衡，濃度為35~55g/l；氯化鎳：是一種陽極活化劑，可有效促進(jìn)陽極鎳角的溶解，避免陽極的鈍化；

光亮劑：可提高鍍層的光亮度，所使用的光亮劑為ACR-3010，控制范圍是25~35ml/l；

防針孔劑：可有效趕走停留在鍍層上的氫氣泡，防止針孔缺陷的產(chǎn)生。

光亮劑與防針孔劑的補(bǔ)加方法：以少加勤加為宜，一次性不要補(bǔ)加過多。GoldFinger-

金手指鍍液中輔助成分的作用GoldFinger-GoldFinger-

金手指

B、作業(yè)及注意事項(xiàng)

a.貼膠帶的目的

是讓板子僅露出欲鍍金手指之部分，其它則以膠帶貼住防鍍。貼膠帶是一細(xì)活，不允許有膠帶貼住金手指及離金手指太遠(yuǎn)現(xiàn)象，要防止在切除多余的膠帶時(shí)割傷板材，避免人為擦花。 操作時(shí)要留意所使用的膠帶不可有脫膠現(xiàn)象，以免銅面殘余膠漬。此步驟是最耗人力的，自動(dòng)貼膠帶機(jī)的上市，將會(huì)帶來工業(yè)的又一次革命。

轆膠帶的目的，是通過轆板機(jī)使膠帶與板面貼實(shí)，避免因膠帶未被壓實(shí)，在鍍鎳金時(shí)膠帶內(nèi)藏藥水造成藥水缸間的交叉污染。

GoldFinger-金手指B、作業(yè)及注意事GoldFinger-

金手指

b.磨板（微蝕）

除去板面的油污、氧化皮及綠油殘?jiān)峁┮粋€(gè)光鮮、微粗糙的銅面，增加銅層與待鍍鎳層的結(jié)合力。

c.活化的作用 去除銅面輕微氧化皮及防銅面再度氧化，使銅面更加光鮮潔凈，保持銅層或鎳層的活性，增強(qiáng)基體金屬與待鍍金屬間的結(jié)合力。

GoldFinger-金手指 b.磨板（微蝕）鍍鎳 作為金層與銅層之間的屏障，防止銅migration.為提高生產(chǎn)速率及節(jié)省金用量，現(xiàn)在幾乎都用輸送帶直立式進(jìn)行之自動(dòng)鍍鎳金設(shè)備，鍍液的主鹽是鎳含量甚高而鍍層應(yīng)力極低的氨基磺酸鎳（NickelSulfamateNi(NH2SO3)2。4H2O）。

機(jī)理—陰極：Ni2++2eNi2H++2eH2陽極：Ni-2eNi2+

GoldFinger-

金手指鍍鎳GoldFinger-金手指大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流鍍金 無固定的基本配方，除金鹽（PotassiumGoldCyanide金氰化鉀，簡稱PGC）以外，其余各種成分都是專密的。

目前不管酸性中性甚至堿性鍍金，所用的純金都是來自純度很高的金鹽，金鹽為純白色的結(jié)晶，不含結(jié)晶水，依結(jié)晶條件不同有大結(jié)晶及細(xì)小的結(jié)晶，前者在高濃度的PGC水溶液中緩慢而穩(wěn)定地自然形成，后者是快速冷卻并攪拌而得到的結(jié)晶，市場上多為后者。機(jī)理—陰極：Au(CN)2-+eAu+2CN-2H++2eH2陽極：2H2O-4eO2+4H+GoldFinger-

金手指鍍金GoldFinger-金手指酸性鍍金（PH=3.8~4.6） 使用非溶解性陽極，最廣泛使用的是鈦網(wǎng)上附著有白金，或鉭網(wǎng)（Tantalam）上附著白金層，后者較貴使用壽命也較長。自動(dòng)前進(jìn)溝槽式的自動(dòng)鍍金 把陽極放在溝槽的兩旁，由輸送 帶推動(dòng)板子進(jìn)行于槽中央，其電流的接通是由黃銅電刷（在槽上方輸送帶兩側(cè)）接觸板子上方突出槽外的線路所導(dǎo)入，只要板子進(jìn)鍍槽就立即接通電流。各鍍槽與水洗槽間皆有緩沖室并用橡膠軟墊隔絕，以降低dragin/out，減少藥水的流失，避免藥液缸的相互污染。

