化学镀镍工艺流程 化学镀镍方程式

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化学镀镍工艺流程 化学镀镍方程式 精品文档，仅供参考 化学镀镍工艺流程 化学镀镍方程式 化学镍金又叫沉镍金，业界常称为无电镍金(Electroless Nickel Immersion Gold)又称为沉镍浸金。下面是本站为大 家带来的化学镀镍工艺流程，希望能帮助到大家! 化学镀镍工艺流程 1、基本步骤 脱 脂 →水 洗 →中 和 →水 洗 →微 蚀 →水洗→预浸→钯活化→吹气搅拌水洗 →无电镍→热水洗→ 无电金→回收水洗 →后处理水洗→干燥 2、无电镍 A. 一般无电镍分为置换式与自我催化式其配方极多， 但不论何者仍以高温镀层质量较佳 B. 一般常用镍盐为氯化镍(Nickel Chloride) C. 一般常用还原剂有次磷酸盐类(Hypophosphite)/甲 醛 (Formaldehyde)/ 联 氨 (Hydrazine)/ 硼 氩 化 合 物 (Borohydride)/硼氢化合物(Amine Borane) D. 螯合剂以柠檬酸盐(Citrate)最常见。 E. 槽液酸碱度需调整控制，传统使用氨水(Amonia)， 也有配方使用三乙醇氨(Triethanol Amine)，除可调整 PH 及比氨水在高温下稳定，同时具有与柠檬酸钠结合共为镍金 属螯合剂，使镍可顺利有效地沉积于镀件上。 F. 选用次磷二氢钠除了可降低污染问题，其所含磷对 镀层质量也有极大影率。 G. 此为化学镍槽其中一种配方。 配方特性分析： a. PH 值影响：PH 低于 8 会有混浊现像发生，PH 高于 10 会有分解发生，对磷含量及沉 积速率及磷含量并无明显 影响。 b.温度影响：温度影响析出速率很大，低于 70°C 反应缓慢，高于 95°C 速率快而无法控制.90°C 最佳。 c.组成浓度中柠檬酸钠含量高，螯合剂浓度提高，沉积 速率随之下降，磷含量则随螯合 剂浓度增加而升高，三乙 醇氨系统磷含量甚至可高到 15.5%上下。 d.还原剂次磷酸二氢钠浓度增加沉积速率随之增加，但 超过 0.37M 后槽液有分解现像， 因此其浓度不可过高，过 高反而有害。磷含量则和还原剂间没有明确关系，因此一般 浓度控制在 O.1M 左右较洽当。 e.三乙醇氨浓度会影响镀层磷含量及沉积速率，其浓度 增高磷含量降低沉积也变慢， 因此浓度保持约 0.15M 较佳。 他除了可以调整酸碱度也可作金属螯合剂之用 f.由探讨得知柠檬酸钠浓度作通当调整可有效改变镀 层磷含量 H. 一般还原剂大分为两类： 次磷酸二氢钠(NaH2PO2H2O，Sodium Hypophosphate)系 列及硼氢化钠(NaBH4，Sodium Borohydride)系列，硼氢化 钠价贵因此市面上多以次磷酸二氢钠为主 一般公认反应为： [H2PO2]- H2OA H [HPO3]2- 2H(Cat) -----------(1) Ni2 2H(Cat)a Ni 2H ----------------------------------(2) [H2PO2]- H(Cat)a H2O OH- P----------------------(3) [H2PO2]- H2Oa H [HPO3]2- H2------------------(4) 铜面多呈非活化性表面为使其产生负电性以达到启镀 之目铜面采先长无电钯方式反应中有磷共析故，4-12%含磷 量为常见。故镍量多时镀层失去弹性磁性，脆性光泽增加， 有利防锈不利打线及焊接。 3、无电金 A. 无电金分为置换式镀金与无电金前者就是所谓浸镀 金(lmmersion Gold plating) 镀层薄且底面镀满即停止。 后者接受还原剂供应电子故可使镀层继续增厚无电镍。 B. 还原反应示性式为：还原半反应：Au e- Au0 氧化 半反应式： Reda Ox e- 全反应式：：Au Red aAu0 Ox. C. 化学镀金配方除提供黄金来源错合物及促成还原还 原剂，还必须并用螯合剂、安定剂、缓冲剂及膨润剂等才能 发挥效用。 D. 部份研究报告显示化学金效率及质量改善，还原剂 选用是关键，早期甲醛到近期硼氢化合物，其中以硼氢化钾 最普遍效果也佳，若与他种还原剂并用效果更理想。