PCB化学镀镍金工艺介绍
化学镍金工艺讲座
化学镍金工艺讲座化学镍金工艺讲座一﹑概述化学镍金又叫沉镍金﹐业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold)又称为沉镍浸金。
PCB化学镍金是指在裸铜面上化学镀镍﹐然后化学浸金的一种可焊性表面涂覆工艺。
它既有良好的接触导通性﹐而且具有良好的装配焊接性能﹐同时它还可以同其它表面涂覆工艺配合使用。
随着日新月异的电子业的民展﹐化学镍金工艺所显出的作用越来越重要。
二﹑化学镍金工艺原理2.1 化学镍金催化原理2.1.1 催化作为化学镍金的沉积﹐必须在催化状态下﹐才能发生选择性沉积。
Ⅷ族元素及Au等许多金属都可以作为化学镍的催化晶体。
铜原子由于不具备化学镍沉积的催化晶种的特性﹐所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种。
2.1.2 钯活化剂PCB业界大都使用PdSO4或PdCl2作为化学镍前的活化剂在活化制程中﹐其化学反应如下﹕Pd2++Cu→Pd+Cu2+2.2 化学镍原理2.2.1 化学镍在钯(或其它催化晶体)的催化作用下﹐Ni2+被NaH2PO2还原沉积在裸铜表面。
当镍沉积覆盖钯催化晶体时﹐自催化反应将继续进行﹐直到达到所需要之镍层厚度。
2.2.2 化学反应在催化条件下﹐化学反应产生镍沉积的同时﹐不但伴随着P的析出﹐而且产生氢气的逸出。
主反应﹕Ni2＋+2H2PO2－+2H2O→Ni+2HPO32－+4H＋+H2↑副反应﹕4H2PO2－→2HPO32－-+2P+2 H2O+H22.2.3 反应机理H2PO2－+H2O→H＋+HPO32－+2HNi2＋+2H→Ni+2H＋H2PO2－+H→H2O+OH－+PH2PO2－+H2O→H＋+HPO32－+H2↑2.2.4 作用化学镍的厚度一般控制在3~5μm﹐其作用同金手指电镀镍一样﹐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。
在镀件浸金保护后﹐不但可以取代拨插不频繁的金手指用途(如计算机内存条)﹐同时还可以避免金手指附近连接导电处斜边时所遗留裸铜切口。
印制电路板(PCB)表面镀镍工艺(全面)
1概述镍,元素符号Ni,原子量58．7,密度8．88g/cm3,Ni2+的电化当量1．095g ／AH。
用于印制板的镍镀层分为半光亮镍(又称低应力镍或哑镍)和光亮镍两种。
主要作为板面镀金或插头镀金的底层,根据需要也可作为面层,镀层厚度按照IPC-6012(1996)标准规不低于2~2．5μm。
镍镀层应具有均匀细致,孔隙率低,延展性好等特点,而且低应力镍应具有宜于钎焊或压焊的功能。
2低应力镍2．1镀镍机理阴极:在阴极上,镀液中的镍离子获得电子沉积出镍原子,同时伴有少量氢气析出。
Ni2++2e+Ni0Ni2+／Ni=-0．25V2H++2e+H20202+／N2=-0.0V虽然Ni的标准电极电位很负,但由于氢的过电位以及镀液中镍离子的浓度、温度、pH等操作条件的影响,阴极上析出氢极少,这时镀液的电流效率可达98％以上。
只有当pH很低时,才会有大量氢气析出,此时阴极上无镍沉积。
阳极:普通镀镍使用可溶性镍阳极。
阳极的主反应为金属镍的电化学溶解:Ni-2e→Ni2+当阳极电流密度过高,电镀液中又缺乏阳极活化剂时,阳极将发生钝化并伴有氧气析出:2H2020e→02↑+4H+当镀液中有氯离子存在时,也可能发生析出氯气得反应:2C1--2e→C12↑阳极上金属镍电化学溶解使镍离子不断进入溶液,从而提供了阴极电沉积所需的镍离子。
但当阴极面积不够大或镀液中活化剂不够时,将导致阳极钝化而析出氧,生成的氧进步氧化阳极表面,生成棕色的Ni2020化膜。
2Ni+3[O]→Ni2O3由于阳极钝化,使电流密度降低,槽电压升高,电能损失增加。
当使用高速镀镍工艺时,阳极采用非溶性材料如:铂、钛上镀铂网或钛上镀钌网,也可以采用含硫的活性镍阳极。
2．2镀液配方及操作条件2．3镀液配制1)在备用槽中,用热去离子水溶解计量的硫酸镍、氯化镍和计量1/2的硼酸。
