沉镍金制作流程(精)
浅谈沉镍金工艺
一，引言自1997年以来，化学镍金工艺在国内得到迅速推广，这得益于化学镍金工艺本身所带来种种优点。
由于化学镍金板镍金层的分散性好、有良好的焊接及多次焊接性能、良好的打线（Bonding,TS Bond或U Bond）性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。
因此，与热风整平、有机保焊膜（OSP）等PCB表面处理工艺相比，化学镍金镀层可满足更多种组装要求，具有可焊接、可接触导通、可打线、可散热等功能，同时其板面平整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路、细小焊盘的锡膏熔焊，能较好地用于COB及BGA的制作。
化学镍金板可用于并能满足到移动电话、寻呼机、计算机、笔记型电脑、IC 卡、电子字典等诸多电子工业。
而随着这些行业持久、迅猛的发展，化学镍金工艺亦将得到更多的应用与发展机会。
化学镍金工艺，准确的说法应为化镍浸金工艺（Electro-less Nickel and Immersion Gold Pro-cess,即ENIG）,但现在在业界有多种叫法，除”化学镍金”、”化镍浸金”外，尚有”无电镍金”、”沉镍金”。
国内PCB行业多用”沉镍金”一词来谈论这一工艺，因而在本文中，我们也将用”沉镍金”来表述化镍浸金。
二，沉镍金原理概述沉镍金工艺的原理，实际上反而从”化镍浸金”一词中能够较容易地被我们所理解。
即其中镍层的生成是自催化型的氧化-还原反应，在镀层的形成过程中，无需外加电流，只靠高温（880C左右）槽液中还原剂的作用，即可在已活化的铜表面反应析出镍镀层，而金镀层的生成，则是典型的置换反应。
当PCB板进入金槽时，由于镍的活性较金大，因而发生置换反应，镍镀层表面逐渐被金所覆盖。
以下简单介绍一个沉镍金的反应过程：1，沉镍的化学反应：关于沉镍的反应机理，曾有多篇文章提及。
其过程基本上用一个反应式即可表达：在上述各反应式中，可看到一个自催化氧化-还原反应的典型模式。
而在上述各反应中，需要注意的是反应⑤⑥，从中我们可看到有单体磷的生成，在沉镍过程中，此单体磷亦会一并沉于镍层中，因而，事实上的沉镍层，是磷镍构成。
PCB沉金工艺介绍
化学镍药水的分类：
按操作温度分可将镀液分成高温镀液（85950C）、中温镀液（65-750C）、低温 镀液（500C）以下
按其使用的还原剂又可大致分为次磷酸盐 型、硼氢化物型、肼型、胺基硼烷型4种。
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按pH值分又可将其分为酸性镀液和碱性镀 液； 最常用的是次磷酸盐为还原剂的酸性高温 化学镀镍液，常称为普通化学镀镍液。
1.5 ±0.5min
搅拌:摆动及药液循环搅拌或空气打气
槽材质:PVC或PP
加热器:石英或铁弗龙加热器
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铜浓度控制：
由于Cu2+对微蚀速率影响较大，通 常须将Cu2+的浓度控制在5-25g/l， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+浓 度。
通常情况，不采用调节药水浓度或 升高温度来弥补因时间不足而引起的镍 厚不足，一定要根据客户镍层要求来设 置适当的镀镍时间。否则，可能引起活 性不稳定，会造成许多不良后果。
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C、浓度： 不同供应商之不同系列药水，
其浓度控制范围各不相同。由于化 学镀镍的本身特点，其动态平衡的 控制难度远远大于化学镀铜，其控 制范围很窄则可说明这一点。因此， 尽可能使用自动补料器来控制药水 浓度，手动补料是很难保证每一个 制板的良品率。
• B、随着NaH2PO2和NiSO4浓度的增加， 沉积速度逐渐提高，而后趋于稳定或稍 有降低。但此时溶液的稳定性下降;
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•C、化学镀镍层的厚度一般控制4~5μm， 最少要大于2.5μm厚的镍磷层才能起到 有效的阻挡层作用,防止铜的迁移,以免渗 出金面,氧化后导致导电性不良;
•D、镀覆PCB的装载量（裸铜面）应适 中，以0.1~0.5dm2/L为宜。负载太大会导 致镍缸活性逐渐升高，甚至导致反应失 控，造成严重后果；负载太低会导致镍 缸活性逐渐降低，造成漏镀等问题。
化镍沉金作业办法
化镍沉金作业办法1.目的:本文件为化镍沉金线作业建立一份标准工作指示,使其规范标准化。
2.范围:本文件适用于制造部，品保部。
