化学镀镍镀钯浸金表面处理常见品质缺陷及解决方案.pdf 6页VIP

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印刷电路信息。 6 电镀、化学镀镍、钯沉金表面处理常见质量缺陷及解决办法，贾立平，陈远明，王守旭（电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都） ，四川）摘要在各种表面处理技术中，化学镀镍、镀钯沉金（）因其综合性能良好。 被认为是PCB最理想的表面处理技术，但在实际制程中，容易出现漏镀、渗镀、金面变色、金面腐蚀等质量缺陷，影响产品可靠性。 文章介绍了镍钯金表面处理技术中经常出现的几种质量缺陷，并分析了原因并提出了相应的解决方案，以提高产品的可靠性。 关键词 表面处理； 化学镀镍、镀钯金； 可靠性; 质量缺陷； 解决方案。 中文分类号：TN41 文献识别码：A 文章编号：1009—0096(2017)06—0019—-平陈元—明王守旭，金()。 bethe,EPIG 技术,,,,． G.，由 ,. ;;:; 0 前言和焊接要求¡]。

它是在印刷电路板（PCB）制造过程中化学镀镍沉金（ENIG）的基础上发展起来的。 钯层作为PCB镍层和金层之间的阻挡表面处理工艺。 产品的组装和使用起着至关重要的作用，减少原子之间的相互扩散，有效防止键合。 化学镀镍、镀钯沉金（GSE工艺中黑盘缺陷引起的焊盘失效。）因其良好的平整度、可焊性、耐腐蚀性、耐磨性而被认为是理想的表面处理技术。 ，因其性能和引线键合能力而被称为最理想的表面处理。 但由于镍钯金技术生产工艺能力不稳定，不能很好满足各种封装工艺，容易出现漏镀现象。 漏镀，金面发白，金面颜色不一，金面。 19． 电镀涂层印刷电路信息。 6、粗糙度等一系列质量缺陷，导致产品存在1.2工艺流程效率低下的潜在风险，影响可靠性。 本文介绍镍钯工艺与成熟ENIG工艺的对比。 依依正牛生产中常见的几种质量缺陷及产生这些缺陷的原因。 在原来的镍柱和金柱之间增加了一个钯柱。 其流程如图4所示。

因此，提出了相应的解决方案，以避免潜在的无效风险，提高种苗产品的可靠性。 2 镍钯金表面处理常见质量缺陷及原因分析及处理方法 1、工艺原理及流程 2.1 金表面粗糙 1.1 反应原理 金表面粗糙主要表现为金表面部分发黑，部分发黑，金化学镀镍是由于催化氧化还原反应，一般表面有光泽，目视外观有明显的表面色差（如图5，采用亚磷酸盐作为还原剂，反应式所示图1），而粗糙度不仅影响外观，同时还会影响金线的键合能力，属于严重的质量缺陷。 ·Ni2++2H (望 l_+ Ni + H'H【2PO2]+Hl 粗 subl_+ H20+OH+P. 1I-I,．I'O,]4-H20-+H'+[Hp[ ) 3r+H2t 图1 反应图 化学镀钯的反应机理与化学镀镍相同。 它也是使用磷酸二氢盐作为还原剂的自催化还原反应。 反应方程式如图2所示。'[H2POa]+H2tJ————+H+}[|L}3+2Hl厚手J·poe++2H(原子)—+Pd+:H.H【- PO2]-4,'-Hf腰—+H0O+o王f十P。 2PL)2】4-H2(Bu._.·H+[Ht'O3]+H2t 图2 反应图 化学浸金属处于置换反应的中心，由于化学镀的钯层很薄，一般约为0.2pm，因此除了金和钯的替代外，还会用镍替代，反式形式如3所示。

图5 金表面粗糙度图-Ni+Au(CN)__—,Ni2+All+:(N对于这种异常，先做切片打破镍厚度(测试数据表-pd-4All((,Nl—..◆ Pd_+AI1+：（N.l所示），结果表明，金面暗色和光亮部分的镍厚度基本相同。 图3 反应图1 酸性除油匕=≯热水洗c=≥微量。腐蚀 c. =≥水洗 c= 50% 硫酸洗 - 水洗 [====== 预浸 [===≥钯活化... ~[= 水洗 [== 化学镀镍 [= ==>水洗c=化学镀钯K水洗c==:>化学沉金[===>水洗工艺流程图1.金表面不同位置的镍厚度表6.铜上的电镀和涂层。对镀层表面形貌进行了分析，并用分析仪检测到缺陷处有镍析出，但金厚度低于光泽部分，金表面发白的根本原因是金的活性气缸不好。 从分析结果可以看出，金表面的粗糙度主要是由外层造成的，影响了金柱。 活动有以下几点： (1)阻焊油墨是由于固体电路铜面粗糙造成的。 外电路铜面粗糙度不够，在生产过程中产生沉淀，污染金筒。 其原因有二：（1）来料板铜面被污染，影响金的沉积速率； （2）金缸内金含量低，发生反应或氧化（2）阻焊油墨预处理使铜面粗糙，速度太慢，导致金厚度低：（3）金缸温度低于正常值且粗糙度不一致。

