PCB化學鎳金及OSP工藝步驟及特性分析

本文主要分析了兩個最常用的流程 PCB 表面處理工藝:化學鎳金和OSP工藝步驟及特點。

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1.化學鎳金

1.1 基本步驟

脫脂→水洗→中和→水洗→微蝕→水洗→預浸→鈀活化→吹攪拌水洗→化學鍍鎳→熱水洗→化學鍍金→循環水洗→後處理水洗→烘乾

1.2 化學鍍鎳

A、一般化學鍍鎳分為“置換型”和“自催化”型。 配方很多,但無論是哪一種,高溫塗層質量都比較好。

B. 氯化鎳(Nickel Chloride)一般用作鎳鹽

C、常用的還原劑有次磷酸鹽/甲醛/肼/硼氫化物/胺硼烷

D. 檸檬酸鹽是最常見的螯合劑。

E. 需要調整和控制浴液的pH值。 傳統上使用氨(Amonia),但也有使用三乙醇氨(Triethanol Amine)的配方。 除了可調節的pH值和氨在高溫下的穩定性外,它還與檸檬酸鈉結合形成金屬鎳。 螯合劑,使鎳能順利有效地沉積在鍍件上。

F、次磷酸鈉的使用除減少污染問題外,對塗層質量也有很大影響。

G、這是化學鎳罐的配方之一。

配方特性分析:

A、PH值影響:PH值低於8時會出現渾濁,高於10時會發生分解,對磷含量、沉積速率和磷含量無明顯影響。

B、溫度影響:溫度對沉澱速率影響很大,70℃以下反應慢,95℃以上速率快,不可控。 90°C 是最好的。

C、在成分濃度中,檸檬酸鈉含量高,螯合劑濃度增加,沉積速率降低,磷含量隨螯合劑濃度增加而增加。 三乙醇胺體系的磷含量甚至可以高達15.5%。

D、隨著還原劑次磷酸二氫鈉濃度的增加,沉積速度增加,但浴液超過0.37M時會分解,所以濃度不宜過高,過高有害。 磷含量與還原劑​​沒有明確的關係,一般控制濃度在0.1M左右為宜。

E、三乙醇胺的濃度會影響塗層的磷含量和沈積速率。 濃度越高,磷含量越低,沉積越慢,所以濃度最好保持在0.15M左右。 除調節pH值外,還可用作金屬螯合劑。

F. 由討論可知,可有效調節檸檬酸鈉濃度,有效改變塗層磷含量

H. 一般還原劑分為兩大類:

銅表面多為非活化表面,以使其產生負電,以達到“開鍍”的目的。 銅面採用第一種化學鍍鈀法。 因此,反應中存在磷共晶現象,常見的磷含量為4-12%。 因此,當鎳量大時,鍍層失去彈性和磁性,脆性光澤增加,有利於防銹,不利於引線鍵合和焊接。

1.3 無電金

A、化學鍍金分為“置換金”和“化學鍍金”。 前者就是所謂的“沉金”(lmmersion Gold plating)。 鍍層薄,底面鍍全停。 後者接受還原劑提供電子,使鍍層可以繼續使化學鍍鎳變厚。

B、還原反應的特徵式為:還原半反應:Au e-Au0氧化半反應式:Reda Ox e-全反應式:Au Red aAu0 Ox。

C、化學鍍金配方除提供金源配合物和還原還原劑外,還必須與螯合劑、穩定劑、緩沖劑和溶脹劑配合使用才能有效。

D、一些研究報告表明,化學金的效率和質量都有所提高。 還原劑的選擇是關鍵。 從早期的甲醛到最近的硼氫化物,硼氫化鉀的作用最為普遍。 與其他還原劑聯合使用效果更佳。

E、鍍層的沉積速率隨著氫氧化鉀和還原劑濃度和浴溫的增加而增加,但隨著氰化鉀濃度的增加而降低。

F. 商業化工藝的操作溫度大多在90°C左右,這是對材料穩定性的一大考驗。

G. 如果在薄電路基板上發生橫向生長,可能會造成短路危險。

H.薄金容易產生氣孔,容易形成原電池腐蝕K。薄金層的氣孔問題可以通過含磷的後處理鈍化來解決。