3.作业流程:3.1化金线全流程:抽检→化金前处理→入料→碱性脱脂→热水洗→水洗→水洗→酸性脱脂→热水洗→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→水洗→酸浸→水洗→水洗→水洗→交换站→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→后浸→纯水洗→纯水洗→热纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学金→回收→纯水洗→纯水洗→热水洗→下料→化金后清洗4.生产作业与作业条件4.1 上架4.1.1 薄板确实注意板弯及黏板状况，以免造成不上镀4.2 碱性脱脂清洁段4.2.1 温度：50℃±3℃4.2.2 ACL-009浓度操作范围40～60ml/l，控制点50ml/l4.2.3 换槽频率：每周一次4.2.4 添加公式：〖（50-化验值）/1000〗×238=添加量4.3 酸性脱脂清洁段4.3.1 温度：50℃±3℃4.3.2 ACL-007浓度操作范围80～120ml/l，控制点100ml/l4.3.3 换槽频率：每周一次4.3.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.4 微蚀4.4.1 温度30℃±3℃4.4.2 SPS浓度操作范围80～120g/l，控制点100g/l4.4.3 换槽频率：每周三次或Cu〉20g/l4.4.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.5 活化4.5.1 温度：25℃±3℃4.5.2 KAT-450浓度操作范围80～120ml/l，控制点100ml/l4.5.3 换槽频率：Cu〉100ppm4.5.4 添加公式：〖（100-化验值）/1000〗×238=添加量4.6 化学镍4.6.1 温度：80℃±2℃4.6.2 添加方式为自动添加4.6.3 浓度操作范围依MTO上升范围4.3～5.0g/l4.6.3.1 镍含量每上升0.5个MTO 镍标准值上升0.1g/l4.6.3.2 PH操作点4.6 操作范围4.4～4.84.6.3.3 SHP： Ni含量每上升1个MTO SHP上升1g/l4.6.3.4 添加公式:NPR-4A的添加量为:(4.5-化验值)X 682/100=添加量(L)其它主份的添加量按照如下比例添加:NPR-4A:NPR-4B:NPR-4C:NPR-4D=1:1:1:0.5 .当分析值与标准值偏差太大时或NPR-4A一次性的添加量大于4L时,则添加按照如下方式进行:NPR-4A:NPR-4M:NPR-4D=45:150:0.54.6.4 换槽频率：4.6.4.1 手动添加MTO值高于3.5以上，低于4.0以下时4.6.4.2 整流器定电压0.9V，电流值大于1.0以上时4.6.4.3 NPR-4D药水连续添加三次（每次500ml，亦即一小时内添加1500ml），镍层厚度依旧无法高于110μ时4.6.5 当班不生产必须将加热器切至OFF，以防止A，B，C，D，M剂挥发，造成镍槽A，B，C，D，M剂比例不对4.7.1 金槽4.7.1.1 温度：85℃±3℃4.7.1.2 TCL-61浓度操作范围160～240ml/l控制点200ml/l4.7.1.3 Au浓度操作范围1.0～3.0g/l操作点2.04.7.1.4 换槽频率：Ni含量超过900ppm或Cu含量超过8ppm即可换槽4.7.1.5 TCL-61-M5添加公式：〖（200-化验值）/1000〗×520=添加量4.7.1.6 Au添加公式：〖（2.0-化验值）/0.683〗×520=添加量4.7.1.7 PH调整方式：每调升0.1，添加氨水150ml；每调降0.1，添加柠檬酸150g4.7.2 槽液浓度调整：4.7.2.1 生产1000SF则各槽药水添加量如下：脱脂槽ACL-007=1.5L，微蚀槽SPS=3.0kg，活化槽KAT-450=3.5L（Cu含量〈19ppm〉、4.0L（Cu含量20～49ppm）、4.5L（Cu含量50～79ppm）金槽TCL-61=2.5L，Au=94g4.7.2.2 依照化验数据作适当德调整补充，控制点为其操作范围之中心值。
ENIG培训资料(沉镍浸金)
如果遇特殊情况停电时，活化槽以后的板要走 完全流程，活化前的板取出水洗即可。
如果停线不生产，需要将镍槽温度降低到65度， 并且将自动添加系统关闭。
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未重新开缸时： 挂5块（18“×24”）铜板或相当尺寸磨板后的 拖缸板，其后接着挂生产板，进入正常生产阶 段。 停产24小时以上重新开线时要延时 15min～ 30min，才能进入正常生产阶段。
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KunShan SuHang Circuit Board Co., Ltd.