GoldFinger-

金手指GoldFinger-金手指

GoldFinger-

金手指h.酸性鍍金的陰極上因電流效率并不好，即使全新液也只有30~40%而已，且因逐漸老化及污染而降低到15%左右，故酸性鍍金鍍液的攪拌是非常重要的。在鍍金的過程中陰極上因電流效率降低而析出較多的氫氣，使鍍液中的氫離子減少，因而PH值有漸漸上升的情形，此種現(xiàn)象在鈷系或鎳系或二者并用之酸性鍍金制程中都會(huì)發(fā)生。當(dāng)PH值漸漸升高時(shí)鍍層中的鈷量或鎳量會(huì)降低，會(huì)影響鍍層的硬度甚至疏孔度，故須每日測其PH值。通常鍍液中都有大量的緩沖導(dǎo)電鹽類，故PH值不會(huì)發(fā)生較大的變化，除非有異常的情形發(fā)生。 GoldFinger-金手指h.酸性鍍金的j.金屬污染 鉛：對鈷系酸性鍍金而言，鉛是造成鍍層疏孔（pore）最直接的原因（剝錫鉛制程要注意），超出10ppm即有不良影響。

銅：是另一項(xiàng)容易帶入金槽的污染，到達(dá)100ppm時(shí)會(huì)造成鍍層應(yīng)力破壞，不過鍍液中的銅會(huì)逐漸被鍍在金層中，只要消除了帶入銅污染的來源，應(yīng)不會(huì)造成太大的害處。鐵污染達(dá)50ppm 時(shí)會(huì)造成疏孔，也需要加以處理。

GoldFinger-

金手指j.金屬污染GoldFinger-金手指C、金手指之品質(zhì)重點(diǎn)

a.厚度（Thickness）； b.硬度(Hardness)； c.疏孔度(porosity)；d.附著力(Adhesion)； e.外觀：針孔，凹陷，刮傷，燒焦等。GoldFinger-

金手指C、金手指之品質(zhì)重點(diǎn)GoldFinger-金手指1.3工序常見問題分析A、鍍鎳

1.鍍層起泡、起皮（鎳層與銅層分離） 原因：鍍前處理不良；鍍液中途斷電時(shí)間太長；鍍液有機(jī)污染；鎳缸溫度太低。處理方法：改善前處理效果；檢查設(shè)備；對鎳缸進(jìn)行碳處理；將溫度提高到正常值。

2.鍍層針孔、麻點(diǎn) 原因：潤濕劑不夠；有機(jī)污染；鍍前處理不良（電鍍銅針孔）。處理方法：補(bǔ)充潤濕劑；對鍍液進(jìn)行碳處理；改善鍍前處理效果，前工序控制針孔缺陷。GoldFinger-

金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指

1.3工序常見問題分析

3.鍍層燒焦 原因：溫度過低；電流密度過高；鎳離子濃度過低；硼酸濃度過低；PH值過高。

處理方法：升高溫度或降低電流；升高鎳離子濃度；補(bǔ)加硼酸；調(diào)整PH值。

4.陽極鈍化 原因：陽極活化劑不夠；陽極面積過小。

處理方法：補(bǔ)加陽極活化劑；增大陽極面積。GoldFinger-

金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指1.3工序常見問題分析5.顏色不良 原因：底銅處理不良；鍍液受到Cu2+、Zn2+等金屬離子污染；PH值過高；鎳光劑含量不足。

處理方法：加強(qiáng)底銅處理效果；小電流進(jìn)行電解處理，去除金屬雜質(zhì)的污染；調(diào)整PH值；調(diào)整鎳光劑的含量。6.鍍層脆性大，可焊性差原因：重金屬污染；有機(jī)污染；PH值過高；添加劑不足。處理方法：小電流拖缸處理；對鎳缸進(jìn)行碳處理；調(diào)整PH值；補(bǔ)充適量添加劑。