值，反应速度太慢； (4)金槽搅拌不充分造成镀液脱落。 基于以上原因分析，采取以下改进措施：（1）不平整、（5）生产员工未能正确放板等。确保来料板铜面干净、无杂物。氧化； (2)分析上述原因后，提出相应的改善方案： 当铜面粗糙度异常时，可以增加喷砂流量 (1)通过增加阻焊油墨的凝固时间，减少阻焊油墨工艺来改善铜面粗糙度。 降水会污染金缸； (2)定期检查溶液成分：事先添加喷砂，并进行化学分析，保证金缸内金含量及其他添加剂的稳定性：经过化学清洗去除氧化后，铜表面获得的粗糙度金缸得到明显改善（3）控制金缸温度，保证金缸温度在中值附近； 后来，没有发现金面粗糙。 （4）定期检查设备，加强员工培训： （5）旧缺陷。 当金筒静置老化时，更换新金筒测试板，以保证新金筒的活性。 2.2 金面发白 2.3 金面腐蚀 金面发白是指金面在某一区域出现明显的色差，主要发生在板材的边角处。 一般新开金筒的金面腐蚀主要发生在焊盘边缘或产品呈点状分布。 出现白化的概率较高（缺陷图片位于焊箍中心如图6（如图7））。 表面腐蚀指示）。 颜色呈金黄色主要是金层厚度不一致造成的。 SEM（图8）~[1EDS（图9）分析：是的，肉眼可以看到。 不仅影响产品的外观，金层厚度不合格也会直接影响产品的质量。 。

生病了我我，】。 Jl'，ll，l，，J，l，I'' Il1。 lllll图7 金表面腐蚀。 通过EDS对金层表面进行成分分析：金层表面含有Cu、Fe、Si等异常元素，因此，金层表面腐蚀的原因图6金层表面变白可能是：（1）有正面铜表面上的阻焊油墨 - 21. 电镀涂层印刷电路信息。 6 残留物或其他异物残留： (2)镀镍、镀钯沉金时，镍层可能有： (1)活化槽内钯浓度太低或活化温度低，导电性异常，导致缺陷。 该缺陷导致镀镍液残留。 涂层表面造成钯活性不足； (2)活化时fHJ爪或活化后清洗表面，发生原电池反应，金出现并腐蚀。 水洗时间过长导致铜表面缺乏活性钯； (3)来料铜表面被污染、氧化等； (4)镍筒溶液中各物质的含量、浓度、紊流度和紊流度随重量的不同而变化。 pH值低导致镍柱活性不足。 愚蠢的分数是C a l6 m 73O l7.55 60.36Si a向1.乩Fe I8．28 l8． 奥尔库 2.46 2.13^u∞． ∞ 16. g3 图8 金表面腐蚀位置SEM分析 图10 漏镀图 图9 金表面腐蚀位置EDS分析 为了解决漏镀现象，需要控制以下方面平方米：（1）严格控制来料盘并确认来料，分析上述原因并提出相应的改进方案：异常； (2)管理和控制镍瓶和活化钯罐的温度； (3) (1)阻焊油墨处理前后，通过增加喷砂工艺，随后进行化学清洗，加强对铜面的控制以及镍槽和活化钯槽溶液的成分，以确认各浓度的洁净度； (2)控制镀镍层的质量：通过降低化学常数值，使镍缸的pH值也保持在正常工作范围内： (4)延长活化时间。 对于厚镍产品，还可以通过提高镀镍沉积速率、改善镀镍层结晶来提高镀镍层质量： (3)保持金表面清洁：中和金表面残留的胺类并增加化学镀镍的时间。

清洗液可以减少残留液体对金的腐蚀。 通过实施计划2.5金渗透和J计划，金表面的腐蚀质量缺陷得到改善。 渗金是在不应该镀金的I域镀上了金，导致后续2.4漏镀和后续封装工艺中出现短路。 在精细的电路板上，镍出板后不会出现电镀现象。 漏镀钯金后，通常是指铜线路表面需要镀一层耐腐蚀的镍层，但最终没有镀上。 经过大面积漏镀、缸漏镀后，板面电镀部分已镀钯、金； 用金相显微镜检查渗金部分（如图11）。 个别区域漏镀有两种情况（漏镀现象见图10）： 肉眼可见大面积漏镀。 这种情况很容易发现，因为渗金会在产品的后续封装中造成短路，这是产品性能失效的原因之一。 大缺陷。 渗金的原因有：（1）为防止未沉积镍层的铜面污染钯柱，需返回j：重新镀镍。 镍柱脱板后，有些区域的漏镀肉眼不易察觉。 活化缸内钯浓度过高，活性过强：（2）活化缸内金相显微镜下可见硫。 分析表明漏镀原酸消耗量低于正常值，活化缸老化； (3)激活后的酸性印刷电路信息。 6、电镀涂层清洗时间太短，清洗不充分导致活性钯吸附过多，增加了铜面与阻焊油墨的附着力。 如果是在后线边缘且无线的位置； (4)活化时间过长，会出现阻力。 若焊锡油墨脱落，可对烤板进行返工； (2)缩孔，特别是粗糙的材料表面，更容易导致活化液清洗不彻底，缩短在高温镀镍溶液中的沉积时间； (3) 用于阻焊油基； (5)镍筒PH值或温度过高，导致镍筒活性墨变稀。 产品较容易脱落，可优先进行测试：（6）钯缸老化。 钯本身具有化学活性，因此可以考虑使用新的镍圆筒。 盘子。