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问题描述
原因
常见问题处理 解决方法
2、镍厚不足
1、PH太低
1、调高pH值
2、温度太低
2、提高温度
3、拖缸板不足够 3、拖缸
4、镍缸超过4MTO 4、更换镍缸
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常温
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4、预浸
工艺流程介绍
预浸作用： 1、保持铜面新鲜状态，无氧化物存在。 2、维持活化槽中的酸度. 参数控制：
主要项目 H2SO4 时间
工艺范围 10 – 30 ml/l
30“
沉镍金
B、 启动循环泵循环 2 小时以上或直到槽壁灰黑色沉积物完全去除为止（如有需要可加热至
40-50 度）
C、 排出硝酸液，并加水循环 10-20 分钟后，排放，至少更换两次以上。
D、 加纯水循环 10-20 分钟，并用 PH 试纸确认 PH 值在 4.5 以上，排放。如 PH 值未达到 4.5
以上则需要重复清洗
3、 酸洗 用于去除微蚀后铜面氧化物，增加与化学镍层的密着性。 操作条件：
硫酸（98%）
40-80ML/L
温度
室温
时间
1-3MIN
搅拌
摆动及循环搅拌
配制方法：
A、 加入纯水至槽体的 1/3
B、 加入硫酸
C、 充分搅拌到完全混合
D、 加纯水调整至液位
补充及更新：每一平米补充硫酸 2-5ML
每 1L 槽液处理 4-6 平米或铜含量达 2000PPM 时须换槽
2、 NAOH 溶液浸泡后洗净——3~5%NAOH 溶液加热至 50℃，4-6 小时循环后洗净 3、 加水至操作液位及升温——启动循环泵，管路试漏 4、 硝酸纯化——68%浓硝酸加水稀释 1 倍后，循环 2-3 小时，室温 12 小时以上浸渍 5、 水洗及中和——水洗 2 次以上，使用 PH 试纸确认 PH 为 4.5 以上 6、 最终杂质去除及纯水洗——干净吸水布料或无尘纸擦试过滤筒内洗净 7、 建浴 B、 挂架的洗净——用 3%硫酸浸渍 2 小时后洗净。 C、 金槽及各药液槽 1、 杂质去除及水洗 2、 3%NAOH 浸渍 4-8 小时后洗净 3、 加水后循环，管路试漏 4、 升温测试 5、 杂质去除，水洗 6、 3%硫酸循环 2 小时后，用纯水洗（金槽使用 20%柠檬酸） 7、 建浴
铜含量达 5PPM 或镍含量达 900PPM 时须更新
沉镍金流程
3
一、什么是化学镀
化学镀是在金属的催化作用 下，通过可控制的氧化还原 反应产生金属沉积的过程。
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化学镀应具备的条件：
1、氧化还原电位应显著低于金属 还原电位； 2、溶液不产生自发分解，催化时 才发生金属沉积； 3、PH值、温度可以调节镀覆速度； 4、具有自催化作用； 5、溶液有足够寿命。
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镀液成分：
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第二部分
沉镍金原理及工艺流程
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一、沉镍金原理 催化 化学镀镍 浸金
（一）、催化(活化) • 作用：为化学镍提供催化晶体 • 反应式：Pd2++Cu Pd+Cu2+
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(二)、化学镍 • 作用：在钯的催化作用下，Ni2+在NaH2PO2的还
原条件下沉积在裸铜表面。当镍沉积覆盖钯催 化晶体时，自催化反应将继续进行，直至达到 所需之镍层厚度。
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3、铜浓度控制：
由于Cu2+ 对微蚀速率影响较大， 通常须将Cu2+的浓度控制在5-25g/l， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+ 浓 度。
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4、逆流水洗：
