45.清洁环保的柠檬酸金钾用于高纯度可焊性金工艺

清洁环保的柠檬酸金钾用于高纯度可焊性金工艺
成都宏明双新科技股份有限公司张荣光
成都华诚微电子有限公司周大龙
摘要：电镀金工艺：分氰化和无氰两大类。

氰化镀金溶液以氰化亚金钾为主盐，无氰镀金溶液以氯化金为主盐的亚硫酸镀金。

本文介绍用柠檬酸金钾替代氰化亚金钾的镀金工艺和纯金镀层的性能特点。

关键词：微波集成图形镀金、金线键合力、共晶焊接、柠檬酸金钾。

1.前言：
随着现代电子工业和航天高科技尖端产品的研发。

贵金属电镀中，以镀金广泛应用于连接器端子、印制板、半导体、微波电子等零部件中。

陶瓷微波集成图形15微米的高精密线路。

要求极低的接触电阻（小于0.3毫欧），耐400摄氏度高温，和高可靠的金线键合力度及共晶焊接强度。

大多镀导电性良好和表面平整的4微米以上纯金镀层。

本文介绍三门峡恒生科技公司生产的无游离氰柠檬酸金替代氰化亚金钾为主盐，在市售微性酸（PH值为5.5-6.5）高纯度（纯度为99.99%）的镀金工艺应用。

经过1年多生产实践，无论是在使用或是放置都是稳定的。

不会自发分解析出金，其纯金镀层性能测试结果：能满足美国军用标MIL-STD-883E-2011要求。

产品经用户使用测试，柠檬酸金盐电镀高纯度可焊性金层外观，比亚硫酸盐镀纯金层，均匀致密，无色斑，柠檬黄色，金线键合力度经高低温循环后稳定，
与载体焊接牢固无空穴。

用户也用该工艺产品取代了亚硫酸盐镀金产品
2. 柠檬酸金电镀高纯度可焊性金工艺。

2.1.微波集成图形镀金工艺流程：
基材（陶瓷片真空镀金层）--去油--清洗--贴膜--图形制板（集成图形线路镀金）--去膜--腐蚀--检验
2.2.工艺配方及操作条件：
金含量（用51%柠檬酸金盐）：6-10g/l
市售940开缸剂：600ml/l
PH值： 5.5-6.5
温度：55-70 C
波美比重：Be 13-20Be
阴极电流密度DK/dm2 0.2-1.0 A/dm2
阳极板：铂金钛网
阳极及阴极面积比例：4：1
阴极移动和搅拌：连续过度
沉稳速度：mg/A min 110-120mg/A mim 在0.4A/dm2镀1微米厚所需时间4-5min
2.3.镀金溶液的配制方法（略）
2.4.镀金溶液的维护调整（略）
3. 镀金溶液性能试验。

柠檬酸金盐镀高纯度可焊性金的工艺是借用市售成熟的840高纯度可焊性镀金的工艺配方及操作条件。

将柠檬酸金盐替代氰化亚金钾。

其镀金溶液的性能
试验。

3.1.霍尔（Hull）槽试验：
3.1.1.霍尔（Hull）槽用267毫升。

试片为铜合金镀镍，试片尺寸为（100*70*0.1）mm，镀金溶液为250ml。

（840开缸剂600ml/l，金含量8g/l）
3.1.2.霍尔（HuLL）槽试验条件，镀金溶液波美比重，13Be，PH值6.2，温度65 C，1A/min，中速搅拌。

3.1.3阴极试片镀金层外观
A，霍尓槽試片外覌照片图；
+
B，霍尓槽試片电流范围
、‧戋ト‧火‧
0.05 A/dm2 3.0 A/dm2
C，结论：
A）。

阴极试片金层外观在高端12mm处金层粗糙，其余为柠檬淡黄色。

B) .电流范围0.05-3.0 A/dm2
C),与氰化亚金钾主盐试片的电流范围一致其颜色柠檬淡黃色。

3.1.
4.镀金溶液深镀能力试验。

用直径为10长100mm的薄壁铜管试验，在2000ml烧杯的镀金溶液中将管状垂直悬挂并平行于两阴极间，电流0.4 A/dm2，电镀10分钟，中速搅拌，工艺配方同霍尔槽镀液。

结论：剖开管状，内腔全镀上金层。

3.1.5.镀金溶液的稳定性和可调性。

经过1年多实践，用柠檬酸金盐替代氰化亚金钾配成市售的840微酸性（PH 值为5.5-6.5）高纯度可焊性镀金溶液。

不论是使用或是放置时都稳定。

不会自发分解析出金。

但是，随着电镀金含量消耗，添加柠檬酸金鉀和PH值调整盐的添加调整后，镀金溶液的波美比重会逐渐上升。

而不影响镀金层质量。

镀金溶液的波美比重超过20Be以上。

可将镀金溶液自然冷却后会有磷酸盐，柠檬酸盐等混合晶体析出。

将镀金溶液过滤后，测试镀金溶液金含量未损失，波美比重降低后，经重新调整做霍尔槽便正常。

4 高纯度可焊性镀金层的性能测试。

4.1.外观：附两种工艺的产品显微照片图（200倍显傚
图一柠檬酸金盐镀金产品图二亚硫酸盐镀金产品
结论; 柠檬酸金盐镀金产品纯金层为柠檬淡黄色，镀层均匀细致，致密，无瘤子，无色斑。

亚硫酸盐镀金产品金层为金黃色，结晶粗，有较多瘤子。

4.2.镀金层厚度：4微米。

用重量法和显微切片法
4.3.高温性能：附高溫前后照片图（200倍显微镜）
图一高温前图二高温后无変色起泡
恒温烘箱420 C ，烘烤30分钟，用40倍和200倍显微镜观察，无起泡和变色现象。

4.4.镀金层结合强度测试：
A.陶瓷微波镀金电路状态：最小导线宽度15微米，最大导线宽度1mm。

B.测试方法：使用胶粘膜（3M）粘贴电路，机械方法分离。

C.测试结果：用60倍显微镜目测，镀金层完好无脱落，且电路无塑性变形。

4.5.金线键合力度拉扯测验：（Wire PullTesting）
A. 金线键合条件：使用WEST BONB锲键合机（Wedge bonding）。

线径0.7MIL （18um金线。

B .测试：在金线键合后和高低温循环后，两状态下测试金线键合力度，测试30点拉力，测试数据统计如
结果：满足美国军用标准MIL-STD-883E-2011 技术要求。

4.6.共晶焊接：使用金锡和金锗焊料进行共晶焊接：镀金面具有良好的浸润性，与截体焊接牢固无空穴。

5. 结论。

5.1.清洁环保的柠檬酸金钾替代氰化亜金钾的镀金工艺.需用成熟的市售镀金开缸剂及其添加剂等配套使用；
5.2.该金盐与有毒氰化亜金钾工艺的镀金层性能基本一致;
5.3.柠檬酸金钾镀金溶液生产的稳定性，經使用1年多來，镀金质量穏定，镀金溶液也未发生混浊変色现象，柠檬酸金钾也未分解折出金沉淀。

但柠檬酸金钾镀金工艺用于工业生产年限有限,,还有待不断摸索总结.
5.4.柠檬酸金钾工艺,因清诘环保,減少对环境的氰化物污染和危險物品的安全使用管理.
2009.12.30.成都。