化学镍与浸镀金之考量

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1、化学镍与浸镀金之考量概说（General）　　　『化学镍金』是一种通俗说法，正确的名词应称为『化镍浸金』（ElectrolessNickelandImmersionGold:EN/IG）。化学镍层的生成无需外加电流，只靠高温槽液中（约88℃）还原剂（如次磷酸二氢钠NaH2PO2等）的作用，针对已活化的待镀金属表面，即可持续进行『镍磷合金层』的不断沉积。　　　　至於『浸镀金』的生长，则是一种无需还原剂的典型『置换』（Replacement）反应。也就是说当『化学镍表面』进入浸金槽液中时，在镍层被溶解抛出两

2、个电子的同时，其『金层』也随即自镍表面取得电子而沉积在镍金属上。一旦镍表面全被金层所盖满後，金层的沉积反应逐渐停止，很难增加到相当的厚度。至於另一系列的『厚化金』，则还需强力的还原剂方可使金层逐渐加厚。　　　　一般而言，化镍层厚度几乎可以无限增长，实用规格以150~200微寸为宜，而浸镀金层的厚度则只2~3微寸而己，厚化金有时可达20~30微寸，当然价格也就另当别论了。後表1即为化学镍（美式说法称为无电镍）之一般物性。　表1.化学镍（无电镍）镀层之重要物理　物理性质测值测试方法Hardness　硬度50

3、0~700HV100　Vickers　500~700HK100Knoop　45~55RCRockwellDensity　密度7.9~8.3g/cm3pureNi=8.90MeltingPoint　熔点890℃7ThermalExpansion　热膨胀12~15mm/m℃0~100℃WearResistance　耐磨性14~18TWIweightloss　(TaberWearIndex)1000revs.10NElectricalResistivity　电阻系数55~90mWcm　

4、Elongation　延伸性1~2.5%InstronPullTestInternalStress　内应力0~5kpsiTensilefrom10~6%P:1milThermalConductivity　导热系数0.01cal/。cmsec　Phosphorous　磷含量6~10%ICPAAGrainSize　晶粒大小0.001~0.01mm　　(10~100A)X-RayDiffractionTensileStrength　抗拉强度500~750N/mm2InstronPullTest　焊接（Sold

5、ering）　　事实上板面化镍金所形成的焊点（SolderJoint），其对零件之焊接（Soldering）强度（Strength）几乎全都建筑在镍层表面上，镀金之目的只是让镍面在空气中受到保护不致钝化或氧化，维持起码的焊　性（Solderability）而已。金层本身完全不适合焊接，其焊点强度也非常不好。　　　　在高温焊接的瞬间，黄金早已与　组成不同形式的『介面合金共化物』（IMC,如AuSn,AuSn2,AuSn4等）而逸走，因而真正的焊点基础都是著落在镍面上，焊点的强弱与金无关。也就是说焊　（So

6、lder）中的纯　（Tin），会与纯镍形成Ni3Sn4的IMC（IntermstallicCompound）。薄薄的金层会在很短时间内快速散走，溜入大量的焊　中。金层根本无法形成可靠的焊点，而且金层越厚时溶入焊　中也越多，反而使整体焊点强度为之变脆变弱。　　硬度（Hardness）与打线（WireBond）　　　化学镍本身约含磷份6%~10%，此磷含量会影响到硬度。若此化学镍金层当成『打线』（WireBond）的基地时，则镍层的硬度颇具关键性。硬度不足加上打线的高温，会使得板材软化中（超过Tg）用力压下

7、打成『扁点』（WedgeBond）时，其所亟需的支撑力难免会有所欠缺，进而使得对『结合强度』（BondStrength）的拉力试验无法及格。　　　　一般焊接用途的化镍层并不讲究硬度，但汽车零件中某些指定镀化学镍而要求耐磨者，则对硬度丝毫不能含糊。目前开发的『镍钯金』三合一化学镀层，在打线方面的效果要比现行的『镍金』双层更好。　　疏孔度（Porosity）　　　由於浸金之厚度很薄，难免会有疏孔（Pore）存在，致使底镍未被完全保护。一旦停留在湿气环境中稍久，则将产生『贾凡尼』效应（GalvanicEffe

8、ct）式的电化学腐蚀。也就说当疏孔面对电解质环境时，黄金层将扮演高贵而不腐蚀的『阴极』角色，但却强迫底镍层扮演加速腐蚀的『阳极』倒霉份子。一般EN/IG层根本无法通过『硝酸蒸气』对疏孔的检验法（IPC-TM-650,2,3,24,2），但却可采用『红血盐』试纸法（PotassiumFerricyanide）去检测疏孔所出现的蓝点。在100倍放大观察下，良好的化镍浸金层，其所出现的蓝点不可超过10pores/mm2。　　　　恶劣环境放置太久造