镀金培训教材潘观平1阶段研究特选

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1、Kai Ping Elec & Eltek行业实操Kai Ping Elec & Eltek1目目 录录一、制程目的二、概述三、镀镍金工艺体系的介绍四、工艺流程及工艺原理简介五、溶液配方及工艺规范六、制程控制七、镀镍金设备简介八、常见的缺陷问题及解决方案九、总结行业实操Kai Ping Elec & Eltek2行业实操Kai Ping Elec & Eltek3 金因具有优越的导电性及抗氧化性.。因此PCB制作中需要镀金制程，但因为金的成本较高，所以只用于金手指，局部镀或化学金。如bonding pad等。金手指(Gold Finger，或称Edge Connector)设计的目的，在于藉由

2、connector连接器的插接作为板对外联络的出口。整板镀金在考虑其成本及可焊性要求下，逐渐被化学金所取代。行业实操Kai Ping Elec & Eltek4金手指擦入连接器的示意图：行业实操Kai Ping Elec & Eltek5行业实操Kai Ping Elec & Eltek6 P C B上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层，对某些单面印制板，也常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面，如开关触点、触片或插头金，用镍来作为金的衬底镀层，可大大提高耐磨性。当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。行业实操Kai Ping Elec & Eltek7 哑镍/金组合镀层常常

3、用来作为抗蚀刻的金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊的要求，唯独只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB，通常采用光镍/金镀层。行业实操Kai Ping Elec & Eltek8 PCB上的金镀层有几种作用。金作为金属抗蚀层，它能耐受所有一般的蚀刻液。它的导电率很高 ，其电阻率为2.44微欧厘米。由于它的负的氧化电位，使得它是一种抗锈蚀的理想金属和接触电阻低的理想的接触表面金属。行业实操Kai Ping Elec & Eltek9 近年来镀金工艺得到不断发展，它们大多是专利性的。PCB镀金以弱酸性柠檬酸系列的微氰镀液为宜。中性镀液由于其耐污染能力差，而碱性氰化物镀

4、金其对电镀抗蚀剂的破坏作用而不适用。行业实操Kai Ping Elec & Eltek10行业实操Kai Ping Elec & Eltek11 镍的电镀层可以从低氯化物硫酸盐、氨基磺酸盐、氟硼酸盐等电镀溶液体系获得。印制板镀层必须具备内应力小，外观细致光滑，与铜基体有良好的结合力等特点。能同时满足上述要求的镀液一般是低氯化物的硫酸盐和氨基磺酸盐体系。氨基磺酸盐特点是内应力低，沉积速度快，但成本也较高。镀镍行业实操Kai Ping Elec & Eltek12镀层性能比较行业实操Kai Ping Elec & Eltek13 金的电镀层可以从碱性氰化物，亚硫酸盐镀液，柠檬酸盐微氰镀液等体系中获

5、得。 碱性氰化物镀金虽然镀液性能最稳定，易操作，好维护，镀层硬度也较高，但含有高剧毒的物品-氰化钾，因而对环境保护和人员的身体健康都不利。同时，碱性氰化物对环氧基材有一定的侵蚀作用，因而在印制电路中很少使用。镀金行业实操Kai Ping Elec & Eltek14 柠檬酸盐微氰镀液既具有氰化物镀金溶液稳定，易操作、好维护的特点，又具有较低毒性，（能造成人体血红蛋白的变异）镀层综合性能优异等特点，因此，是目前电镀金的主力工艺。行业实操Kai Ping Elec & Eltek15 我司使用的镍金工艺是氨基磺酸盐系列，柠檬酸微氰镀金系列。行业实操Kai Ping Elec & Eltek16行业

6、实操Kai Ping Elec & Eltek17压板钻孔图形转移化学沉铜镀镍金在PCB工艺流程中的位置（以多层板为例）：绿油、白字全板镀金图形电镀铜内层图形制作褪膜、蚀刻镀金手指锣板、电测、包装、出货行业实操Kai Ping Elec & Eltek18镀镍金工艺流程如下：（全板镀金）入板金回收除油双水洗微蚀双水洗酸浸镀铜水洗活化镀镍活化镀金水洗水洗下板行业实操Kai Ping Elec & Eltek19镀金手指工艺流程如下：入板微蚀水洗磨板水洗镍活化DI水洗镀镍自来水洗活化DI水洗镀金水洗金回收下板（以本公司为例）行业实操Kai Ping Elec & Eltek20 (一一). 微蚀微