2)加热至55~60℃,加活性炭3g/L,搅拌2h,静置2h,过滤,将无炭粒的溶液转人已清洗干净的工作槽中。
化镍金生产流程及工艺简介
化镍金生产流程及工艺简介目前PCB业界流行的表面处理制程有喷锡、抗氧化（OSP）、电镍金、化镍金、化银、化锡等几种。
化镍金（ENIG=electroless nickel and immersion gold）制程主要应用于笔记本电脑主板、各种电脑内存条、声卡、显卡、路由器、手机板、数码相机主板、各种存储块以及摄相机等高难度线路板的制造。
化镍金制程优点1、表面平坦；2、可焊接，可打线；3、可接触导通；4、可散热（高温不氧化）；5、可耐多次回流焊。
几种PCB表面处理对比化镍金流程简介1、一般化镍金流程：水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板2、厚化金流程水平前处理→上料→除油→水洗→水洗→微蚀→水洗→水洗→酸洗→纯水洗→纯水洗→预浸→活化→纯水洗→纯水洗→纯水洗→化学镍→纯水洗→纯水洗→预浸金→厚化金→回收→纯水洗→纯水洗→下料→洗板→检板化镍金各工序原理及说明1、水平前处理通过水平前处理将铜面的过度氧化及污染，以机械法和化学法相结合的方法去除，协助清洁能力不太强的除油槽，使后续的沉镍金得以顺利进行。
常见的方法有微蚀+尼龙磨刷，微蚀+喷砂，纯微蚀水平前处理等等。
2、除油去除铜面轻微氧化及污染,降低槽液的表面张力,使药水在对象表面扩张,达到浸润的效果。
除油剂一般为有机酸型，容易滋生霉菌，保养时要注意槽壁的清洗。
由于含有界面活性剂，因此其后的第一道水洗不开打气或轻微开打气，槽液本身更无需空气搅拌，防止气泡过多不易清洗。
除油槽液要求充分的循环过滤，避免出现浑浊现象。
CuO +2 H+ →Cu2++ H2O3、微蚀去除铜面氧化，使铜表面微粗化，并化学镍层保持良好的结合力。
NaS2O8 + H2O → Na2SO4 + H2SO5H2SO5 + H2O → H2S O4 + H2O2H2O2 + Cu → CuO + H2OCuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O为了保持比较稳定的微蚀速率，溶液中的铜离子一般要求控制在3-20g/l，因此在配新槽时需要保留1/5-1/3的母液，或添加适量的硫酸铜。
化学镍金工艺探讨
∙化学镍金工艺探讨∙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。
目前尚无其它的工艺可与之抗衡。
但该制程不好做已时日已久，问题常常出现且不易重工，问题的解决须从源头开始。
对此，本人将工作过程中遇到的品质问题同业界前辈探讨一下。
首先从化学镍金的反应机理入手。
一、化镍镍盐：以硫酸镍为主，也有氯化镍、乙酸镍还原剂：次磷酸二氢钠，NaH2PO2反应机理：说明：①次磷酸二氢钠的次磷酸根离子水解并氧化成磷酸根，同时放出两个活性氢原子吸附在铜底钯面上。
②镍离子在活化钯面上迅速还原镀出镍金属。
③小部分次磷酸根在催化氢的刺激下，产生磷原子并沉积在镍层中。
④部分次磷酸根在催化环境下，自己也会氧化并生成氢气从镍面上向外冒出。
∙二、化金当PCB板面镀好镍层放入金槽后，其镍面即受到槽液的攻击而溶出镍离子，所抛出的两个电子被金氰离子获得而在镍面上沉积出金层。
反应机理：Ni→Ni2+2eAu(CN)2-+e→Au+2CN-由此可知，一个镍原子溶解可获得两个金原子的沉积，又因金层上有许多疏瓦，故表面虽已盖满了金层，但仍可让疏孔的镍面溶解而继续镀出金层，只是速度越来越慢而已。
其次，化学镍金各流程的管控。
一、前处理。
1．刷磨：使用高目数的尼龙刷（1000-1200目）对板面进行轻刷（刷磨电流2.0±0.2A）除去访垢和氧化物.在刷磨后接板时必须戴干净的手套避免接触成型线内的待镀区,以免后续做板出来后板面上有花斑。
2．去脂：去徐油脂及有机物，只能采用非离子型遥介面活性剂，仅具润湿效果而已，不能用太强的板子型活性剂，以防止防焊漆表面或基材上带有静电而上镍或损伤水性碱液显影的防焊漆而溶出碳份污染槽液。
