原创 PCB生产中的电镀金浅谈

PCB生产中的电镀金浅谈

　　摘 要:本文针对目前部分PCB厂家因所选择电镀金产品不当，而导致出现的一些长期难以解决品质问题及改善对策进行了探讨，并对电镀厚金进行重点介绍。

　　一、前言

　　随着印制电路电子科学技术尖端的发展，电镀金在印制电路板行业中用途日益广泛。目前，市场电镀金的种类有：酸性/中性薄金(俗名水金、软金、纯金)及酸性/中性厚金，而厚金又包含了：镀薄金、镀厚金、镀耐磨金。电镀金虽工艺成熟，但仍有部分PCB厂家因所选择的电镀金产品系列不当，导致难达到品质要求，常出现品质上的一些问题(如，厚度不够、不耐磨、不抗盐雾试验、不抗硝酸蒸汽试验、分布不均、氧化变色、甩金、针孔、发黑及色差等)，且长时间解决不了问题，致使丢失客户造成一定的经济损失。

　　本人多年来亦受到客户所遇技术难题的困忧，但通过多年来的经验积累，借印制电路资讯杂志发表，与广大读者共同分享及探讨，同时借此机会介绍我司电镀金之产品用途。让不同客户根据其产品性能要求，合理选择电镀金产品系列。

　　1. 电镀金产品系列及其用途。

　　客户须视电镀金品质要求，合理选择电镀金种类来加以控制。此外，电镀金前选择硫酸镍或氨基磺酸镍镀液也至关重要，电镀金表面要求镀镍层为哑色、镀层外观要求高或镀层要求内应力低等均可采用氨基磺酸镍哑镍光剂最好；电镀金面要求盐雾试验、镀层内应力低及小孔可焊性要佳等均可采用氨基磺酸镍半光亮镍光剂最好；电镀金面要求耐磨度高的板或直接单双面大铜箔面上通过前处理直接镀镍，没有特别要求的单双面板可在短时间内获得镍层均匀光亮等均可采用硫酸镍高速镍光剂最好(光亮程度可以通过控制添加量来达到品质要求，此单双面板通常镀薄金或厚金工艺)。

　　如选择某一公司电镀金产品，同时最好匹配该公司哑镍、半光亮镍或高速镍其中一种产品系列来达到品质要求。有关电镀镍方面的内容下次详细介绍！

　　2. 采用电镀金产品不当导致的问题。

　　① 选择酸性中性薄金药水来镀厚金产品，镀板时间越长越容易产生金面发红、发雾、发黑、氧化及色差等问题；

　　② 选择中性厚金药水来镀厚金产品，因中性厚金药水电流密度操作范围窄，电流稍大就出现金镀层粗糙、疏松、发红、发黑、氧化甚至甩金等问题。采用中性厚金适宜电流密度越小越对品质有利，但上金速率慢，前处理后铜上镀金结合力基本正常，但镍上镀金就会常出现结合力差等问题。

　　3. 酸性厚金与中性厚金对比。

　　二、电镀金分类

　　薄金：版面镀金层是24K纯金，它有良好的导电性和可焊性，镀层均匀细致、纯度高且内应力低，此产品适应于打线(Bonding)。镀层厚度0.01~0.05μm。

　　厚金：版面合金元素含量≤0.2%，用于高稳定、高可靠、低接触电阻、耐磨、耐腐蚀及可焊性佳等特殊用途。镀薄厚金(0.1~0.5μm)；镀厚金(0.5~5μm)。

　　电镀金分为薄金和厚金，薄金要求没有厚金品质要求高，薄金基本印制板厂家都能做到并达到要求，但厚金呢？根据产品性能要求，针对高频板往往市场上没有多少厂家能做好。因此，文章中将重点探讨电镀厚金。

　　三、设备装置

　　四、金厚“均镀性”的产生原因及对策

　　问题产生原因分析：

　　阳极面积太大或低于2:1；过滤效果太差；阴极摇摆；过滤出水口对住槽板中间位置；金属金浓度过低；电流密度过大；比重太高或太低；导电不良；镍镀层不良；阳极和阴极之间距离；阳极钝化；镀金液被Ni、Cu、Fe、Zn等污染。

　　相应的改善对策：

　　根据实际生产有效面积来确定阳极面积；循环过滤效果，要求循环量不低于3次/小时；阴极摇摆确定为5cm/次，20~30次/分钟；没有溢流槽过滤，需规范设计安装固定好出入水管；将金属金浓度提升至最佳控制点；降低电流密度适当延长镀金时间；将比重控制在最佳控制点；检查线路接触点及镀夹导电情况(可选择钳表)；加强提高镍镀层质量；将距离调整在15~20cm之间；合理选择阳极面积，平时定期取出来清洗阳极表面；除金属离子污染，必要时更换新液。