7、蚀（NPS系列微蚀药水） 1. 微蚀药剂组成：过硫酸钠Na2S2O8 硫酸H2SO4 作用：去除表面氧化，粗化铜面，使铜形成一 表现 粗糙度，增加铜面与镍面之间的结合力。 反应原理： Cu+Na2S2O8CuSO4+Na2SO4行业实操Kai Ping Elec & Eltek212.操作条件： Na2S2O8： 5070g/l H2SO4： 13%（V/V） Cu2+ ： 525g/l 温度： 30 2 时间： 垂直式1min 槽材质:PVC或PP 加热器:石英或铁弗龙加热器行业实操Kai Ping Elec & Eltek22 由于Cu2+对微蚀速率影响较大，通常须将Cu2+的浓度控制在5

8、-25g/l，以保证微蚀速率处于20-40”之间。生产过程中,换缸时往往保留1/5-1/3缸母液(旧液)，以保持一定的Cu2+浓度。3.铜离子控制行业实操Kai Ping Elec & Eltek23 ( 二二). 活化活化 1.活化剂(MP-49) 作用： 使铜面吸附活性剂，防止铜面镀镍后钝化，保持 铜原有的活性，增加铜层与镍层的结合力。行业实操Kai Ping Elec & Eltek242. 操作条件：MP-49: 3040g/l温度:555槽材质:PVC或PP温控：铁弗龙包覆加热器或冷却盘管过滤：5mPP滤芯连续过滤行业实操Kai Ping Elec & Eltek25 (三三). 镀

9、镍镀镍 1.药液组成: 氨基磺酸镍Ni(SO3NH2)2 氯化镍NiCl26H2O 硼酸H3BO3 光泽剂ACR3010 Brighter作用：作为金层与铜层之间的屏障，防止铜Migration， 作为镀金的基底层，大幅度提高金的耐磨性， 且对铜基体提供电化起保护作用。行业实操Kai Ping Elec & Eltek26反应原理：阳极反应：Ni-2e Ni2+阴极反应： Ni2+ +2e Ni 2H+ +2e H22.操作条件 氨基磺酸镍Ni(SO3NH2)2 100-150g/l 氯化镍NiCl26H2O 5-25g/l 硼酸H3BO3 30-45g/l行业实操Kai Ping Elec

10、& Eltek27ACR3010: 30-45ml/lPH: 3.8-4.4温度: 555电流密度： 全板镀金825ASF，金手指50100ASF槽体材质: PP材质循环过滤系统:3-5times/hour,优先考虑布袋式过滤， 棉芯过滤需监控流量（发现堵塞及时更换）。温控：铁弗龙或石英加热器或冷却盘管行业实操Kai Ping Elec & Eltek283.镀液维护规则严格控制溶液的PH值,使其始终处于工艺控制范围之内。（正确使用碱式碳酸镍和氨基璜酸镍调整PH值）定期作赫尔槽和镀层内应力实验，以便准确的控制镀层 质量和外观。定期作小电流电解处理消除有害元素对镀层的影响。定期对镀液作活性碳处理

11、，防止有机污染对镀层质量的影响。行业实操Kai Ping Elec & Eltek29（四）（四）. 镀金镀金 1、镀液成份A、金盐 即氰化金钾KAu(CN)2，其含量为68.3%,其控制浓度一般 为35 g/lB、添加剂 添加剂包含氯化铵、柠檬酸铵及适量稳定剂，常用EDTA 络合Ni2+以稳定生成物对反应速度的影响。 行业实操Kai Ping Elec & Eltek30作用： 防止镍层氧化，增加其导电性及耐磨性。反应原理： 阳极：2H2O - 4e O2 +4H + 阴极：Au+ + e Au行业实操Kai Ping Elec & Eltek31Au： 3.06g/l PH： 3.84.8