3．微蚀：通常只咬铜30-40µm即可，如果发现有星点露铜现名象，很可能为湿膜制程之显影不洁或显影后水洗不净造成。
此时可适当延长微蚀时间以便除之。
4．酸洗：去除微蚀生成的铜盐。
PCB电镀镍金工艺介绍
PCB电镀镍金工艺介绍（一）深圳特区横岗镇坳背村太平电路科技厂李勇成一、PCB电镀镍工艺1、作用与特性P C B上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，也常用作面层。
对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点、触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。
当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。
哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊的要求，唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB，通常采用光镍/金镀层。
镍镀层厚度一般不低于2.5微米，通常采用4-5微米。
PCB低应力镍的淀积层，通常是用改性型的瓦特镍镀液和具有降低应力作用的添加剂的一些氨基磺酸镍镀液来镀制。
我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍（也称低应力镍或半光亮镍），通常要求镀层均匀细致，孔隙率低，应力低，延展性好的特点。
2、氨基磺酸镍（氨镍）氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀和印制插头接触片上的衬底镀层。
所获得的淀积层的内应力低、硬度高，且具有极为优越的延展性。
将一种去应力剂加入镀液中，所得到的镀层将稍有一点应力。
有多种不同配方的氨基磺酸盐镀液，典型的氨基磺酸镍镀液配方如下表。
由于镀层的应力低，所以获得广泛的应用，但氨基磺酸镍稳定性差，其成本相对高。
典型的氨基磺酸镍电镀镀液配方成分克/升高速镀液氨基磺酸镍，Ni(SO3NH2)2280~400 400~500硼酸，H3BO340~50 40g/l阳极活化剂60—100 60—100 润湿剂1~5ml/l 适量去应力剂（添加剂）适量根据需要而定操作条件温度55度C阴极电流密度（A/dm2） 1.5~8搅拌压缩空气加阴极移动加镀液循环PCB电镀镍金工艺介绍（二）深圳特区横岗镇坳背村太平电路科技厂李勇成二、PCB电镀金工艺1、作用与特性PCB上的金镀层有几种作用。
金作为金属抗蚀层，它能耐受所有一般的蚀刻液。
PCB化镍金工艺制程介绍PPT 共61页
• SMT • Thermalsonic Bonding-Au線 • Ultrasonic Bonding-Au線 • Ultrasonic Bonding-Al線
1 ~ 3 μ” 5 ~ 20μ” 1.2 μ” -------
脫脂 微蝕 酸洗 預浸 活化 化學鎳 浸鍍金 厚金
化 學 Ni/Au 製 程
a)改善前處理流程(微蝕,清潔劑,刷磨)
3) 鎳槽液有機污染(清潔劑等) 4) 鎳槽攪拌太弱
a)更新鍍液 b)檢討雜質來源
a)增加攪拌及擺動速度 b)使用Cylinder Shock裝置
Ni/P 晶粒隨鍍鎳時間增大
0min
2min
7min
15min
30min
60min
Ni濃度及pH對Ni/P 的晶粒大小的影響
Ni = 4g/L Ni = 5g/L pH = 4.4
pH = 4.8
註) 以上照片, Ni 厚度皆控制於約 5 μm.
Ni濃度及 pH對Ni/P析出速度的影響
析出速度 [μm/hr] 析出速度 [μm/hr]
製程特徵
1.在綠漆之後施行選擇性鍍鎳/金, 採掛籃式作業, 無須通電.
2.單一表面處理即可滿足多種組裝須求. 具有可焊接、可接觸導通、可打線、 可散熱等功能.
3.板面平整、SMD焊墊平坦, 適合於密距窄墊的鍚膏熔焊.
