化学镍金工艺中甩金问题的探讨.doc

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1、化学鎳金工艺中甩金问题的探讨【摘要】化学鎳金工艺能够有效的保护导电和焊接表面而被广泛地应用于卩CB行业。然而，针对该工艺的品质保证绝非易事。化学鎳金工艺受药水等因素的影响，在品质上容易会出现甩金、渗镀等不良问题。本文利用SEM、EDS分析手段对化学银金工艺中的甩金问题进行了分析探讨。结果发现：甩金处银层被腐蚀而形成空洞，EDS分析发现银层中含有Cu元索。这很有可能是金缸受到污染，镀液中存在一定含量的Cu2+,银层与Cu2+发生自发的置换反应置换出Cu而沉积在谋层上面，从而腐蚀银层形成大量空洞，使Z与金层的结合力下降，导致化学镰金后甩金。【关键

2、词】PCB；化学钦金；甩金；表面处理一、引言在卩CB行业中，为了保证下游装配的可靠性和可操作性，通常需要对PCB进行最终表曲处理。随着电子技术FI新H异的发展，表血处理技术也得到了快速的发展。目前，常用的表面处理方式有化学鎳金、电镀鎳金、热风平整、有机保焊剂(OSP)、化学沉银等。化学银金工艺因其良好的装配焊接性、接触导通性及与其他表面处理工艺配合使用的兼容性，故在业界得到了广泛的应用。化学银金又称沉银金，业界常称为无电银金(ElectrolessNickelImmersionGold)o其原理是在裸铜表面上化学镀银，然后化学浸金的一种可焊性

3、表面处理工艺。虽然化学镰金工艺得到了广泛的应用，但针对该工艺的品质保证绝非易事。本文从慕本工艺出发，对化学鎳金中常见的甩金问题进行了探讨。二、化学银金工艺介绍2.1化学葆金催化原理化学银金的沉积，必须在催化状态下，才能发生选择性沉积。VIII族元素以及Au等多金属都可做为化学鎳金的催化晶体，铜原子由于不具备化学鎳金沉积的催化晶种的特性，所以通过置换反应可使铜面沉积所需要的催化晶种。卩CB业界人都使用卩dS04或PdC12作为化学鎳前的活化剂，在活化制程中，化学钦反应如下：Pd2++CuCu2++Pd2.2化学辣原理在Pd（或其他催化晶体）的催

4、化作用下，Ni2+被NaH2P02还原沉积在铜表面，当Ni沉积覆盖卩d催化晶体时，自催化反应继续进行，直到所需的镰层厚度。主要反应为：Ni2++2H2P02-+2H20fNi+2HP032-+4H++H24H2P02--2HP032-+2P+2H20+H22.3浸金原理浸金是指在活性镰表面，通过化学置换反应沉积薄金，其反应为：2Au（CH）2-+Ni~2Au+Ni2++4CN-化学浸金的金层厚度一般控制在0.03~0.lum,其对鎳面有良好的保护作用，而且具备很好的接触导通性能，很多需按键接触的电子器械（如手机、电子字典)都采用化学浸金来保护

5、镰面。三、甩金问题分析化学镰金工艺的控制较难，在生产过程屮受各种因素的影响，甩金问题时有发生，如图1所示。由图可知，图中发生了明显的甩金问题，鎳面形貌不一。对图1中的鎳面进行扫描电镜(SEM)分析，其分析结果如图2所示。由图可知，与正常镰而的形貌相比较，甩金处的鎳层结构受到不同程度的破坏，从而呈现出el、b、c三种不同的形貌特征。银层的破坏使Z与金层的结合力显著下降，直接导致沉金后甩金。对图2中的正常处与甩金处的鎳面a、b、c三处进行能谱(EDS)扫描，对银层的微观区域的元索分布进行定性定量分析。其扫描分析结果如图3所示。由图可知，正常的银层

6、只存在Ni、P两种元素，甩金银面a、b、c三处均有Ni、P以外的元素存在，特别是在b、c两处，有Cu元素存在。从化学镰沉积的反应可知，在金属镰沉积的同时，伴随着单质卩的析出。这说明镰层中含P属于正常现象。而在甩金的镰层中发现的Cu元素应该是导致甩金的最根本原因。因为(Cu2+/Cu)的标准电极电位为0.337V,高于(Ni2+/Ni)的标准电极电位-0.250Vo根据电化学理论，电极电位值越低，还原剂失去电子的能力愈强；电极电位值越高，氧化剂得到电子的能力愈强。当鎳缸或者金缸中存在一定含量的Cu2+时，将会发生如下反应:Ni+Cu2+fNi2

7、++Cu此反应属于自发反应。由此可知，甩金处之所以发现了较高含量的铜元素，这很有可能是金缸受到污染，镀液中存在一定含量的Cu2+,银层与Cu2+发生自发的置换反应置换出Cu而沉积在鎳层上，从而腐蚀银层形成大量空洞，使之与金层的结合力下降，导致化学银金后甩金。四、结语造成甩金的因素众多，本文只就杂质元素对甩金的影响进行了分析探讨。通过SEM、EDS分析发现：Cu元素对鎳层与金层的结合力有重要的影响。因此，在化学镰金过程中，镀液中杂质元素的管控十分重要，特别要严格管控金缸中的Cu2+含量。当发现Cu2+含量异常时，应及时采取措施,必耍时应与药水供

8、应商取得联系。