12、S.G： 1.061.12 Ni 2+： 500PPM温度：555 PH：4.5 0. 5加热:石英或铁弗龙加热器搅拌:过滤机循环搅拌,使用1m的PP滤芯,不可使用空 气搅拌.槽材质:PP(2.)操作条件行业实操Kai Ping Elec & Eltek32(3.)镀液维护镀金槽应配有安分计计算安分时和连续过滤机。根据安分计提供的数据并考虑到镀液携带的损失,及时补加金盐.经常检查镀液的PH值和镀液的比重.有机污染应尽量避免.工件进槽前应清洗彻底,尽量避免将镀镍液带入金缸.行业实操Kai Ping Elec & Eltek33行业实操Kai Ping Elec & Eltek34（一）镀 镍行业

13、实操Kai Ping Elec & Eltek351、溶液的配方、溶液的配方 为了保证镀液的质量稳定，配制镀镍溶液必须使用化学纯等级以上的试剂产品，特别要控制溶液中Cu、Zn、Pb的含量，使其控制在0.005%以下。同时，要绝对避免使用有硝酸根的镍盐。 开缸镀液必须使用电阻率500K.CM的去离子水(相当于玻璃蒸馏器中的一次蒸馏水。行业实操Kai Ping Elec & Eltek362. 各组份作用与工艺规范各组份作用与工艺规范 1) 氨基磺酸镍 氨基磺酸镍是提供Ni2+的主盐，浓度可在100150g/l内调整，浓度较低时，镀液分散能力好，镀层结晶细致。但沉积速率较慢，允许的阴极电流(Dk)

14、上限值较小，浓度较高时，允许Dk较高，沉积速率较快。行业实操Kai Ping Elec & Eltek372) NiCl26H2O NiCl26H2O是阳极活化剂，Cl-不仅能活化阳极，还会增加镀液的导电性，使镀液分散能力提高，镀层结晶细致。过高的Cl-易使阳极过腐蚀，产生大量的阳极泥，并造成镀层毛刺，还会增大镀层的内应力。 Cl-浓度对镀膜内应力影响如下图示:行业实操Kai Ping Elec & Eltek38镍层的内应力随Cl-的变化曲线图行业实操Kai Ping Elec & Eltek393) H3BO3 H3BO3是镀镍的缓冲剂，在氨基磺酸镍及NiSO4镀液中，用量一般为3045g

15、/l，低于20g/l ，缓冲作用不明显，当浓度31g/l时，才有显著作用，浓度太高时，易在钛篮袋结晶析出，影响Ni的电化学沉积，同时，降低阴极电流效率。 在水溶液中， H3BO3产生如下平衡： H3BO3 H+ H3BO3-当溶液PH时， H3BO3离解出H+，以稳定PH值。行业实操Kai Ping Elec & Eltek404) PH控制 溶液的PH值对镍的电沉积过程及所得镀层性质有很大影响，PH一般在3.84.4之间，PH值偏高，镀液分散能力较好，较高的阴极电流效率和沉积速率。但PH过高，有出现碱试镍盐的倾向，并有利于H2气泡的滞留。导致镀层结晶粗糙，且PH控制对镀层应力，延伸率都有很大

16、的影响，行业实操Kai Ping Elec & Eltek41镀层的延伸率随PH的变化曲线图行业实操Kai Ping Elec & Eltek42镀层的应力随PH的变化曲线图行业实操Kai Ping Elec & Eltek435) 温度 提高温度，也即提高了镀液中离子的迁移速度，改善了溶液的电导，提高了溶液的分散能力与深镀能力，但过高的温度会加剧镍盐生成氢氧化物沉淀的倾向，从而使镀液的分散能力下降。且操作温度对镀层内应力影响较大.温度对镀层内应力影响如下图：行业实操Kai Ping Elec & Eltek44镀膜内应力随温度的变化而变化行业实操Kai Ping Elec & Eltek45