化Ni/Au 板鍍層厚度須求
Ni/P 層 : 80 ~ 350 μ”
Au 層 :
a)活化液更新 b)檢討活化液的加熱方式，循環過
濾及使用稀硫酸添加等
a)手動分析Ni/pH並做調整 b)檢查補充量 c)檢查及調整控制與補充裝置
a)調整至正常操作溫度
a)檢查及調整刷壓
PCB化学镍金及OSP工艺步骤和特性分析
PCB化学镍金及OSP工艺步骤和特性分析1、化学镍金1.1基本步骤脱脂→水洗→中和→水洗→微蚀→水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗→无电镍→热水洗→ 无电金→回收水洗→后处理水洗→干燥1.2无电镍A. 一般无电镍分为"置换式"与"自我催化"式其配方极多，但不论何者仍以高温镀层质量较佳B. 一般常用镍盐为氯化镍(Nickel Chloride)C. 一般常用还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲醛(Formaldehyde)/联氨 (Hydrazine)/硼氩化合物(Borohydride)/硼氢化合物(Amine Borane)D. 螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见。
E. 槽液酸碱度需调整控制，传统使用氨水(Amonia)，也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine)，除可调整PH及比氨水在高温下稳定，同时具有与柠檬酸钠结合共为镍金属螯合剂，使镍可顺利有效地沉积于镀件上。
F. 选用次磷二氢钠除了可降低污染问题，其所含磷对镀层质量也有极大影率。
G. 此为化学镍槽其中一种配方。
配方特性分析：a. PH值影响：PH低于8会有混浊现像发生，PH高于10会有分解发生，对磷含量及沉积速率及磷含量并无明显影响。
b.温度影响：温度影响析出速率很大，低于70°C反应缓慢，高于95°C速率快而无法控制.90°C最佳。
c.组成浓度中柠檬酸钠含量高，螯合剂浓度提高，沉积速率随之下降，磷含量则随螯合剂浓度增加而升高，三乙醇氨系统磷含量甚至可高到15.5%上下。
d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加，但超过0.37M后槽液有分解现像，因此其浓度不可过高，过高反而有害。
磷含量则和还原剂间没有明确关系，因此一般浓度控制在O.1M左右较洽当。
e.三乙醇氨浓度会影响镀层磷含量及沉积速率，其浓度增高磷含量降低沉积也变慢，因此浓度保持约0.15M较佳。
化学镍金 pcb表处理
化学镍金 pcb表处理
化学镍金是一种常见的电镀工艺，用于在PCB（Printed
Circuit Board，印刷电路板）上形成导电层或防腐层。
化学镍金处
理通常包括以下几个步骤：
1. 准备工作，在进行化学镍金处理之前，需要对PCB进行表面
清洁和去氧化处理，以确保镍金能够均匀地沉积在表面。
2. 化学镍层，首先进行化学镍的沉积，这一步骤通常包括在电
镀槽中使用化学镍溶液，通过电化学反应将镍沉积在PCB表面。
3. 金层沉积，在化学镍层之上，可以进一步进行金层的电镀处理，以提高PCB的导电性能和耐腐蚀性能。
4. 后处理，完成化学镍金处理后，需要进行后处理工艺，包括
清洗、干燥和检验等步骤，以确保PCB表面的镍金层质量和稳定性。
化学镍金处理在PCB制造中扮演着重要的角色，可以提高PCB
的导电性能和耐腐蚀性能，同时也有助于改善焊接和连接的可靠性。
在进行化学镍金处理时，需要严格控制工艺参数和化学溶液的配比，
以确保镍金层的均匀性和稳定性。
此外，对废水和废液的处理也是化学镍金处理过程中需要重视的环保问题，需要符合相关的环保法规和标准。
总的来说，化学镍金处理是PCB制造过程中的关键工艺之一，正确的处理能够提高PCB的性能和可靠性，同时也需要重视环保和工艺控制。
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PCB化学镀镍/金工艺介绍（一）
印制电路板化学镍/金工艺是电路板表面涂覆可焊性涂层的一种。
其工艺是在电路板阻焊膜工艺后在裸露铜的表面上化学镀镍，然后化学镀金。
该工艺既能满足日益复杂的电路板装配焊接的要求，又比电镀镍/金工艺的成本低，更易于实现全自动化连续生产。
同时更利于有效的保护导线的侧边缘。
一、化学镀镍
化学镀镍溶液的工艺配方很多，采用次磷酸二氢钠为还原剂的镀液比较普遍。
其实采用化学镀镍的方法，得不到纯镍镀层，而是二元以上的镍基合金。
应用最多的是以镍为基，含有一定量的磷、硼、或氮的二元合金。
电路板较适合于采用以次磷酸二氢钠为还原剂的酸性镀液（得到镀层含磷量体裁衣3-14%）。
酸性化学镀镍的PH值一般在内4-6，与碱性镀液比其稳定性高，易于维护，沉积速率高。
