浸金工艺对镍金镀层可焊性的影响

2016-06-16
研发部

                                            浸金工艺    

    化学镀镍浸金过程有时简称化学镀镍金(Electroless Nickel and Immersion Gold;EN/IG)。自1996年以来,在国内外得到迅速推广,这得益于EN/IG工艺本身所具有的种种优点。化学镀镍金板镍金层的分散性好,有良好的焊接及可多次焊接性能、能兼容各种助焊剂,同时又是一种极好的铜面保护层。因此,它与热风整平、有机可焊性保焊膜等PCB表面处理工艺相比,化学镀镍金镀层可满足更多种组装要求,并且其板面平整、SMD焊盘平坦,适合于细密线路。化学镀镍金印制板可广泛用于移动电话、计算机、笔记本电脑、电子词典等诸多电子产品。此工艺属于无铅可焊性镀层。但是,EN/IG工艺应用于印制板时经常受到黑盘、 个别焊点不牢、发生脆裂、可焊性差的困扰。并且有时只有当器件焊接到电路板上之后,才能发现这种现象,这给工业生产造成了损失。这种状况已引起了科研人员的广泛关注,并进行了多方面试验研究。

       浸金是一种置换反应。反应持续进行直到金完全覆盖化学镀镍层为止。金层阻止镍磷层被氧化,保证镍磷层良好的可焊性,并能提高焊料的润湿性。因此,浸金层厚度,只要能使镀金层起到保护镍磷层的作用即可。这层金的厚度一般控制在0.025~0.1μm为宜。同时,在浸金过程中,对镍磷层的过腐蚀,也是导致可焊性差的重要原因之一。

1、浸金温度和浓度的影响

       操作温度和金离子浓度是控制沉积速率和镀金层均匀性的主要影响因素。浸金反应的速率和镀金层的均匀性,对提高可焊性有重要影响。温度过高,镀金层不均匀,并过腐蚀镍层,造成局部镍层磷含量相对偏高;相反,温度过低,溶液会停止反应。金盐浓度过低,会降低反应速率,形成不均匀的镀层,增强了对镍磷层的腐蚀。理论上讲,镍和金的电极电位相差很大,镍可以置换出溶液中的金。当镍磷层表面置换上金层后,由于金层表面多孔隙,其孔隙下的镍仍可继续置换,但反应速度会减慢直至镍全部被覆盖为止。然而,实际经验告诉我们,如果沉积速度很低,反应将会持续进行。这样随着浸金时间的延长,增加了镍磷层局部过腐蚀的机率,降低了可焊性。

2、浸金沉积速度的影响

       浸金的沉积速度由pH值、温度和金的浓度决定。浸金的沉积速度过快,金层相对疏松,致密性差,镍离子容易穿过金层孔隙到表面上,此时金层没有起到很好保护镍磷层的作用;浸金的沉积速度过慢,要使金层厚度达到0.1μm,需延长镀金的时间,增加了镍磷层过腐蚀的概率。一般认为浸金速度控制在(0.35~0.45) μm/h为宜。

3、pH值和厚度的影响

       众所周知,适当提高浸金液的pH值可有效消除黑盘的产生,或使之最小化。pH值越低,它对化学镀镍层的腐蚀越快,也越容易形成黑盘。浸金时镍磷层里发生腐蚀,过厚的金层会产生高的腐蚀率。作为可焊镀层金的厚度不能太厚或太薄 (其防护性能会较差)。这样,其对镍磷层才具有良好的保护作用,实现优良的焊接性能。

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司