17、6) 添加剂 添加剂的主要成份是应力消除剂，应力消除剂的加入，改善了镀液的阴极极化，降低了镀层的内应力，随着应力消除剂浓度的变化，可以使镀层内应力由张应力改变为压应力。常用的添加剂有：萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精等。与没有去应力剂的镍镀层相比，镀液中加入去应力剂将会获得均匀细致并具有半光亮的镀层。通常去应力剂是按安培一小时来添加的（现通用组合专用添加剂包括防针孔剂等）。 行业实操Kai Ping Elec & Eltek46 虽然镀镍时的阴极电流效率很高，但在实际生产中仍会有少量的H+参与放电，在阴极上以氢气泡的形式析出吸附在阴极表面，特别是当有机杂质吸附在阴极表面时，溶液与阴极表面张力增大 ，

18、氢气泡更容易滞留在阴极表面而造成针孔。行业实操Kai Ping Elec & Eltek47 为了减少或防止针孔的产生，应当向镀液中加入少量的表示活性剂：表示活性剂作用主要表现在以下几个方面： 降低溶液的表面张力。 改善溶液对电极的润湿作用。 使镀膜晶粒细化及改变晶料取向。 改变镀膜应力，延展性等机械性能。 防止镀层产生针孔和凹洞。行业实操Kai Ping Elec & Eltek48 我司金手指拉使用的是十二烷基硫酸钠作为防针孔剂，其结构如下：CH2 CH2CH2 S Na+CH2OOOO行业实操Kai Ping Elec & Eltek49 镀镍时因溶液的表面张力大，阴极析出的H2难以离去

19、，因而易产生针孔及凹洞，加入防针孔剂后，溶液表面张力可降至33.510-5N/cm，镀液中的H2易脱离。实际生产中，也可以用H2O2作为防针孔剂，用量为3%的过氧化氢水溶液13ml/l。行业实操Kai Ping Elec & Eltek50十二烷基硫酸钠与H2O2优缺点分析：行业实操Kai Ping Elec & Eltek517) 阳极 对于镀Ni工艺来说，阴极溶解除取决于阳极材料成份和制作方法外，还取决于溶液的PH、Cl-、及DK。实际生产表明：采用纯度很高的电解镍板作阳极，电镀时很容易钝化，而且在含CL的镀液中约有0.05%的镍阳极成为疏松的镍渣落入溶液中，这不但降低了镍阳极的利用率，而

20、且很容易使镀层产生毛刺。行业实操Kai Ping Elec & Eltek52国内外活性镍阳极技术条件成份含量(%)名称行业实操Kai Ping Elec & Eltek53 我司所用的阳极是钛篮装含S的镍角，它的特点是溶解性能好，不产生阳极泥，特别是所含的S，在阳极溶解的同时，可把镀液中的铜杂质除去。反应方程式为： Cu 2 +S 2- CuS行业实操Kai Ping Elec & Eltek548）电流密度： 镀镍时的极限电流密度DK的大小，与溶液的温度、浓度、PH值、搅拌程度有关。一般来说，随着温度、浓度的升高，搅拌程度的加剧，PH的降低，镀液可采用的阴极电流密度（DK）的上限值也升高。

21、在允许的电流密度范围内，电流密越高，电流效率也越高。因此，在可能的条件下，应尽可能采用较高的电流密度。行业实操Kai Ping Elec & Eltek55电流密度的确定方法：客户所要求的最小金、镍厚设计板的图形分布阴极电流效率及目前药水状态电流的计算方法：I= 1/144 S 板的块数 ： 电流密度（ASF）S ： 电镀面积（IN2）I ： 电流（A）行业实操Kai Ping Elec & Eltek563、不合格镀层的褪除、不合格镀层的褪除作为印制板镍镀层的褪镀液必须具备以下特性：对环氧基材和铜箔无腐蚀性对绝缘保护胶带或抗蚀干膜无浸蚀溶解作用可在室温下操作，以免绝缘保护胶带或抗蚀干膜脱落行

22、业实操Kai Ping Elec & Eltek57印制板镍镀层的褪镀液可以选用下述配方：氟化氢氨NH4HF2 200-250g/l柠檬酸C6H8O7.H2O 30g/l过氧化氢H2O2 27.5% 100-200ml/l室温/褪尽为止行业实操Kai Ping Elec & Eltek58（二）镀 金（镀镍后的板经过活化后，即至下一制程 镀金）行业实操Kai Ping Elec & Eltek59 板面镀金-板面镀金是24K纯金层，以低应力镍和光亮镍为底层，镍镀层作为中间层起着金、铜层之间的挡作用，它可以阻止金铜间的相互扩散。板面镀金层即是碱性蚀刻的保护层，也是按键式印制板的最终镀层。 插头镀

