PCB工藝之鍍金制程

GT-2080酸性鍍金DATA SHEET：

目前各PCB廠之鍍金制程方式可分為化學(xué)鎳金、電鍍金手指、電鍍硬金、電鍍軟金等四種?，F(xiàn)就貴廠電鍍金手指作一說(shuō)明。

原理：電鍍基本原理：金屬溶于水中時(shí)，以陽(yáng)離子M+n的形式存在,當(dāng)通過(guò)一個(gè)電壓時(shí),使金屬陽(yáng)離子獲得n個(gè)電子而還原成金屬并在陰極析出；在未加入任何添加劑時(shí)，金屬結(jié)晶會(huì)依電流密度之強(qiáng)弱呈垂直方向樹枝狀成長(zhǎng)，因此加入添加劑的目的在使原子結(jié)晶呈水平方向延伸成長(zhǎng),并增加其導(dǎo)電性，改善電流密度在被鍍物之分布，而光澤性則是靠添加劑中其他的分子填補(bǔ)其金屬結(jié)晶之空隙，來(lái)達(dá)到表面平滑之作用。法拉第定律：金屬析出之重量，可由通入的電量（時(shí)間、安培數(shù)）和金屬原子量，求得析出克當(dāng)量：W=ItA/ZF

I:電流安培數(shù)。 Z：金屬原子價(jià)數(shù)（金屬析出當(dāng)量）t: 通電時(shí)間Ｆ：法拉第常數(shù)：９６５００

Ａ：金屬原子量

例：鍍金１ＡＳＤ，１min所析出厚度

重量＝（電流安培數(shù)×通電時(shí)間×金原子量）／（金原子價(jià)數(shù)×法拉第常數(shù)）

＝（１×６０×１９７）／（１×９６５００）

＝0.122g

重量×電鍍效率=實(shí)際重量

0.122g×45%（酸性金效率）=0.05g

重量=面積×厚度×密度

0.05=10×10×厚度×16.5（金鈷合金密度）

厚度=0.303m=11.93″

※電鍍效率以100% 來(lái)計(jì)算

電鍍基本流程：

鍍金：金為極不活潑之金屬原素，主要的電化學(xué)還原機(jī)構(gòu)為Au++e-Au, E=1.7V及Au3++3e-Au，E=1.5V兩種。目前鍍金通常使用氰化金鉀及亞硫酸金等兩種提供金離子的來(lái)源，但最普遍的為氰化金鉀，在此僅以氰化金鉀還原機(jī)構(gòu)說(shuō)明金離子結(jié)晶過(guò)程：鍍金過(guò)程：

化學(xué)吸附：Au(CN)2-(AuCN)ad + CN- ad:吸附

電荷轉(zhuǎn)移：(AuCN)ad + e-(AuCN)ad-

PCB結(jié)晶（陰極）： Au(CN)ad-Au+CN-

鍍鎳：雖然鍍鎳的主要目的是阻止金與銅離子的相互擴(kuò)散，但因鎳的硬度及延展性對(duì)于PCB也都有不錯(cuò)的效果，所以鍍鎳已經(jīng)成為鍍金過(guò)程之中的必要過(guò)程。鍍鎳反應(yīng)機(jī)構(gòu)：

氨基磺酸鎳：Ni(NH2SO3)2Ni2++2NH2SO3

氯化鎳： NiCl2Ni2+2Cl-

陽(yáng)極鎳塊：NiNi2+2e-

PCB板面（陰極）： Ni2+2e-Ni

主要鍍層及化學(xué)藥劑之功能：鍍金：電鍍金手指主要之功能為：增加PCB線路的耐磨性及硬度。防止銅層氧化，增加PCB壽命。GT-2080化學(xué)藥劑之功用為：