GoldFinger-

金手指1.3工序常見問題分析GoldFinger-金手指B、鍍金

1.高電流區(qū)燒焦 原因：金濃度不夠；比重太低；攪拌不夠；鍍金液被鎳銅污染。

處理方法：補(bǔ)加金鹽；調(diào)高比重；加強(qiáng)攪拌；清除金屬污染。

2.鍍層結(jié)合力不良 原因：銅與鎳結(jié)合力不良；鎳與金結(jié)合不良；鍍鎳金前清洗處理不良；鍍鎳層應(yīng)力大。

處理方法：注意鍍鎳前銅處理效果；注意鍍金前鎳處理效果；加強(qiáng)鍍前處理效果；凈化鍍液，對鎳缸進(jìn)行拖缸或碳處理。GoldFinger-

金手指B、鍍金GoldFinger-金手指

3.金顏色不良原因；添加劑補(bǔ)加過少；PH值偏高；鍍液受到Ni2+等金屬離子的污染。

處理方法：補(bǔ)充適量的添加劑；調(diào)整PH值；清除金屬污染，平時(shí)須注意防止污染的產(chǎn)生，特別是經(jīng)常發(fā)生的鎳離子污染。

4.板面金變色（金面顏色不良，特別是在潮濕的季節(jié)）原因：清洗及烘干不徹底；鍍金板存放在有腐蝕性的環(huán)境中。

處理方法：加強(qiáng)鍍金后清洗及烘干效果；鍍金板應(yīng)遠(yuǎn)離有腐蝕性的環(huán)境中保存。GoldFinger-

金手指3.金顏色不良GoldFinger-金手二、化學(xué)鎳金1.1制程流程 除油→水洗*2→微蝕→水洗*2→微蝕后浸→水洗*2→預(yù)浸→鈀活化→后浸→水洗*2→無電鎳→水洗*2→無電金→回收水洗→后處理水洗→干板

化學(xué)鎳金

二、化學(xué)鎳金

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳A、一般無電鎳分為“置換式”與“自我催化式”，其配方極多，但不論何者仍以高溫鍍層品質(zhì)較佳。B、鎳鹽為硫酸鎳。

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳C、還原劑有次磷酸鹽類（Hypophosphite)/甲醛（Formaldehyde）/氨（Hydrazine）/硼氬化合物（Borohydride）/硼氫化合物（AmineBorane）。D、絡(luò)合劑以檸檬酸鹽(Citrate)最常見。

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳E、槽液酸堿度需調(diào)整控制，傳統(tǒng)使用氨水（Amonia），也有配方使用三乙醇氨（TriethanolAmine），除可調(diào)整PH值及比氨水在高溫下穩(wěn)定外，同時(shí)具有與檸檬酸鈉結(jié)合共為鎳金屬絡(luò)合劑，使鎳可順利有效地沉積于鍍件上。F、還原劑為次磷酸二氫鈉，除了可降低污染問題，其所含的磷對鍍層品質(zhì)也有極大的影響

化學(xué)鎳金

1.2無電鎳

化學(xué)鎳金

操作特性分析a.PH值的影響：控制范圍在4.8~5.3,PH太高會(huì)有混濁現(xiàn)象及分解發(fā)生，對磷含量及沉積速率有明顯影響。b.

溫度的影響：溫度對析出速率的影響很大，低于70℃反應(yīng)緩慢，高于95℃速率快而且無法控制，一般控制在80~90℃。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

操作特性分析c.組成濃度中檸檬酸鈉含量高，絡(luò)合劑濃度提高，沉積速率隨之下降，磷含量則隨絡(luò)合劑濃度增加而升高，三乙醇氨系統(tǒng)磷含量甚至可高到15.5%上下。d.還原劑次磷酸二氫鈉濃度增加，沉積速率隨之增加，但超過35g/l后槽液有分解現(xiàn)象，因此其濃度不可過高，過高反而有害。磷含量則和還原劑間沒有明確關(guān)系，因此一般濃度控制在30g/l左右較恰當(dāng)。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

操作特性分析e.三乙醇氨濃度會(huì)影響鍍層的磷含量及沉積速率，其濃度增加磷含量降低，沉積速度也變慢。它除了可以調(diào)整酸堿度外，也可作金屬絡(luò)合劑之用。f.由探討得知檸檬酸鈉濃度作適當(dāng)調(diào)整可有效改變鍍層磷含量。g.一般還原劑大致分為兩類： 次磷酸二氫鈉（NaH2PO2。H2O,SodiumHypophosphate）系列及硼氫化鈉（NaBH4,SodiumBorohydride）系列，硼氫化鈉價(jià)錢較貴，因此市面上多以次磷酸二氫鈉為主。