23、金-插头镀金也称镀硬金，俗称“金手指”。它是含有Co、Ni、Fe、Sb等合金元素的和金镀层。合金元素含量0.2%。行业实操Kai Ping Elec & Eltek60硬金镀层的技术指标行业实操Kai Ping Elec & Eltek611、溶液的配制、溶液的配制配制镀金所用的去离子水，必须符合下列指标：电阻率（25）106可溶性固体（TDS）：7mg/lSO2 1mg/lCl- 5mg/lPH：5.58.5(相当于玻璃蒸馏器中的2次蒸馏水)行业实操Kai Ping Elec & Eltek622. 各组份作用与工艺规范各组份作用与工艺规范1) 氰化亚金钾 氰化亚金钾是镀液中的主盐，其含量不

24、足时，镀液阴极电流密度范围狭窄，镀层发暗，沉积速率低，镀层孔隙率高，镀层易发花，结晶粗糙。当其过量时，镀层易发花，结晶粗糙，颜色偏红。行业实操Kai Ping Elec & Eltek632) 柠檬酸盐 柠檬酸盐在溶液中起到络合和缓冲作用，并能使镀层发亮。含量低时，溶液的导电性下降。溶液分散能力较差，含量过高时，阴极电流效率K下降，并容易便镀液老化。行业实操Kai Ping Elec & Eltek643）磷酸盐 磷酸盐是一种缓冲剂，既能稳定稳定镀液，又可提高镀层的光泽度。4）钴、镍、锑盐添加剂 微量的钴、镍、锑盐可明显影响镀层的电化学结晶过程，近而影响镀层的硬度。因此,其用量必须得到严格的控

25、制。行业实操Kai Ping Elec & Eltek655) 温度 温度对溶液得导电能力和分散能力影响不大，但对阴极电流密度DK的上限值和镀层颜色有影响。温度升高，可以提高阴极电流密度的上限值，从而提高镀液的沉积速率。但温度过高时，镀层色泽不均匀，高、低电流密度区易变红，中等电流密度区易发暗。且结晶粗糙。温度过低，则镀层不光亮，沉积速率也大幅度下降。行业实操Kai Ping Elec & Eltek666）阳极 印制板插头镀金可以采用Cr18NiTi不锈钢作阳极，也可以采用钛铂网作阳极。但无论使用何种阳极板，都应尽量使阳极面积远远大于阴极面积，据悉，这样有助于延长镀液的老化期。行业实操Kai

26、 Ping Elec & Eltek677）电流密度 酸金的阴极效率并不好，即使全新镀液也只有30-40% 而已，且因逐渐老化及污染而降低到15% 左右。阴极上不可避免的有H2析出。阴极电流密度主要影响镀层的色泽。当电流密度过高时，镀层疏松、发暗，硬度低，甚至还可能有其他杂质金属与金发生共沉积，从而使镀层变脆。电流密度过低，沉积速度太慢，镀层偏薄。行业实操Kai Ping Elec & Eltek683、不合格镀层的褪除、不合格镀层的褪除 不合格的金镀层可以用含氰化物50-60g/l的碱性褪金液褪除。这种褪金液褪除速度快且不伤害镍基体，融金量可达25g/l，操作温度30-50，褪金后的镍镀层经

27、过活化后可继续镀金。行业实操Kai Ping Elec & Eltek694、金的回收、金的回收 除了加工板的边料废板之外 ，带出的金溶液是可设法回收的来源之一 。一些厂商出售专门用于回收金的树脂 ，把这些树脂放在过滤箱中。紧靠电镀金的不流动漂洗槽的漂洗水，由一台泵通过过滤来加强循环。当金达到饱和时 ，取出树脂并进一步再生回收；然后在过滤器中装入新的树脂，操作过程就可重复进行。 行业实操Kai Ping Elec & Eltek70行业实操Kai Ping Elec & Eltek711、 加药及换药周期行业实操Kai Ping Elec & Eltek72 2、生产前准备验证若遇下列情况时,