代表反 应式如后： 还原半反应：Au(CN)-2 e-a Au0 2CN- 氧化半反应式：BH4- H2O a BH3OH- H2 BH3OH- 30H- a BO2- 3/2H2 2H20 3e- 全反应式：BH3OH 3AU(CN)z 30H-， BOz 吐 /2Hz 2H，0 3Auo 6CN- E. 镀层之沉积速率随氢氧化钾及还原剂浓度和槽温提 高而提升，但随氰化钾浓度增加而降低。 F. 已商业化制程操作温度多为 9O℃左右，对材料安定 性是一大考验。 G. 细线路底材上若发生横向成长可能产生短路危险 H. 薄金易有疏孔易形成 Galvanic Cell Corrosion K。 薄金层疏孔问题可经由含磷后处理钝化方式解决。 4、制程重点 A. 碱性脱脂： 为防止钯沉积时向横向扩散，初期使用柠檬酸系清洁剂。 后因绿漆有疏水性，且碱性清洁剂效果又较佳，同时为防止 酸性清洁剂可能造成铜面钝化，故采磷酸盐系直炼非离子性 清洁剂，以容易清洗为诉求。 B. 微蚀： 其目在去除氧化获得新鲜铜面，同时达到绝对粗度约 0.5-1.0μm 之铜面，使得镀镍金后仍能获得相当粗度，此 结果有助打线时之拉力。配槽以 SPS 150g/l 加少量盐酸， 以保持氯 离子约 2OOppm 为原则，以提高蚀刻效率。 C. 铜面活化处理： 钯约 3ppm，操作约 40℃，一分钟，由于氯化钯对铜面 钝化比硫化钯为快，为得较好镍结合力自然是硫化钯较适当。 由于钯作用同时会有少量 Cu 会产生，它可能还原成 Cu 也可 能 氧化成 Cu ，若成为铜原子则沉积会影响钯还原。为使钯 还原顺利须有吹气搅拌，风量约 为 0./~O.15M3/M2*min 以 上，促使亚铜离子氧化并释出电子以还原钯，完成无电镍沉 积动作。 D. 活化后水洗： 为防止镍层扩散，清除线路间之残钯至为重要，除强烈 水洗也有人用稀盐酸浸渍以转化死角硫化钯防止镍扩散。为 促进镍还原，热水预浸将有助于成长及均匀性，其想法在提 高活 性使大小面积及高低电压差皆因提高活性而使差异变 小以达到均一目。 E. 无电镍： 操作温度 85±5℃ ，PH4.5~4.8，镍浓度约为 4.9~5.1 g/l 间，槽中应保持镍浓度低于 5.5 ，否则有氢氧 化沉淀可能，若低于 4.5g/l 则镀速会减慢，正常析出应以 15μm/Hr，Bath loading 则应保持约 0.5~1.5)dM2/l，镀 液以 5 g/l 为标准镍量经过 5 个 Turn 即必须更槽否则析出 镍质量会变差。镍槽可以 316 不锈钢制作，槽体事先以 50% 硝酸钝化，并以槽壁 外加电解阳极以防止镍沉积，阴极可 接于搅拌叶通以 0.2~0.4 A/M2(0.018~0.037 ASF)低 电流， 但须注意不能在桨叶区产生气泡否则代表电流太强或镍镀 层太厚必须烧槽。建浴操 作应维持在 PH=5~4.7间，可用 NaOH 或 H2S04 调整，PH 低于 4.8 会出现混浊，槽液老化 PH 操作 范围也会逐渐提高才能维持正常析出速度。因线路底部为死 角，易留置反应后所留残碱，因此对绿漆可能产生不利影响， 必须以加强搅拌及震动使残碱及气泡去除。 F. 无电镍磷含量： 一般无电镍多以次磷酸二氢钠为还原剂，故镀层会含有 一定量磷约 4~6%，且部份呈结晶状。苦含量在 6~8% 中含量 则多数呈非结晶状，当高达 12%以上则几乎全呈非结晶组织。 就打线而言，中磷含量及硬度在 500~600HV 最佳，焊锡性也 以 9%最好。一般在添加四回后析出磷含量就会达到 10%应考 虑换槽，打线用厚度应在 130μ以上。 G. 无电金： 以柠檬酸为错合剂化学金槽，含金 5g/l，槽体以 PP 为 材质。PH=5.1~5.3 时可与铜作用，PH=4.5~4.8 时可与镍作 用实行镀金，PH 可以柠檬酸调整之。一般操作温度在 85℃， 厚度几乎会停止在 2.5μ左右，大约五分钟就可达到此厚 度，高温度固然可加快成长但因结晶粗反而防蚀能力较差。 由于大半采置换反应，因此会有不少镍溶入液中，良好管理 最好不要让镍浓度超过 2OOppm，到 40Oppm 时金属外观及附 着力都变差，药水甚至变绿变黑，此时必须更槽。金槽对铜 离子极敏感，2Oppm 以上析出就会减缓，同时会导致应力增 大。镀镍后也不宜久置，以免因钝化而无法析镀，故镍后水 洗完应尽速进入金槽，有时为了特定状况则作 10%柠檬酸浸 泡再进入金槽也能改善一些结合力。 经镀金后镀面仍难免有部份疏孔，此镀件经水洗后仍应 经一道封孔处理，如此可使底层镍经有机磷处理增加其耐蚀 性。