PCB化学镍金及OSP工艺步骤和特性分析

文章摘要：1.4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

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　　1.4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。

　　2、OSP

　　OSP是Organic Solderability Preservatives 简称，中译为有机保焊膜，又称护铜剂，英文亦称之Preflux，本文就以护铜剂称之。

　　2.1 种类及流程介绍

　　A. BTA(苯骈三氯唑)：BENZOTRIAZOLE

　　BTA是白色带淡黄无嗅之晶状细粉，在酸碱中都很安定，且不易发生氧化还原反应，能与金属形成安定化合物。ENTHON将之溶于甲醇与水溶液中出售，作铜面抗氧化剂(TARNISH AND OXIDE RESIST)，商品名为CU-55及CU-56，经CU-56处理之铜面可产生保护膜，防止裸铜迅速氧化。操作流程如表14.1。

　　B. AI(烷基咪唑) ALKYLIMIDAZOLE PREFLUX是早期以ALKYLIMIDAZOLE作为护铜剂而开始，由日本四国化学公司首先开发之商品，于1985年申请专利，用于蚀刻阻剂(ETCHING RESIST)，但由于色呈透明检测不易，未大量使用。其后推出GLICOAT等，系由其衍生而来。

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