28、需检查前5块板镍金厚及表面状况,做生产前准备验证 2.1设备维修、大保养后 2.2新设备开始生产,新酸液缸 2.3缸液碳处理后 2.4加药后及转换PR或制作新PR时 2.5更改工艺参数后 2.6机器停产超过24小时或以上行业实操Kai Ping Elec & Eltek733、生产线的保养 生产线的保养应做足日保养及月保养，保养事项包含但不局限于以下方面：检查各缸喷嘴是否有被杂物堵塞，清洗各缸喷管。更换镍、金缸之滤芯，补充镍角，清洗滤网。检查导电刷、胶刮、白金钛网之损坏程度。添加润滑油于自动入板及自动收板处。检查运输带之压力及更换损坏之部分。镍缸每三个月做一次碳处理。行业实操Kai Ping

29、Elec & Eltek74附：镍缸碳处理程序1.清洗碳处理槽，将镀镍液泵至碳处理槽中。2.加热至4550C，按3ml/l加入双氧水，搅拌4小时。3.恒温4550C，按5g/l加入活性碳，搅拌48小时。4.静置48小时后，泵回电镀缸。5.分析药水，调整参数至操作范围。6.以5ASF假镀约8小时。7.试板行业实操Kai Ping Elec & Eltek75（金手指设备）行业实操Kai Ping Elec & Eltek76 镀镍金分为全板镀金和插头镀金，我司只有插头镀金线，即金手指线。全板镀金线业内主要是龙门式垂直电镀线为主（类似电镀铜）。拜PLC功能的强大,利用人性化计算机接口，使设计简单而

30、快捷。插头镀金线考虑到生产速率及节省金用量現在几乎都用输送帶式直立进行之自动镀镍金设备。行业实操Kai Ping Elec & Eltek77现代化自动式前进之Tab Plater行业实操Kai Ping Elec & Eltek781、功能检查手动控制出错显示安全装置传动系统火牛显示温度感应缸体及接喉加热及冷却系统行业实操Kai Ping Elec & Eltek792、设备规格 机台材质规格 下缸体材质：PP 上缸体材质：强化玻璃行业实操Kai Ping Elec & Eltek80加热及冷却系统 加热器材质：石英 加热器KW：3KW 冷却管材质：Ti 冷却管口径：19mm 冷却管水源：冰

31、水 冷却管温度：10以下行业实操Kai Ping Elec & Eltek81过滤系统 过滤器材质：PVC（W/R-1） 过滤器滤芯材质：PP 过滤器滤芯数量：1支行业实操Kai Ping Elec & Eltek82烘干系统 使用冲孔式风刀 干燥机使用SUS槽体行业实操Kai Ping Elec & Eltek83电气系统 电压：交流3相 380V 500Hz 电控箱型式：集中型铁箱 控制方式：PLC 三色警示灯：红色 警报 黄色 操作温度不足 绿色 工作正常 警报方式：使用集合警示灯行业实操Kai Ping Elec & Eltek844、周边设备 DI水机 冷水机 鼓风机行业实操Kai

32、Ping Elec & Eltek85行业实操Kai Ping Elec & Eltek86低应力镍常见故障及处理方法（下表）：行业实操Kai Ping Elec & Eltek87行业实操Kai Ping Elec & Eltek88行业实操Kai Ping Elec & Eltek89镀金层常见故障及纠正方法（下表）：行业实操Kai Ping Elec & Eltek90行业实操Kai Ping Elec & Eltek91行业实操Kai Ping Elec & Eltek92行业实操Kai Ping Elec & Eltek93 本教材主要从镀镍金纯理论角度对镍金工序做了较为详细的介绍：工艺原理、工艺流程、工艺规范与控制、缺陷分析。当然，理论加大量的实践，发现问题多想、多问针对工艺缺陷进行正确分析，对症下药才能真正掌握这一工序。以上的Trouble Shooting 系供应商及一些相关资料中获得，仅供参考。行业实操Kai Ping Elec & Eltek94行业实操