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化学镍的金面异色分析及改善如何体现于金工艺中
文章出处:    作者:    发布时间:2016/10/5 15:56:49

     化学镍在金工艺处理金面异色分析是怎么做的?他是如何来改善这些问题的呢?看看下面的一些介绍吧!让你更多的了解到化学镍的存在的意义!一起来学习一下吧!
  化学镍金作为PCB表面处理之一,如果来料铜面异常会导致化学镍金后出现漏镀、甩镍金、金面异色等品质异常,其中的金面异色问题通常情况下会从化学镍金前处理方面着手解决。而本文中所讲的金面异色为金厚偏薄异色,并且异色问题均集中在IC和BGA位置,如图1所示。本文将就此问题产生的原因进行分析,并给出改善措施,最终解决这类金面异色问题。


  二、原因分析
  2.1沉金反应原理
  当PCB板面镀好镍层放入金槽后,其镍面即受到槽液的攻击而溶出镍离子,所抛出的两个电子被金氰离子获得而在镍面上沉积出金层,反应机理如下:
  阳极反应:Ni→Ni2++2e-    E0=0.25V
  阴极反应:Au(CN)2-+e-→Au+2CN-    E0=0.6V
  总反应式  Ni + Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2CN-
  从以上沉金反应机理可以得出此反应属于典型的置换反应,总反应的电位为-0.35V,在Ni和Au+的接触便可自发进行,理论上镍面上完全覆盖上一层Au之后,金的析出便停止,实际上由于金层表面上孔隙较多,故多孔金属下的镍仍可溶解抛出电子而金继续析出在镍上,只不过速率会愈来愈低,直至终止。


  2.2 金面异色原因分析
  2.2.1正常IC与异常IC镍厚切片分析
  从以上切片镍厚测量得出,IC异色处与正常IC位镍厚无明显差异,说明造成IC异色原因不是沉金假镀(镍厚偏薄)引起,即此类IC露镍异色与镍厚无关系。
  2.2.2正常IC与异色IC金镍厚测量
  从以上异常IC与正常IC金厚测试数据得出,异常IC与正常IC镍厚无明显差距,但异常IC金厚比正常IC金厚最大相差0.82微英寸,因此可以判定IC异色为金厚过薄呈现镍的颜色所致。
  2.2.3正常IC与异色IC镍层SEM及EDS分析
  从以上镍面SEM及EDS分析得出,IC异色处与正常IC位镍面晶体结构和P含量均无明显差异,说明造成IC露镍异色原因不是镍面晶体异常引起。
  2.2.4通过鱼骨图对金面异色可能存在原因进行分析,如下图所示。


  2.2.5原因筛选
  (1)现场跟进发现同一时间、同一条件生产出来的板,有些板有异色,有些板无异色,因此可以排除人员、机器和环境方面的因素;
  (2)现场跟进中还发现发生异色的板都发生在有BGA和IC的板上,并且异色板主要集中在杂色油墨上,因此将原因得点锁定在物料和方法上。


  三、实验验证
  3.1实验流程
  来料→水平喷砂处理→上板→除油→微蚀→预浸→活化→后浸→化沉镍→化学金→金回收→下板
  3.2实验参数
  3.3实验方案


  四、实验验证结果及分析
  从表4中的5组实验结果对比得出:
  (1) 将沉金金缸金浓度提高至1.2g/L仍有异色现象,说明金浓度不是导致IC或BGA异色的原因;
  (2) 将沉金活化时间提高至120S仍有异色现象,说明金活化时间不是导致IC或BGA异色的原因;
  (3) 对比本厂沉金和外发沉金都有BGA或IC异色现象,说明沉金药水不是导致沉金板异色的主要原因;
  (4) 阻焊工序采用不同油墨丝印沉金后都有金异色现象,说明油墨不是导致金面异色的原因;
  (5)在阻焊工序采用铝片塞孔处理的板在沉金后无金面异色现象,而未采用铝片塞孔的板沉金后均出现金面异色现象,说明阻焊铝片塞孔对BGA和IC金面异色有很大的改善作用;铝片塞孔与非铝片塞孔孔内切片对比如图3和图4所示。


  五、结论
  针对沉金板BGA或IC金面异色问题,曾经困扰我司许久,在生产过程中我们也进行过很多尝试,但均未得到完全杜绝之目的,后通过对沉金的反应原理和异常板进行仔细分析,并且通过试板对比及量产验证,最终找到通过阻焊铝片塞孔能彻底解决BGA或IC金面异色问题。

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