鎳鹽浸

鎳鹽浸是通過化學反應在銅的表面置換鈀再在鈀核的基礎上化學鍍上一層鎳磷合金層,然後再通過置換反應在鎳的表面鍍上一層金。目前鎳鹽浸有置換和半置換半還原混合建浴兩種工藝。

主要用途

化鎳金主要用於電路板的表面處理,用來防止電路板表面的銅被氧化或腐蝕,並且用於焊接及套用於接觸(例如按鍵,記憶體條上的金手指等)。

主要流程

1 鎳鹽浸前處理

採用設備主要是磨板機或噴砂機或共用機型,(使用機型較多)主要作用:

去除銅表面的氧化物和糙化銅表面從而增加鎳和金的附著力。

2 鎳鹽浸生產線

採用垂直生產線,主要經過的流程有:

進板→除油→三水洗→酸洗→雙水洗→微蝕→雙水洗→預浸→活化→雙水洗→化學鎳→雙水洗→化學金→金回收→雙水洗→出板

(建議使用廣東達志環保科技股份有限公司的DZ-80X產品)

3 鎳鹽浸後處理

採用設備主要是水平清洗機(多數使用品牌宇宙)。

工藝控制

1 除油缸

一般情況,PCB沉鎳金採用酸性除油劑來處理制板,其作用在於去除銅面之輕度油脂及氧化物,達到銅面清潔及增加潤濕效果的目的。它應當具備不傷Soider Mask(綠油),低泡型易水洗的特點。

除油缸之後通常為二級市水洗,如果水壓不穩定或經常變化,則將逆流水洗設計為三及市水洗更佳。

2 微蝕缸

微蝕的目的在於清潔銅面氧化及前工序遺留殘渣,保持銅面新鮮及增加化學鎳層的密著性,常用微蝕液為酸性過硫酸鈉溶液。

NaSO﹕80~120g/L

硫酸﹕20~50ml/L

沉鎳金生產也有使用硫酸雙氧水或酸性過硫酸鉀微蝕液來進行的。

由於銅離子對微蝕速率影響較大,通常須將銅離子的濃度控制有5~25g/L,以保證微蝕速率處於0.5~1.5μm,生產過程中,換缸時往往保留1/5~1/3缸母液(舊液),以保持一定的銅離子濃度,也有使用少量氯離子加強微蝕效果。

另外,由於帶出的微蝕殘液,會導致銅面在水洗過程中迅速氧化,所以微蝕後水質和流量以及浸泡時間都須特別考慮。否則,預浸缸會產生太多的銅離子,繼而影響鈀缸壽命。所以,在條件允許的情況下(有足夠的排缸),微蝕後二級逆流水洗之後,再加入5%左右的硫酸浸洗,經二級逆流水洗之後進入預浸缸。

3 預浸缸

預浸缸在製程中沒有特別的作用,只是維持活化缸的酸度以及使銅面在新鮮狀態(無氧化物)下,進入活化缸。

理想的預浸缸除了Pd之外,其它濃度與活化缸一致。實際上,一般硫酸鈀活化系列採用硫酸作預浸劑,鹽酸把鈀活化系列採用鹽酸作預浸劑,也有使用銨鹽作預浸劑(pH值另外調節)。否則,活化製程失去保護會造成鈀離子活化液局部水解沉澱。

4 活化缸

活化的作用是在銅面析出一層鈀,作為化學鎳起始反應之催化晶核。其形成過程則為Pd與Cu的化學置換反應。

從置換反應來看,Pd與Cu的反應速度會越來越慢,當Pd與Cu完全覆蓋後(不考慮浸鍍的疏孔性),置換反應即會停止,但實際生產中,人們不可能也不必要將銅面徹底活化(將銅面完全覆蓋)。從成本上講,這會使Pd的消耗大幅大升。更重要的是,這容易造成滲鍍等嚴重品質問題。

由於Pd的本身特性,活化缸存在著不穩定這一因素,槽液中會產生細微的(5m濾芯根本不可能將其過濾)鈀顆粒,這些顆粒不但會沉積在PCB的Pad位上,而且會沉積在基材、綠油以及缸壁上。當其積累到一定程度,就有可能造成PCB滲鍍以及缸壁發黑等現象。

影響鈀缸穩定性的主要原因除了藥水系列不同之外,鈀缸控制溫度和鈀離子濃度則是首要考慮的問題。溫度越低,鈀離子濃度越低,越有利於鈀缸的控制。但不能太低,否則會影響活化效果,引起漏鍍發生。

通常情況下,鈀缸溫度設定在20~30℃,其控制範圍應在±1℃,而鈀離子濃度則控制在20~40ppm,至於活化效果,則按需要選取適當的時間。

當槽壁及槽底出現灰黑色的沉積物,則需硝槽處理。其過程為﹕

加入1﹕1硝酸,啟動循環泵2小時以上或直到槽壁灰黑色沉積物完全除去為止。適當時可考慮加熱,但不可超過50℃,以免空氣污染。

另外,也有人認為活化帶出的鈀離子殘液在水洗過程中會造成水解,從而吸附在基材上引起滲鍍,所以,應在活化逆流水洗之後,多加硫酸或鹽酸的後浸及逆流水洗的製程。

事實上,正常情況下,活化帶出的鈀離子殘液體,在二級逆流水洗過程中可以被洗乾淨。吸附在基材上的微量元素,在鎳缸中不足以導致滲鍍的出現。另一方面,如果說不正常因素導致基材吸附大量活化殘液,並不是硫酸或鹽酸能將其洗去,只能從根源去調整鈀缸或鎳缸。增加後浸及逆流水洗,其作用只是避免水中Pd含量太多而影響鎳缸。

需要留意的是,水洗缸中少量的Pd帶入鎳缸,並不會對鎳缸造成太大的影響,所以不必太在意活化後水洗時間太短,一般情況下,二級水洗總時間控制在1~3min為佳。尤其重要的是,活化後水洗不可使用超音波裝置,否則,不但導致大面積漏鍍,而且滲鍍問題依然存在。

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