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1、1沉镍金培训教材撰写:henry日期:2012年6月2第一部分沉镍金基本概念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。4二、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。5也叫无电镍金或沉镍浸金(ElectrolessNickelImmersionGold),是指在PCB裸铜表面涂覆可焊性涂层的一种工艺。其含义是:在裸铜面进行化学镀镍,
2、然后化学浸金。三、什么是沉镍金?6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。AUNiCU四、沉镍金工艺的目的7五、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0.05-0.1μm,其对镍面具有良好的保护
3、作用,而且具备很好的接触导通性能。8第二部分沉镍金原理及工艺介绍9一、基本工艺流程整孔除油水洗微蚀水洗活化水洗沉镍水洗沉金水洗烘干10二、各流程简介1、整孔A、目的:使非导通孔孔内残留的钯失去活性,以防止其沉上镍金。B、通常在蚀刻后褪锡前以水平线处理,使用的药水一般为:硫脲和盐酸112、除油作作用:用于除去铜面之轻度油脂及氧化物,铜面清洁及增加润湿性。特性要求:A:一般为酸性除油剂B:不损伤soldermaskC:低泡型,容易水洗12操作条件:温度:50±10oC时间:6±2min过滤:5μmPP滤芯连续过滤搅拌:
4、摆动及药液循环搅拌槽材质:PP或SUS加热器:石英或铁弗龙加热器13逆流水洗:除油缸之后通常为二级市水洗,如果水压及流量不稳定或经常变化,则将逆流水洗设计为三级市水洗更佳。14作用:酸性过硫酸钠微蚀液用于使铜面微粗化,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。3、微蚀缸15操作条件(NPS系列):Na2S2O8:100±20g/lH2SO4:20±10g/lCu2+: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
5、PP加热器:石英或铁弗龙加热器16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。17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,微蚀后二级逆流水洗,之后再加入3%—5%的硫酸浸洗,经二级逆流水洗后进入预浸缸。18
6、4、预浸作用:维持活化缸的酸度及使铜面在新鲜状态(无氧化物)的情况下,进入活化缸。操作条件:温度:室温时间:1±0.5min搅拌:摆动及药液循环搅拌槽材质:PVC或PP195、活化作用:在电化序中,铜位于镍的后面,所以必须将铜面活化,才能进行化学镀镍。PCB行业大多是采用先在铜面上生成一层置换钯层的方式使其活化。反应式:Pd2++CuPd+Cu2+PCB沉镍金工序之活化剂一般为硫酸型和盐酸型两种,现较多使用硫酸型钯活化液。行业中也有使用Ru(Ruthenium)做催化晶核,效果也较为理想。20操作条件温度:27±3
7、OC时间:4±2min槽材质:PVC或PP温控:铁弗龙包覆加热器或冷却盘管过滤:5μmPP滤芯连续过滤搅拌:摆动及药液循环搅拌21工艺维护影响钯缸稳定性的主要因素除了药水系列不同之外,钯缸控制温度和Pd2+浓度则是首要考虑的问题。温度越低、Pd2+浓度越低,越有利于钯缸的控制。但不能太低,否则会影响活化效果引起漏镀发生。通常情况下,钯缸温度设定在20-300C,其控制范围应在±10C,而Pd2+浓度则控制在20-40ppm,至于活化效果,则按需要选取适当的时间。22逆流水洗:水洗缸中少量的Pd带入镍缸,并不会对镍缸
8、造成太大的影响,所以不必太在意活化后水洗时间太短,一般情况下,二级水洗总时间控制在1-3min为佳。尤其重要的是,活化后水洗不宜使用超声波装置,否则,不但导致大面积漏镀,而且渗镀问题依然存在。23作用:在钯的活化作用下,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。主反应:Ni2+
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