化學(xué)鎳金

操作特性分析

化學(xué)鎳金

主要反應(yīng)為： [H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]2-+2H(Cat)------------(1) Ni2++2H(Cat)→Ni+2H+-------------------------------(2) [H2PO2]-+H(Cat)→H2O+OH-+P-------------------(3) [H2PO2]-+H2O→H++[HPO3]2-+H2-----------------(4)

由于銅面多呈現(xiàn)非活化性表面，為使其產(chǎn)生負(fù)電性以達(dá)到“啟鍍”之目的，銅面采取先長無電鈀的方式（鈀活化），反應(yīng)中有磷共析，故4~12%含磷量為常見。鎳量多時(shí)鍍層失去彈性、磁性、脆性，光澤增加，有利防銹，有利打線及焊接。

化學(xué)鎳金

主要反應(yīng)為：

化學(xué)鎳金

1.3無電金A、無電金分為“置換式鍍金”與“自我催化式鍍金”，前者就是所謂的“浸鍍金”(1mmersionGoldplating)，鍍層薄且底面鍍滿即停止；后者接受還原劑供應(yīng)電子，故可使鍍層繼續(xù)增厚無電金。B、反應(yīng)示性式為： 1） 還原半反應(yīng)式：Au++e-→AuO 氧化半反應(yīng)式：Red→Ox+e-

全反應(yīng)式：Au++Red→AuO+Ox

2） 置換機(jī)理：Ni+2Au(CN)2-→2Au+Ni2++CN-

化學(xué)鎳金

1.3無電金

化學(xué)鎳金

無電金C、化學(xué)鍍金配方除提供黃金來源的絡(luò)合物及促成還原的還原劑，還必須并用安定劑、緩沖劑及濕潤劑等才能發(fā)揮效用。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金D、化學(xué)金配方組成及功用：

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金E、化學(xué)金效率及品質(zhì)的改善，關(guān)鍵選用是選用還原劑，早期的甲醛到近期的硼氫化合物，其中以硼氫化鉀最普遍，效果也佳，若與其他種類還原劑并用效果更理想。

反應(yīng)式如后：還原半反應(yīng)式：Au(CN)2-+e-→AuO+2CN-:氧化半反應(yīng)式：BH4-+H2O→BH3OH-+H2

BH3OH-+3OH-→BO2-+3/2H2+2H2O+3e-

全反應(yīng)式：BH3OH-+3Au(CN)2-+3OH-→BO2-+3/2H2+2H2O+3AuO+6CN-

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金F、鍍層之沉積速率隨PH值的升高而降低，隨還原劑濃度和槽溫提高而提升，隨氰化鉀濃度增加而降低。G、操作溫度多為85℃左右，對材料安定性是一大考驗(yàn)。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

無電金H、細(xì)線路底材上若發(fā)生橫向成長可能產(chǎn)生短路的危險(xiǎn)（滲鍍）。I、薄金易有疏孔，它直接沉積在化學(xué)鎳的基體上。K、當(dāng)鍍鎳層全部被金覆蓋后，反應(yīng)即停止，孔隙下的鎳?yán)^續(xù)反應(yīng)，但反應(yīng)速度慢，直至完全停止。

化學(xué)鎳金

無電金

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

a.漏鍍(Skip) 原因：體系活性不夠；銅面被鉛錫殘?jiān)任廴?。處理方法：提高體系活性；將銅板過水平微蝕或磨板處理。

b.滲鍍

原因：體系活性過高；外界污染或前工序殘?jiān)?。處理方法：降低體系活性；將銅板過水平微蝕或磨板處理。

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析c.甩金 原因：鎳面鈍化；鎳缸或金缸雜質(zhì)多；金缸PH值失調(diào)。處理方法：避免鎳面鈍化（如水洗時(shí)間不可過長等）；雜質(zhì)過高則換新缸處理；調(diào)整金缸PH值至合適值。d.甩鎳 原因：活化后鈀層鈍化；鎳缸加速劑失調(diào)；銅面污染。處理方法：避免鈀層鈍化；用拖缸板消耗多余的加速劑；將生產(chǎn)板過水平微蝕或磨板處理。

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析

化學(xué)鎳金

1.4常見問題分析e.孔壁上金 原因：沉銅殘鈀太多；D/F穿菲林。處理方法：水平毒化處理；D/F避免穿菲林。f.金面顏色不良 原因：金缸穩(wěn)定劑過多；金厚不夠。處理方法：停加穩(wěn)定劑；采用升高金缸溫度等方式使金厚足夠。

化學(xué)鎳