【本刊独家】电子科大电子薄膜与集成器件国家重点实验室：化学镀镍镀钯浸金表面处理常
（续昨天上期）
☞2.4 镀层缺失
漏镀通常是指铜线路表面需要镀耐腐蚀的镍层，但最终没有镀上的现象。 分为大面积漏镀和个别区域漏镀两种情况（漏镀现象如图10）：
肉眼可见大面积漏镀，这种情况很容易察觉。 为了防止没有沉积镍层的铜表面污染钯柱，需要进行返工，然后镀镍。 有些地方的漏镀镍柱出板后肉眼不易察觉，但在金相显微镜下可以看到。 分析漏镀可能的原因：
(1)活化缸内钯浓度过低或活化温度低，导致钯罐活性不足；
(2)活化时间太短或活化后清洗时间太长，导致铜表面活性钯原子流失；
(3)来料铜表面被污染、氧化等；
(4)镍缸溶液中各种物质的浓度、温度、pH值较低，导致镍缸活性不足。
为了解决漏镀现象，可以从以下几个方面进行控制：
（1）严格控制来料板，确认来料无异常；
(2)控制镍筒和活化钯筒的温度；
(3)控制镍瓶和活化钯瓶溶液的成分，确认各浓度在正常值内，镍瓶的pH值也维持在正常工作范围内；
(4)延长激活时间。 对于厚镍产品，化学镀镍时间也可以适当增加。
☞2.5金渗
渗金就是在不应该镀金的地方镀金，造成后续封装过程中的短路。 在精细电路板上，镍柱脱板后肉眼看不到渗镀现象。 经过钯缸和金缸后，板面的渗镀部分已经镀上了钯和金； 通过金相显微镜可以检测金的浸润情况（如图11所示）。
渗金会在产品的后续包装中造成短路，这是导致产品性能失效的重大缺陷。 渗金的原因有：
(1)活化缸内钯浓度过高，活性过强；
(2)活化缸内硫酸消耗量低于正常值，活化缸老化；
(3)活化后酸洗时间太短，清洗不充分，导致线路边缘和非线路位置活性钯吸附过多；
(4)活化时间比较长，特别是材料表面粗糙时，更容易导致活化液清洗不彻底；
(5)镍缸的PH值或温度过高，造成镍缸过于活跃；
(6)钯瓶老化。 钯本身具有Cui化学活性，化学镀钯更加难以控制。 如果达不到钯柱的工艺能力，很容易出现渗镀现象。
针对上述原因，可以通过以下几个方面来解决：
(1)控制镍瓶和钯瓶的温度在正常工作范围内；
(2)严格控制活化缸内各组分的浓度；
(3)加强活化后清洗，延长清洗时间，增加清洗循环次数；
☞2.6 阻焊油墨脱落
阻焊油墨是PCB表面处理中常用的阻焊剂，即在做焊锡性能测试时，防止在不需要上锡的铜表面添加锡。 在封装基板中，粘合油墨通常非常薄，约为几微米。 如果生产过程中阻焊油墨起泡甚至脱落，铜线路裸露，在后续焊接测试时锡就会来到铜线路上，造成短路（质量缺陷如图12所示）。
原因是：
(1)阻焊油墨与铜面的结合力较差；
(2)镍缸温度高，阻焊油墨受到镀镍液的侵蚀，结合力下降；
(3)阻焊油墨发生侧蚀。
基于以上原因分析，总结出以下解决方案：
(1)印刷阻焊油墨前，先将铜线路板清洗干净，以增加铜面与阻焊油墨的附着力。 如果后期阻焊油墨脱落，可以返工烤板；
(2)缩短在高温镀镍液中的沉积时间；
(3)对于阻焊油墨较薄、较容易脱落的产品，可优先采用新镍缸制板。
☞2.7 金面变色
金面变色的主要原因是电路镀金面受到污染，影响外观和金线键合能力。
金表面变色的可能原因包括：
（1）在后工序中，人为操作不当导致金面被污染，如指纹、污垢等；
（2）未及时更换金回收筒；
(3)金回收后的水洗槽被铜离子污染；
(4)干板线被污染或吸水海绵脏了；
(5) 完成后未干燥。
基于以上原因分析，提出以下解决方案：
（1）定期对上线员工进行培训，规范流程中的各项操作；
（2）黄金回收槽和回收后水洗槽应定期更换和清洗；
（三）生产设备定期检查；
(4)延长干燥时间，保证板面干燥、清洁。
关于特殊溶液控制的建议
☞3.1 激活钯气缸的控制
制作精细电路产品时，为了避免渗金，需要控制活化钯缸，降低活化缸的活性。 可适当进行以下调整：
(1)适当降低活化后的钯瓶中钯离子的浓度；
(2)控制活化缸温度至正常工作范围的下限；
(3)适当减少激活时间；
(4)当活化缸内的铜离子达到一定值时，需要更换并补缸，防止不良品的产生。
☞3.2 化学钯钢瓶的控制
化学镀钯有自己的氧化还原系统。 镀液比较活泼，稳定性差，工艺操作参数范围窄，控制比较困难。 通过严格的现场镀液控制和合理的工艺维护，可以获得相对稳定的沉积速率。 设备的设计也是影响镀液系统稳定性的关键因素。 稳定的温度、适当的循环量控制、均匀的罐内液流状态是不可或缺的条件：
(1)每次停机超过24小时后重新启动钯瓶时，需适当拖缸，以保证钯瓶达到适当的活度；
(2)需要定期监测钯瓶的速率，采用原子吸收分析方法检测钯瓶内各物质的浓度是否处于正常状态；
（3）通过镍筒的产品必须进行监控，漏镀的产品不能进入钯筒；
(4)严格控制钯缸温度。 温度过高会引起钯的异常沉淀；
(5)每周必须将钯罐倒置清洗一次，以防止钯沉淀。
☞3.3 金缸管理与控制
化学浸金属是一种置换反应。 当金厚度达到一定程度时，反应自然终止。 普通化学沉金很容易控制。 但对于金厚要求较高的产品，通过置换反应得到的金镀层已不能满足厚度要求。 必须用还原镀液处理才能满足客户的要求。 与化学钯一样，属于还原体系的镀液难以控制，需要严格的控制和维护以保证其相对稳定性。 通过控制络合剂和还原剂的浓度、溶液体系的温度以及合理使用，可以实现自动补充。 添加使解系统更加稳定：
(1)金缸长期加热会造成还原剂的热量消耗，需要适当补充。 但还原剂的补充需要少量、多次进行。 还原剂补充过多会引起金的沉淀；
(2)金缸温度过高会导致金析出，需严格监控金缸温度；
(3)需要定期定量地向氰化钾络合物溶液中添加游离金颗粒，以保证金缸溶液的稳定性，抑制金盐的分解和释放。
结论
化学镀镍、钯沉金表面处理技术因其优异的可焊性和引线键合能力，成为IC封装基板和精细电路PCB的理想表面处理工艺。 通过以上对实际生产中出现的常见质量缺陷的分析，总结了这些缺陷产生的原因并提出了相应的解决方案。 同时针对钯瓶和金瓶生产过程中不稳定系统解决方案的管理和控制提出了一些经验建议。 ，避免这些质量缺陷的发生，提高产品的可靠性。
致谢
本文的研究工作得到了广东省科技计划项目（项目编号）的资助。
关于作者
贾立平，电子科技大学微电子与固体电子学院硕士生，师从何伟教授，从事化学镀镍、镀钯、沉金表面相关研究治疗技术。
陈元明、寿旭：电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室