电镀闪金表面处理可焊性探讨.pdf

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1、电镀闪金表面处理可焊性探讨王豫明崔增伟王蓓蓓(清华一伟创力SMT实验室)1概述目前市场上流行一种节约成本的电镀Au工艺，电镀闪金俗称镀水金，在我们实际生产中大量存在，各加工厂都只是感觉其可焊性没有化学镍金、电镀镍金好焊，但没有进行实质性的可焊性测试和比较。前不久，清华伟创力SMT实验室正好遇到电镀闪金的课题，针对这种情况，我们专门对电镀闪金和电镀镍金进行了可焊性实验，探究两者的可焊性到底如何?2电镀金和电镀闪金介绍2．1电镀定义电镀是指借外界电流的作用，在溶液中进行电解反应，使需要涂覆的物质表面沉积

2、上一层均匀、致密的金属或合金的过程。电镀反应原理是原电池反应。电镀时阳极发生氧化反应，溶解失去离子：阴极发生还原反应得到离子，形成镀层。2．2镍层上电镀金的原理金，元素符号Au，原子量197，密度19．32g／cm3，Au+的电化当量0．1226g／Ah。电镀金时，被电镀的金属接电源负极，电源正极接纯金，通电后，阳极发生反应，金属金以离子状态进入镀液，并不断向阴极迁移，最后在阴极上得到电子还原为金属金，逐渐形成金属金镀层。印制板镀金溶液以弱酸性柠檬酸系列的微氰镀液为佳，其PH值在3—右之间。典型印制

3、板镀金反应式为：阳极发生析氧反应：2Hzo-4e—Qt+4H+；在微氰镀液中，Au以金氰络离子Au(CN)z’的形式存在，在电场作用下，金氰络离子在阴极发生放电反应：Au(CN)2-+e—Au+2CNr，同时在阴极上发生析氢反应：2H++2e—H2f，当镀液中有足够的金氰络离子，阴极上就会不断得到金镀层。2．3电镀金工艺印制板表面电镀金工艺有2种，第一镀软金工艺，或板面镀金工艺，另一种电镀硬金工艺，或印制板插头镀金工艺。镀软金或板面镀金工艺用于印制板焊盘图形，金含量纯度高，达到24纯度，品粒具有柱状

4、结构，有极好的导电性和可焊性。镀层厚度O．01Pm'--O．05姗。金层下是以低应力镍或光亮镍为底层，镍层厚度3№～5姗，中间镍层起到金铜之间的阻挡后：fF用，可以阻止金铜间的相互扩散和阻碍铜穿透到金表面。镍层同时也提高了金镀层的硬度。典型工艺流程图如下：图像转移后的印制板一酸性除油-．微蚀一活化一镀铜一活化一镀低应力镍一镀版面金：或：倒像转移后的印制扳一酸性除油一微蚀一活化一镀光亮镶一镀版面金镀硬金工艺用于印制板插头，也称插头镀金。镀金层中含co、Ni、Fe、sb等合金元素，合金元素含量402％。

5、其硬度、耐磨性都高于纯镀金镀层，结构属于=层状结构。印制扳的插头镀金层厚度一般在05m～15lira，或更厚。硬金外观呈金黄色。典型工艺流程如下：酸性除油一微蚀一活化一镀低应力镍一预镀金一镀硬金(耐磨金或厚金)；24电镀闪金与电镀金的区别从上述工艺看出，电镀金时需要预镀金。预镀金是在大电流、溶液为稀金浓度情况下．首先在镍表面形成密度致密，非常薄的金层，以便于后面镀金1=序的顺利进行。镀金工序时，需要更换电镀槽．在电流密度较小．金浓度较大的镀液中。继续电镀金层，根据金层厚度，确定电镀时间，时间越氏，金

6、镀层越厚。电镀闪金是电镀镍金的低成本运作方式．一般只进行预镀金，而没有后面的电镀金工序，常用于低成本的产品如玩具印制板中。电镀闪金由于其电镀时间短．屯镀溶液中Au的浓度稀薄．只有正常浓度的1／10，导致电镀层非常薄，仅有005um；这样的镀层由于“层稀薄，Ni层容易氧化．可焊性非常不好，导致焊接缺陷非常多，以及可靠性差等一系列质量问题。闪镀金工艺可用于镀硬金中。而不用于电镀软金工艺中。这两种电镀的镀液配方、镀液比重等都有所不同，用途也不相同；如果用镀非焊盘的工艺用于镀焊盘工艺．电镀使用方法本身有问题

7、，对焊接的可焊性、焊点的可靠性均可能存在问题。3闪镀金可焊性探究针对以上分析的情况，清华SMT实验室进行了电镀闪金、电镀镲金两种工艺的表面镀层可焊性实验．探讨这两种镀层对可焊性以及焊接结果的影响。31实验板介绍电镀闲金印制板(硬金)结构为电镀Ni层，镍层上面镀硬金；Ni层厚度为7m～7．5帅：Au层厚度最薄为o07grn～0．48帅．金层中含有镍金属，整个金层电镀厚度不均匀，差异很大。取板上3个MARK点和一个S08，分gq编号为l-1MARK．1-2MARK，1-3MARK．I-SOP．见图1。图

8、1电镀闪金印制板取样点图“7电镀金(软金)印制板结构为电镀Ni层^u，Ni层厚度为5m：Au层厚度为03岫。墩上面3个MARK点和一个S08，分别编号为2-IMARK，2-2MARK，2-3MARK，2SOP，见圈2。图2电镀金印制板取样点图32测量设备可焊性洲试采川仪器为MetronelecST88可焊性测试仪术参数见表】，外形图见图3。l浸润速度lmm／s～50mm／s『浸润深度0．0lmm～25mm．每步0．01mmI退出速度1mm／s～50111ridsl温度