3 化學(xué)鍍鎳金工藝流程
作為化學(xué)鍍鎳金流程，只要具備以下6個(gè)工作站就可滿足其生產(chǎn)要求：
除油（3~7min）→ 微蝕（1~2min）→ 預(yù)浸（0.5~1.5min）→ 活化（2~6min）→ 沉鎳（20~30min）→ 浸金（7~11min）
3.1 安美特（Atotech）公司的化學(xué)鍍鎳金Aurotech工藝流程
????Aurotech 是安美特公司開發(fā)的化學(xué)鍍鎳/金制程的商品名稱。適用于制作阻焊膜之后的印制電路板的裸銅區(qū)域（一般是焊腳或連接盤的導(dǎo)通孔）進(jìn)行選擇性鍍覆的化學(xué)法。
Aurotech 工藝能在裸露的銅表面和金屬化孔內(nèi)沉積均勻的化學(xué)鎳/金鍍層，即使是高厚徑比的小孔也如此。Aurotech 還特別用于超細(xì)線電路，通過邊緣和側(cè)壁的最佳覆蓋達(dá)到完全抗蝕保護(hù)，同熱風(fēng)整平相比較，Aurotech 沒有特別高的溫度，印制板基材不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力變形。此外，熱風(fēng)整平對(duì)通孔拐角處的覆蓋較差，而化學(xué)鍍鎳/金卻很好。
與有機(jī)可焊涂層相比較，除了熔焊性能之外，Aurotech 鍍層還具有好的搭接焊、接觸導(dǎo)通和散熱功能。Aurotech 的工藝流程及操作參數(shù)見表1。

表1??Aurotech 之工藝流程及操作參數(shù)
??工序號(hào)??工序名稱?? 藥品名稱 配制濃度 PH值 溫度 處理時(shí)間
1 酸性清潔劑 CupraprosH2SO4（d=1.84） 100ml/L10ml/L <1 35~40°C 4~6￠
3級(jí)逆流水洗 自來水????3~4￠
2 微蝕 Na2S2O8H2SO4（d=1.84） 100g/L20ml/L <1 25~35°C 2~3￠
3級(jí)逆流水洗 自來水????3~4￠
3 預(yù)浸 H2SO4（d=1.84） 50ml/L <1 22~32°C 3~5￠
活化 Aurotech-activatorH2SO4（d=1.84） 200ml/L50ml/L <1 23~25°C 1~2￠
3級(jí)逆流水洗 去離子水????3~4￠
4 化學(xué)鍍鎳 Aurotech CNN Mod配制液Aurotech CNN A 補(bǔ)充劑濃NH3水 150ml/L60ml/L15~20ml/L 4.8~5.3 82~90°C 20~30￠
化學(xué)鍍鎳 備用槽????
3級(jí)逆流水洗 去離子水????3~4￠
5 化學(xué)浸金 Aurotech SF配制液Aurotech 起始液K[Au（CN）2]（Au68.3%） 238ml/L2ml/L3g/L 4.0~5.0 72~80°C 10~15￠
回收 去離子水????1~2￠
2級(jí)逆流水洗 去離子水????2~3￠
熱水洗 去離子水????0.5~1￠
烘干
????

4 化學(xué)鍍鎳/金之工藝控制
4.1 除油槽
一般情況下，印制板化學(xué)鍍鎳/金采用酸性除油劑來處理待加工印制板，其作用在于去除銅面之輕度油脂及氧化物，達(dá)到銅面清潔及增加潤濕效果的目的。它應(yīng)當(dāng)具備不傷阻焊膜、低泡型及易水洗的特性。
4.2 微蝕槽
微蝕的目的，在于清潔銅表面之氧化及前工序遺留殘?jiān)３帚~面新鮮及增加化學(xué)鍍鎳層的密著性。常用的微蝕液為酸性過硫酸鈉溶液，參見表1。
4.3 預(yù)浸槽
預(yù)浸槽在制程中沒有特別的作用，只是維持活化槽的酸度以及使銅面在新鮮狀態(tài)下（無氧化物），進(jìn)入活化槽。
4.4 活化槽
活化的作用，是在銅面析出一層鈀，作為化學(xué)鍍鎳起始反應(yīng)之催化晶核。如前所述，其形成過程為Pd與Cu的化學(xué)置換反應(yīng)。
工藝控制需關(guān)心的問題有：鈀槽穩(wěn)定性問題、活化槽硝槽處理問題、增加后浸處理問題和活化后水洗問題。
4.5 化學(xué)鍍鎳槽
化學(xué)鍍鎳是通過在Pd的催化作用下，NaH2PO2水解生成原子態(tài)H，同時(shí)H原子在Pd催化條件下，將Ni2+還原為單質(zhì)Ni而沉積在裸銅面上的過程。