#375鈷光澤劑：鍍金層常為無(wú)光澤的棕色粉狀沉積，所以在電鍍硬金及金手指時(shí)，通常都會(huì)再混合鍍上微量的鈷，以增加鍍層光澤度、硬度及耐磨性。#376添加劑：防止高電流燒焦及增加均一性。#404導(dǎo)電鹽：提高鍍液比重增加電鍍效率。#209平衡鹽：為一緩沖鹽，借以平衡鍍液。#402調(diào)整酸：降低鍍液之PH值。氰化金鉀：主要提供金離子。俗稱金鹽，在水中會(huì)溶解為金錯(cuò)離子與鉀錯(cuò)離子，再經(jīng)陰極的地場(chǎng)吸引后，陰極的表面即產(chǎn)生金原子附著。鍍鎳：主要目的為隔絕銅層擴(kuò)散到金屬表面而形成氧化層，影響其鍍金層的接觸阻抗。但鎳層的厚度必須適當(dāng)，因?yàn)楹穸冗^(guò)高將會(huì)造成電阻加大，太薄也會(huì)造成隔絕性的不良。氨基磺酸鎳、氯化鎳：兩者均為電鍍鎳槽之重要成份，鎳離子的主要供應(yīng)者，而該溶液中因提供電鍍鍍層而失去的鎳離子，則由陽(yáng)極上的鎳塊溶解后，補(bǔ)充此兩種溶液的鎳離子濃度。氯化鎳在鍍液中能增加導(dǎo)電度，提高鍍液效率，但量多時(shí)，易造成鍍層硬脆。硼酸：因鍍鎳槽的PH值對(duì)于鍍鎳的品質(zhì)影響很大，所以在槽液內(nèi)添加硼酸當(dāng)成酸堿值緩沖劑，避免PH值變化過(guò)據(jù)。Ni-505柔軟劑：又稱為初次光澤劑，主要功用為讓鎳鍍層結(jié)晶細(xì)致，使高低電位較均一，鍍層柔軟。Ni-505光澤劑：主要功能為提供鎳鍍層光澤及整平性，依照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要來(lái)決定所須之添加量。不宜添加過(guò)量，易造成鍍層硬脆及脫皮，且低電流較差。Ni-505濕潤(rùn)劑：防止陰極氫氣泡所產(chǎn)生之針孔。鍍金制程及其特性：電鍍制程：貼防鍍膠帶→開天窗→壓膠帶→入板（輸送帶夾板）→微蝕→水洗→刷磨→活化→水洗→鍍鎳→水洗→活化→水洗→鍍金→金回收→水洗→出板→撕膠→水洗→烘干→貼防焊噴錫膠帶

特性：使用直流電電鍍，在PCB的金手指位置鍍上含有鈷金屬之金層，由于輸送帶夾板位置為PCB的另一長(zhǎng)邊，所以當(dāng)兩邊均有金手指的PCB在經(jīng)過(guò)電鍍金手指制程時(shí)，必需上下輸流通過(guò)電鍍槽兩次。鍍槽的槽深如為10″的話，則PCB在設(shè)計(jì)排板時(shí)，金手指距離PANEL板邊的距離不能超過(guò)9.3″的設(shè)計(jì)。Dummy Board:可分為去除鍍鎳槽不純物質(zhì)及防止電鍍區(qū)域勿均勻等兩種用途：

去除鍍鎳槽不純物質(zhì)：槽液通常會(huì)有一些PCB所不需要之鍍層雜質(zhì)，為防止這些雜質(zhì)鍍于PCB上，所以使用前通常會(huì)先拿一些報(bào)廢板以較低電流先形電鍍，將雜質(zhì)鍍于報(bào)廢板上，以保PCB鍍層之品質(zhì)，該類報(bào)廢板即為所稱之Dummy Board。防止電鍍區(qū)域不均勻：在金手指制程時(shí)，PCB行進(jìn)為輸送帶夾送方式。為防止前段先走及后段的PCB因電鍍面積與正常電鍍時(shí)不同，而產(chǎn)生較大的電流通過(guò)線路，造成鍍層燒焦或過(guò)厚的影響，通常會(huì)在正式生產(chǎn)的PCB前段及后段，放置數(shù)片報(bào)廢板解決該項(xiàng)問(wèn)題，此等報(bào)廢板也稱之Dummy Board。另外，正常金手指在設(shè)計(jì)時(shí)也會(huì)在前后端多加沒(méi)有功能的金手指，其效用為防止金手指區(qū)域電鍍的厚度不均，該金手指即稱為假鍍指（DummyFinger）。電鍍層厚度控制：在電鍍制程中，因?yàn)榭梢圆垡簝蓚?cè)所施加的電流密度，所以PCB的兩側(cè)表面也可產(chǎn)生不同的鍍層厚度，（電流密度越大，電鍍速率越快，電鍍層的品質(zhì)也有影響，當(dāng)電流密度太大時(shí)，則可能造成電鍍區(qū)域燒焦，或結(jié)晶粒子太大）。鍍金制程規(guī)范：鍍金流程及鍍液控制范圍：

鍍液補(bǔ)充管理：

鍍金機(jī)臺(tái)之注意事項(xiàng)與維護(hù)保養(yǎng)：注意事項(xiàng)：制作每一批不同料號(hào)之PCB，應(yīng)先試作6-10片，以確定所需之電流、電壓、機(jī)臺(tái)之速度及槽液之溫度。

檢查試作好之厚度及拉力試驗(yàn)（以3M公司之MN55144膠帶測(cè)試），檢視有無(wú)鎳金剝離。檢視刷磨之刷輪壓力及輪刷幅度。操作前先巡視槽液液位、馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常及檢查每槽間像膠、PE塑膠之檔水刮片是否完整無(wú)破損變形。檢查鍍鎳、金槽之溢流流量是否適當(dāng)均勻。陰極導(dǎo)電銅刷密合度是否正常（需重疊1-2mm）,導(dǎo)電銅刷不可有松脫現(xiàn)象以避免污染鍍液。維護(hù)保養(yǎng)：機(jī)臺(tái)及槽體保養(yǎng)：每周小保養(yǎng)，每月大保養(yǎng)。