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。 图12 阻焊油墨脱落 2.7 金面变色 图11 渗金图 鉴于以上原因，金面变色可通过以下几个方面解决： 金面变色主要是由于电路镀金表面受到污染，影响（1）镍缸和钯缸温度控制在正常工作范围内：（2）外观和金线键合能力受到影响。 严格控制活化槽内各组分的浓度； (3)强化活化后金面变色的原因可能是： (一)清洗时延长清洗时间，增加清洗循环次数：在后工序中，人为操作不当可能会导致金面变色被污染，如指纹、污垢等； (2)黄金回收罐未及时更换。 2.6 阻焊油墨脱落，更换； (3)黄金回收后的水洗槽被铜离子污染； (4)阻焊油墨是PCB表面处理中常用的阻焊剂。 干板线被污染或吸水海绵脏了； 即在进行焊锡性能测试时，防止不需要镀锡的铜面（5）随后不干燥。 表面有锡。 在包装基材中，焊接油墨通常非常薄。 基于以上原因分析，提出以下解决方案： 几微米左右。 如果生产过程中出现阻焊油墨（1）定期对在线员工进行培训，确保标准化过程中不会出现各种气泡甚至脱落，铜线外露，需要进行后续的焊接操作； （2）金回收槽及回收后水洗槽定期换锡测试时，锡会来到铜线路上，造成短路（若质量有问题则更换并清理：（3）定期检查生产设备： (4)延长捕集器如图12）的干燥时间，确保板面干燥、清洁。

原因有：（1）阻焊油墨与铜面3的附着力差； (2)镍缸温度高，阻焊油墨受到镀镍液的侵蚀，附着力下降： (3)阻焊油墨发生侧蚀。 3.1 活化钯缸的控制 根据以上原因分析，总结出以下解决方案： 为避免生产精细电路产品时出现渗金， (1) 印刷阻焊油墨前对铜电路板进行清洗。 ． 23。 ． 电镀涂层印刷电路信息。 6、需要控制活化钯缸，降低活化缸的活性和游离金颗粒，保证金缸溶液的稳定性。 金抑制应作如下调整： (1)适当减少活化钯缸内钯离子盐的分解。 出去。 (2)控制活化缸温度至正常工作范围下限温度； (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，硝酸槽采用化学镀镍、镀钯、沉金表面处理技术，具有防止不良品产生的优点。 其具有不同的可焊性、引线键合能力等综合性能，因此3.2化学钯缸的控制已成为IC封装基板和精细电路PCB的理想表面处理工艺。 通过以上对化学镀钯在实际生产中常见的质量缺陷的分析，化学镀钯有自己的氧化还原体系和镀液，得出这些缺陷的原因是活性差、稳定性差、工艺操作参数范围窄、并且控制力相对较低。 困。

通过严格的现场镀液控制和合理的原因及相应的解决方案，以及生产过程中的工艺维护，可以获得相对稳定的沉积速率。 然而，设备钯缸和金缸不稳定系统解决方案的管理和控制提出了一些设计方面也是影响镀液系统稳定性的关键因素。 提供了经验建议，以避免这些质量缺陷的发生，并提供稳定的温度、适当的循环量控制、均匀的镀液流量和高的产品可靠性。 该状态是必不可少的条件：（1）当钯瓶每次停机超过24d'后重新启动时，需要适当的拖缸，以保证钯瓶达到适当的活性； （2）钯瓶需定期检查本研究工作得到广东省科技计划项目原子吸收分析法钯速率监测检测（项目编号）的资助。 镍瓶内各物质浓度是否正常； (3)通过镍筒的产品必须进行监控，有漏镀的产品不能使用。 参考文献[1]陈润伟，黄惠祥。 浅析化学镍钯金镀层厚度对钯柱性能的影响 (4)严格控制钯缸温度及温度过高的影响[J]. 表面处理与涂层，2014：258。会导致钯的异常沉淀； (5)每周必须倒钯缸[2]李志丹，陈世进，胡文光等。柔性线路板在化学槽和硝酸槽中清洗，防止钯沉淀。 镍钯技术研究[J].柔性及刚柔结合印刷