工藝控制需關(guān)心的問題有：磷含量問題、溶液PH值控制問題、鎳槽壽命控制問題、溶液活性與穩(wěn)定劑關(guān)系問題、溶液負(fù)載量（Loading factor）問題、鍍鎳槽的配制問題、程式選擇問題和槽內(nèi)壁鎳層之去除問題。
4.6 化學(xué)浸金槽
1）金槽之Au絡(luò)合劑、PH值、SG、溫度、浸漬時(shí)間要控制好。
????在一般情況下，浸金槽的浸漬時(shí)間設(shè)定在7~11分鐘，操作溫度控制在80~90℃，可以根據(jù)客戶的要求，通過調(diào)節(jié)溫度來控制金厚。
????2）沉積速率與浸金厚度問題
????以勵(lì)樂公司“RONMERSE??SMT 藥水”為例，其沉積速率一般控制在0.05μm/ 5min，使金層厚度最小為0.03μm，最大為0.12μm，此金層能防止鎳底不被氧化。
????3）使用壽命問題
????由于化學(xué)浸金是一個(gè)置換式反應(yīng)過程，隨著金不斷在鎳底基上沉積，其反應(yīng)速度逐漸下降，因而需注意浸金液的壽命，對(duì)于勵(lì)樂公司“RONMERSE??SMT 藥水”體系，大約在3MTO，超過它要及時(shí)進(jìn)行更換。
????4）金回收處理問題
為了節(jié)省成本，金槽后需加裝回收水洗，同時(shí)還能減輕對(duì)環(huán)境的污染。

5 化學(xué)鍍鎳/金可焊性控制
?? 5.1金層厚度對(duì)可焊性和腐蝕的影響
????在化學(xué)鍍鎳/金上，不管是施行錫膏熔焊或隨后的波峰焊，由于金層很薄，在高溫接觸的一瞬間，金迅速與錫形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2 、AuSn 3等）而熔入錫中。故所形成的焊點(diǎn)，實(shí)際上是著落在鎳表面上，并形成良好的Ni-Sn合金共化物Ni3Sn4，而表現(xiàn)固著強(qiáng)度。換言之，焊接是發(fā)生在鎳面上，金層只是為了保護(hù)鎳面，防止其鈍化（氧化）。因此，若金層太厚，會(huì)使進(jìn)入焊錫的金量增多，一旦超過3%，焊點(diǎn)將變脆性反而降低其粘接強(qiáng)度。
????據(jù)資料報(bào)導(dǎo)，當(dāng)浸鍍金層厚度達(dá)0.1μm時(shí)，沒有或很少有選擇性腐蝕；金層厚度達(dá)0.2μm時(shí)，鎳層發(fā)生腐蝕；當(dāng)金層厚度超過0.3μm時(shí)，鎳層里發(fā)生強(qiáng)烈的不可控制的腐蝕。
??5.2鎳層中磷含量的影響
????化學(xué)鍍鎳層的品質(zhì)決定于磷含量的大小。磷含量較高時(shí)，可焊性好，同時(shí)其抗蝕性也好，一般可控制在7~9%。當(dāng)鎳面鍍金后，因Ni-Au層Au層薄、疏松、孔隙多，在潮濕的空氣中，Ni為負(fù)極，Au為正極，由于電子遷移產(chǎn)生化學(xué)電池式腐蝕，又稱焦凡尼式腐蝕，造成鎳面氧化生銹。嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)在第二次波峰焊之后發(fā)生潛伏在內(nèi)的黑色鎳銹，導(dǎo)致可焊性劣化與焊點(diǎn)強(qiáng)度不足。原因是Au面上的助焊劑或酸類物質(zhì)通過孔隙滲入鎳層。如果此時(shí)鎳層中磷含量適當(dāng)（最佳7%），情況會(huì)改善。
?? 5.3鎳槽液老化的影響
????鎳槽反應(yīng)副產(chǎn)物磷酸鈉（根）造成槽液“老化”，污染溶液。鎳層中磷含量也隨之升高。老化的槽液中，阻焊膜滲出的有機(jī)物量增高，沉積速度減慢，鍍層可焊性變壞。這就需要更換槽液，一般在金屬追加量達(dá)4~5MTO時(shí)，應(yīng)更換。
??5.4 PH值的影響
????過高的PH，使鍍層中磷含量下降，鍍層抗蝕性不良，焊接性變壞。對(duì)于安美特公司之Aurotech （酸性）鍍鎳/金體系，一般要求PH不超過5.3，必要時(shí)可通過稀硫酸降低PH。
??5.5穩(wěn)定劑的影響
????穩(wěn)定劑可阻止在阻焊Cu焊墊之間的基材上析出鎳。但必須注意，太多時(shí)不但減低鎳的沉積速度，還會(huì)危害到鎳面的可焊性。