由于带出的微蚀残液，会导致铜 面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀 后水质和流量以及浸泡时间都须特别 考 虑 。否 则 ，预 浸 缸会 产 生太 多 的 Cu2+ ，继而影响钯缸寿命。所以，在 条件允许的情况下（有足够的排缸）， 微蚀后二级逆流水洗，之后再加入5% 左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗后 进入预浸缸。
1、微蚀药剂组成：
过硫酸钠Na2S2O8 硫酸H2SO4 H 作用： 酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微 粗糙化，增加铜与化学镍层的密着性。 沉镍金生产也有使用硫酸双氧水或酸性 过硫酸钾微蚀液来进行的。
PCB沉金工艺介绍
镀液中镍离子浓度不宜过高，镀液中镍离子 过多会降低镀液的稳定性，容易形成粗糙的 镀层，甚至可能诱发镀液瞬时分解，继而析 出海绵状镍。镍离子与次磷酸盐浓度的最佳 摩尔比应在0.4左右 B、还原剂 化学镀镍的主要成分，它能提供还原镍离 子所需要的电子。 在一定范围内镍沉积的反应速度与次磷酸 盐的浓度成正比，因而次磷酸盐的浓度直 接影响着反应的沉积速率，
锌、铅、镉、锑及某些有机或无机含硫化合物 如硫脲以及三氯化钼都是化学镀镍的催化剂毒 物，如含量很少时，对镀液有一定的稳定作用， 但若含量过高会使镀液失效导致镍不能沉积出 来。
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镍沉积速度影响因素
A B 温度 PH值
CDΒιβλιοθήκη 缸老化度（正常生产时老化度以MTO来衡量）
主盐（NiSO4）浓度
E
F
•
还原剂（NaH2PO2) 浓度
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•E、镀液应连续过滤，以除去溶液中的 固体杂质。镀液加热时，必须要有空气 搅拌或连续循环系统，使被加热的镀液 迅速扩散开。当槽内壁镀有镍层时，应 及时用硝酸（1:3)褪除,适当时可考虑加 热,但不可超过50OC, 以免污染空气。 •F、镀液寿命一般控制在4MTO（即Ni离 子添补量累积达到4倍开缸量），超过此 限主要问题是镍厚不足。
其含义是：
在裸铜面进行化学镀镍，然后化学浸金。
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四、沉镍金工艺的目的
• 沉镍金工艺既能满足日益复杂的PCB装配、 焊接的要求，又比电镀镍金的成本低，同 时还能对导线的侧边进行有效的保护，防 止在使用过程中产生不良现象。 AU Ni CU
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五、沉镍金工艺的用途
化学镍金镀层集可焊接、可接触导通，可打线、 可散热等功能于一身，是 PCB 板面单一处理却具 有多用途的湿制程。 化学镍的厚度一般控制在 4-5μm，其不但对铜面进行有效保护，防止铜的 迁移，而且具备一定硬度和耐磨性能，同时拥有 良好的平整度。浸金的厚度一般控制在 0.050.1μm，其对镍面具有良好的保护作用，而且具 备很好的接触导通性能。
(完整版)沉镍金流程
达到所需之镍层厚度。
• 化学反应： Ni2+ +2H2PO2- +2H2O
Ni
+2HPO32-+4H++H2
• 副反应： 4H2PO2+2P+2H2O+H2
2HPO32-
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反应机理
• H2PO2- +H2O HPO32-+H++2H • Ni2++2H Ni+2H+ • H2PO2-+H OH-+P+H2O • H2PO2- + H2O HPO32-+H++H2
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2、操作条件：
Na2S2O8： H2SO4： Cu2+ ：
100±20g/l 20 ±10g/l 5~25g/l
温度：
30 ±2OC
时间：
1.5 ±0.5min
搅拌:摆动及药液循环搅拌或空气打气
槽材质:PVC或PP
加热器:石英或铁弗龙加热器
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3、铜浓度控制：
由于Cu2+对微蚀速率影响较大，通 常 须 将 Cu2+ 的 浓 度 控 制 在 5-25g/l ， 以保证微蚀速率处于0.5-1.5μm之间。 生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3 缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+浓 度。