周保養(yǎng)事項(xiàng)：

機(jī)臺(tái)及槽體外擦試清潔。檢查每槽間像膠、PE塑膠之檔水刮片是否完整無(wú)破損變形，必要時(shí)立即更新。補(bǔ)充鎳塊（S-Ni塊需先浸泡5%硫酸）。檢查濾芯、濾網(wǎng)，每周應(yīng)更換一次。（濾心之規(guī)格為1-5μm）檢查鍍鎳、金槽之溢流流量是否適當(dāng)均勻。馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。加熱器及冷凝管等溫度控制系統(tǒng)是否正常。陰極導(dǎo)電銅刷密合度是否均勻，接觸導(dǎo)電能力是否正常，銅刷是否有松動(dòng)。檢視電流、電壓、溫度、機(jī)臺(tái)轉(zhuǎn)速表是否正常。月保養(yǎng)事項(xiàng)：

包含周保養(yǎng)所有事項(xiàng)。機(jī)電類之各項(xiàng)測(cè)試保養(yǎng)。如換槽時(shí)，可順便清洗內(nèi)槽體及陽(yáng)極。（鎳槽之陽(yáng)極塊可用5%之硫酸清洗。金槽之白金鈦網(wǎng)可用5%KOH清洗。鍍液之分析方法：鎳槽分析方法：鎳金屬：準(zhǔn)備：氨水MX指示劑0.05M E.D.T.A(取18.8克溶于1公升純水)操作:取樣品1ml于250ml錐形瓶中,加水約150ml.加入濃氨水5-10ml.加入MX指示劑0.1-0.3g.以0.05M E.D.T.A滴定至終點(diǎn)呈紫色.計(jì)算:鎳金屬g/L=滴定ml數(shù)×2.9342

氯化鎳:準(zhǔn)備:5%重鉻酸鉀指示劑.0.1N硝酸銀(取17.02克溶于1公升純水).操作:取樣品5ml于250ml錐形瓶中.加入5%重鉻酸鉀指示劑1ml.以0.1N硝酸銀滴定由綠色至褐色為終點(diǎn).計(jì)算:氯化鎳g/L=滴定ml數(shù)×2.38

硫酸鎳及氨基磺酸鎳:計(jì)算:硫酸鎳g/L=[鎳金屬g/L-(氯化鎳g/L×0.2463)]×4.475

氨基磺酸鎳g/L= [鎳金屬g/L-(氯化鎳g/L×0.2463)]÷0.1818

硼酸:準(zhǔn)備:甘露醇B.C.P指示劑0.2N NaOH(取8.6克溶于1公升水中).操作:取樣品2ml于250ml錐形瓶中,加入純水100ml.加入2g甘露醇.加入B.C.P指示劑2-3滴.以0.2N NaOH 滴定由綠色至淺藍(lán)色為終點(diǎn).計(jì)算:硼酸g/L=滴定ml數(shù)×6.184

§哈氏槽實(shí)驗(yàn)操作條件:

酸性快速金槽分析方法:金含量:準(zhǔn)備:濃硫酸濃硝酸雙氧水高溫爐(1000℃)操作:取10ml樣品于錐形瓶中.加入5ml濃硝酸及15ml濃硫酸.加熱10-15分鐘.冷卻至室溫,加入200ml純水.加入40ml雙氧水(稀釋10倍).煮沸至溶液雙澄清,大約5-10分鐘.冷卻至室溫,以無(wú)灰濾紙過(guò)濾,過(guò)濾完時(shí)以純水洗一次,再以丙酮洗一次.稱取矸鍋重量T1.將濾紙放入矸鍋內(nèi)至高溫濾中燒2小時(shí)(900℃).冷卻至室溫稱重T2.計(jì)算:金含量g/L=(T1 -T2)×100

※金含量也能以A.A儀器分析.

鈷含量:以A.A儀器來(lái)分析.

#209平衡鹽:準(zhǔn)備:氯化鈣溶液(20% W/V).高錳酸鉀溶液N/10.硫酸.操作:取樣品2ml至1000ml燒杯中,加入純水800ml.加入10ml之氯化鈣溶液.加熱至60-70℃保持30-60分鐘.將沉淀物過(guò)濾,并用純水洗滌數(shù)次.將有沉淀物之濾紙放入燒杯中加入50ml之30%硫酸.加熱至70℃,以N/10之高錳酸鉀溶液滴定至終點(diǎn).計(jì)算:#209g/L=滴定ml數(shù)×4.725

§哈氏槽實(shí)驗(yàn)操作條件:

金手指點(diǎn)檢表

年 月 日 到 年 月 日 班次

編輯：hfy