??5.6不適當(dāng)加工工藝的影響
????為了減少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷應(yīng)安排在Ni/Au工藝之前。光固型字符油墨不宜稀釋，并且也應(yīng)安排在Ni/Au工藝之前進(jìn)行。
????做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜進(jìn)行任何酸洗，因?yàn)檫@些做法都會(huì)使鎳層埋伏下氧化的危險(xiǎn)，危及可焊性和焊點(diǎn)強(qiáng)度。
?? 5.7兩次焊接的影響
對(duì)低檔卡板只做一次焊接，一般不會(huì)有問題。但如筆記型電腦的主板、手機(jī)或PC等高檔板，一般需兩次焊接。
第一次焊接后，助焊劑殘余會(huì)浸蝕鎳層。第二次焊接的高溫會(huì)促使氧化甚至變黑，其固有強(qiáng)度變壞，無法通過振動(dòng)試驗(yàn)。遇到這種情況，只能從槽液管理上入手進(jìn)行改進(jìn)，使鍍鎳層具有更好的抗蝕性能。

6 化學(xué)鍍鎳/金與其它表面鎳金工藝
????化學(xué)鍍鎳/金除了通常所指之化學(xué)鍍薄金外，應(yīng)打金線等需求，又派生出化學(xué)厚金工藝；出于耐磨導(dǎo)電等性能要求，也派生出化學(xué)鍍鎳金后的電鍍厚金工藝；針對(duì)HDI板BGA位拉力要求，也派生出選擇性沉金工藝。
6.1 化學(xué)厚金工藝
1） 工藝流程
????除油?水洗?微蝕?水洗?預(yù)浸?活化?水洗?沉鎳?水洗?化學(xué)薄金?回收?水洗 ?化學(xué)厚金?回收?水洗?干板
2） 化學(xué)厚金之特點(diǎn)
????化學(xué)厚金是指在還原條件下，金離子被還原為金單質(zhì)（還原劑同化學(xué)鍍薄金），均勻沉積在化學(xué)薄金上面，在自催化作用下，達(dá)到所需要的厚度。
????一般情況下，印制板化學(xué)厚金的金厚控制在20μin左右。某些情況下，也有超過30μin金厚的。
3）工藝控制
????化學(xué)厚金最重要的是成本問題，所以，反應(yīng)速度的控制尤為重要。絡(luò)合劑、還原劑、穩(wěn)定劑以及溫度，是影響反應(yīng)速度的重要因素。
6.2 沉金金手指電鍍工藝
1）工藝流程
阻焊膜?沉鎳金?干板?包膠紙?電鍍金?去膠紙
其中，電鍍金為如下工藝流程：
酸洗?水洗?刷磨?水洗?活化?水洗?鍍金?回收?水洗?干板
2）沉金金手指電鍍的特點(diǎn)
????沉金金手指這種類型的板，在制作過程中，先將整板的露銅部分，包括金手指部分進(jìn)行化學(xué)鍍鎳金。然后，單獨(dú)將金手指按客戶要求之厚度進(jìn)行電鍍金。
這種工藝流程簡單，性能可靠，既能滿足客戶元件粘貼要求，又能滿足插接性能。
3）工藝控制
????包藍(lán)膠紙時(shí)，一定要防止藥水滲漏，避免金藥水污染。此外，電鍍厚金前，一定要將被鍍表面磨刷干凈，否則會(huì)引起分層。刷磨時(shí)，不可吝嗇沉金層的浪費(fèi)，刷磨效果越好，電鍍金層的結(jié)合力越牢固。
6.3 選擇性沉金工藝
1）工藝流程
阻焊膜?干菲林?曝光?顯影?干板?沉鎳金?褪菲林?干板?有機(jī)保焊涂敷
2）選擇性沉金的特點(diǎn)
????選擇性沉金既具有元件粘貼平整的特點(diǎn)，又具有良好的裝配焊接性能。同時(shí)，針對(duì)HDI板BGA位等小型Pad位采用有機(jī)保焊涂覆（如Cu106），避免因Pad位太小而造成鎳金拉力不足的缺點(diǎn)。而且，選擇性沉金的成本低于整板沉金，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ墓に嚒?br>3）工藝控制
干菲林是專用于沉鎳金的類型，它不但應(yīng)具有耐高溫藥液能力，且須具備良好的掩孔能力。由于沉鎳金疏孔的局限性，其表面對(duì)微蝕藥水非常敏感，極易造成鎳層腐蝕。所以，在有機(jī)保焊涂覆制程中，微蝕率應(yīng)在保證銅面清潔的前提下，控制的越低越好。能夠采用貼紅膠紙的制板，最好能象噴錫板那樣，貼紅膠紙加以保護(hù)。