但其操作温度高。
典型工艺如下：硫酸镍（NiSO4.7HO2）-----------------21克/升
次磷酸钠（NaH2PO2.H2O）--------------18-26克/升
丙酸---------------------------------2毫升/升
乳酸---------------------------------30毫升/升
稳定剂------------------------------0-1毫升/升
PH-----------------------------------4-6
温度---------------------------------80-90度C
1、镀液中各成份的作用及操作条件影响：
1．1、镍盐---硫酸镍，他的作用是提供还原为金属镍所需的Ni2+离子。
但是镍盐浓度不能过高，实践结果表明，当镍盐浓度增加到一定数值时，沉积速度趋于稳定，这时PH 过高和络合剂含量不足时，还会生成氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀，影响镀液的稳定性。
1．2、还原剂---次磷酸钠为还原剂，提供NI2+离子还原为金属镍所需的电子。
浓度提高，沉积速度加快，但比例浓度过高稳定性下降。
次磷酸钠在镀液中的作用主要是使Ni2+离子还原为金属镍，但也有部分H2PO2离子被还原为磷。
控制不同的镀液组分及操作条件，可得到不同的含磷量（0-14%）的化学镍。
其比例浓度大于20g/L时沉积速度不再增加，过量添加所得镀层粗糙无光泽，甚至会生成镍粉，使镀液很分解失效。
1．3、络合剂---作用是使Ni2+离子生成稳定络合物，以防止氢氧化镍或亚磷酸镍沉淀的生成。
同时可使结晶细致光亮。
1．4、缓冲剂---因为沉积速率、镀层质量、的稳定性与PH 值有很大关系。
因此需加入适量的缓冲剂，使镀液的PH值稳定在工艺所需的范围内。
1．5、稳定剂---在化学镀过程中，由于各种原因，常常在镀液中产生一些细小的金属镍的颗粒，这些金属镍微粒的表面做为众多的催化中心将加速镀液的分解。
在实践中发现，加入一些稳定剂，它们能吸附在NI微粒的表面，以防止防止镀液的自分解，加入量极少，若添加过量将会大大降低沉积速度。
1．6、加速剂---为了提高沉积速度，加些加速剂，这些加速剂
能降低络合剂和稳定剂的功能，提高沉积速度。
现在普遍使用专利性的商用综合添加剂。
1．7、PH值---提高PH值，可使沉积速度加速，也抑制了析氢的副反应。
但过高大于6时镀液的自分解严重，太低时反应无法进行（一般4.3-5.0）为宜。
1．8、温度---随温度的升高沉积速度加快，每增加10度C，沉积速度加快一倍。
实践证明酸性次磷酸镍钠化学镀液在60度C以下，沉积速度非常慢，甚至根本不发生反应。
但超出过多，一方面能耗过大，另一方面易出现镀液自分解现象。
2、稳定性及其维护
2．1、当镀液出现如下现象时，就不能生产了。
2．1．1、气体不仅从镀件表面逸出，而且从整个镀液中放出，有甚至很剧烈。
2．1．2、镀液中出现黑色沉淀物。
2．1．3、在容器壁及镀件表面生成黑色镀层。
2．1．4、镀液的颜色逐渐变浅。
2．2、影响稳定性的因素：
2．2．1、镀液的前处理不当---镀件在除油或浸蚀后清洗不彻底，将除油液或浸蚀液带入镀液，使PH值发生变化，PH值过高或过低都会使镀液出现沉淀。
非金属在镀镍前的钯盐活化液若清洗不干净，将钯盐带入镀液，由于pb2+离子Ni2+离子还原为金属Ni的颗粒存在于镀液中，也会加速镀液的分解。
2．2．2、镀液的配比或镀液配制方法不当---若次磷酸钠的浓度过高，会加速镀液内部还原反应，使亚磷酸根浓度过高，易产生亚磷酸镍沉淀；若镍盐浓度过高、络合剂的浓度过底，由于产生氢氧化镍沉淀而诱发镀液自分解。
另外，在配制镀液时，还原剂、主盐或碱加得过快，使局部浓度过高，也会产生亚磷酸镍或氢氧化镍沉淀。
有时，在配制镀液时，组分添加顺序不当或搅拌不充分，都可能诱发沉或金属镍颗粒的产生，加速镀液的自分解。
2．2．3、操作方法不当---如果用电炉或蒸气直接加热镀液，使镀液局部温度过高，或者镀液PH值过高，均会使镀液迅速出现沉淀而加速镀液分解。
沉积速度过高，而得镀液比较疏松，部分金属颗粒进入镀液，形成催化中心，也会促进镀液的自分解。
3、镀液的维护与管理：
3、1严格按照一定的配比及配制方法配制镀液。
3、2加强镀前处理中的清洗工序，不能将酸、碱或活化液带入镀液。
3、3严格控制操作条件，如镀液加热要均匀，镀液不能空载、装载量要适宜，按工艺要求控制PH值等。
3、4采用连续过滤的方法及时清除处理镀液中的沉积物，保持容器壁的清洁。
3、5建立分析镀液成分的可靠方法，定期分析主盐、还原剂及亚磷酸根的含量，以更随时调整镀液。
3、6加入适量的稳定剂，以延长镀注液的使用寿命，但不能添。