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4、逆流水洗：
由于带出的微蚀残液，会导致铜 面在水洗过程中迅速氧化，所以微蚀 后水质和流量以及浸泡时间都须特别 考虑。否则，预浸缸会产生太多的 Cu2+，继而影响钯缸寿命。所以，在 条件允许的情况下（有足够的排缸）， 微蚀后二级逆流水洗，之后再加入5% 左右的硫酸浸洗，经二级逆流水洗后 进入预浸缸。
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沉镍金制作流程
一、简介:
通过化学反应在铜表面沉积较薄一层镍金、金层具有稳定的化学和电器特性,镀层具有优良的可焊性,耐蚀性等特点。
二、流程及作用:
(1沉金前处理:
①微蚀:除去烘烤绿油造成的铜面过度氧化物。
② 1200#磨刷幼磨:除去铜面杂物,清洁板面。
(2沉镍金流程:
上板→除油→Ⅱ级水洗→微蚀→→Ⅱ级水洗→酸洗→Ⅱ级水洗→预浸→活化→Ⅱ级水洗→后浸酸→Ⅰ级水洗→沉镍→Ⅱ级水洗→沉金→金回收→水洗→热水洗→下板
①除油:除去铜表面之轻度油脂及氧化物,使表面活化及清洁。
②微蚀:除去铜面氧化物及污染物,适度粗化铜面,增加镀层密着性、结
合力。
③预浸:保护活化药液。
④活化:使用离子钯溶液使表面铜活化,可以只在铜面上沉积而基材的
Pd化合物极易清洗,提供化学沉镍的启镀剂。
⑤化学镀镍:利用电子转移使溶液中的Ni2+还原在待镀铜面上而沉积出镍
金属:但同时会有P析出,Ni层实际为Ni/P合金,Ni层厚度一般为
100-200u〃。
⑥通过置换反应在新鲜镍面置换一层薄金,作为防止基体金属氧化和作为自身活化型镀金的底层,镍基体上覆盖一层金后金沉积就停止,所以厚
度有一定了限制,Au层厚度一般为1-3 u〃。
(3沉金后处理:
①草酸洗:除去金面氧化异物,,对金层疏孔处的镍底层作酸封孔处理,
增加其耐蚀性。
②抗氧化清洗:防止镀层氧化,使焊锡维持更长的寿命。
三、流程控制注意事项:
(1控制微蚀速率在0.6-0.8um,速率太低,镀层发亮,太高出现色差即
金色不良。
(2活化缸Cu2+浓度≤200PPM需更换,且后期易出现渗金。
(3Ni缸温度不可太高,药水高温对绿油攻击较大,易出现甩S/M问题,
槽液使用4.0MTD后需换槽。
(4金缸需控制Ni2+含量≤800PPM,Ni2+太高易出现金色不良及不上金问题。
四、常见问题介绍及处理方法:
(1漏镀:①活化浓度温度过低,浴老化或活化后水洗过久。
②镍缸浓度、温度、PH值太低,或有不以纯物混入,成份失调。
③绿油冲板不净,有残渣附着铜面,需煲板返印。
④退锡不净,或退锡前放置太久,前处理不能除去。
⑤绿油塞孔导致电势差,W/F工艺改为不塞孔。
(2渗金:①防止活化时间太长,药水老化(Cu2+≤200PPM
②加强活化后打气量,适当提高后浸酸浓度。
③降低Ni缸活性,对于部分较细线路板可安排于Ni缸前期生产。
④蚀刻沙滩太重,造成线隙过小。
⑤蚀板后孔处理效果不好,返做孔处理。
(3金色不良:
①防止W/F局板铜面氧化过度,加强微蚀磨板前处理。
②药水清洗不净,及时更换老化槽液,用H2SO4浸泡各级水洗缸。
③微蚀过度,调低微蚀速率。
④Au缸后期,Ni2+含量太高,及时更换金缸。
⑤大关位板铜面条件差,可用W/F前粗磨改善铜面。
(4金面氧化:
① Au受Cu2+污染,控制在5PPM以下;并加强药液循环过滤,防止不溶性杂物混入。
② Au层太薄,控制1u〃以上。
③ Au缸后回收水洗有机物污染严重,更换并用H2SO4浸泡。
④加强沉金洗板机酸洗、抗氧化、水洗、烘干效果。
控制洗板后存放环境温湿度、室温、湿度50%左右。
(5甩绿油:
①加强绿油局板效果:防止前处理磨板过重。
②独立线位油薄,易甩油,增加油厚。
③Ni缸温度太高成为保证Ni厚沉镍时间太长,调节Ni缸温度,且不可为保证Ni厚沉镍时间太长。
调节Ni缸湿度,且不可为保证Ni厚延时过久。
特殊要求板可作改流程处理。
④Ni缸药水本身对绿油攻击较大,或所用绿油本身耐攻击力小不适用于沉金板生产
五、返工返修流程:
(1停电或机械故障板返工时未过活化板取出过幼磨再正常沉金,活化后板先过孔处理,再幼磨、沉金。
(2漏镀轻微板作拖金处理,整板漏镀较大面积板过1200#幼磨,再酸洗、活化、沉镍10-15min,沉金、修理的色差较小,可UAI行板。
(3轻微渗金板用刀介修理,严重报废。
(4甩S/M板轻微VAI行板,严重需煲板、返印、返沉金。
六、特殊流程板:
(1BGA位塞孔板沉金易漏镀,改W/F工BGA位Via孔加挡油PAD做
通孔再正常沉金。
(2单面纸基板沉金易孔黑,沉金前需先过孔处理。
(3沉金加厚金手指板因Ni原要求都170u〃以上,需Ni缸延时两缸时间。