　　五、油墨“渗镀”的产生原因及对策

　　问题产生原因分析：

　　温度、PH或电流密度过高；摇摆和过滤；金属金浓度过低而镀金时间长；金板存放在有腐蚀性的环境中；镍层太薄；金属杂质污染(主要是来源金属铜及铁离子的污染)；镀金层清洗不彻底；镀金槽加热管漏电；镀层局部偏红；镍镀层孔隙率大；镀金蚀刻后水洗不彻底；镀金时蚀刻时母液含氯离子高；镀金后水洗水质差；烘镀好金的板，存在水迹印。

　　相应的改善对策：

　　将温度、PH或电流密度控制在标准范围内；设备符合规范要求；提高金属金浓度；尽量避免板子在有腐蚀性的车间停放时间过长；将镍层控制在不低于2.5微米的范围内；避免板子或者金属片掉缸造成镀液污染，铜离子的污染易产生红斑，而铁离子的污染易产生板面氧化变色；加强镀后清洗(热纯水)；板接触加热管，生产出来的板易产生发红氧化；针对局部，进行有机分解；降低电流密度及适当延长时间；加强镀金蚀刻后水洗；氯离子高时不仅侧腐蚀大且未匀质的情况下易氧化变色；改善水质；改善烘干机吸水效果，避免水迹(发红)印残留板面。

　　此外，对于金表面“发红”问题的判定，使用橡皮轻轻能擦除或过酸洗后能除去说明镀层“发红”；再者，金面“氧化”问题的判定，使用橡皮、过酸洗或轻刷磨都不能除去，从中说明镀层“氧化”其造成的问题有镍层太薄、镍层发黑、存放的环境不当及金镀层不纯等所致。

　　六、金表面“发红/氧化”的产生原因及对策

　　问题产生原因分析：

　　温度、比重、金属金浓度及PH太低；镀金液被杂质污染严重(特别是金属镍杂质)；镍镀层不良(发朦、发白、色差)等。
相应的改善对策：

　　将各参数控制在最佳范围内；加强镀金前板子水洗彻底及选择纯阳极；加强提高镍镀层质量。

　　七、金面颜色 “不黄”的产生原因及对策

　　问题产生原因分析：

　　温度、PH或电流密度太高；镀金浓度低，镀金板时间长；油膜未彻底固化好；油膜与铜面结合力差；干膜质量有问题；油膜质量有问题(软板用到的有黑、黄、白及绿油等)；阴极析氢严重。

  　相应的改善对策：

　　将温度、PH或电流密度控制在最佳值；将金属金浓度提升，从而速短镀金时间；把关前工序印刷时厚度均匀及加强油膜固化效果；把关铜面刷磨效果及控制好参数；选择市场上专业生产厚金干膜(厚1.5~2.0mil)；选择油膜质量；阴极与阳极距离太近。

　　八、金面“针孔”的产生原因及对策

　　问题产生原因分析：

　　镀金槽液被杂质污染严重；镀金槽液润湿剂含量低；过滤时有空气进入造成液面少许起泡；镀金前的板面存在针孔等。
相应的改善对策：

　　视镀液污染程度进行调整或更换槽液；通过哈氏槽来调整润湿剂到最佳范围；杜绝过滤器工作时有空气进入镀液；监控前处理板子效果及把关好镀镍品质。

　　九、常见电镀金镀层故障及纠正方法

　　十、厚金产品性能简介

　　厚金产品特别适用于生产软硬板及高频板；其镀层性能检测均符合要求(如附着力、孔隙率、盐雾试验、硝酸蒸汽试验、老化试验、抗氧化试验、热冲击试验、软板拉力试验、软板挠曲试验、均度性佳及低应力镀层等)；厚金产品镀层为光亮金黄色，镀层不易产生发红氧化或发雾等不良现象。

　　此外，其对杂质容忍度极高且药水稳定易维护及监控。厚金产品金属金浓度的选择是根据厚金版要求而确定最佳范围，这有利于合乎经济原则。

　　备注 ：①活性碳芯过滤：因碳芯过滤会吸附金属金，平时一般不做此处理，如通过做板或哈氏槽片发现被有机污染时，此时视情况可采取处理，由厂里指定负责人员或药水商技术人员协助一起跟进；当金属金含量达2克/升，温度50℃时过滤两小时，一根碳芯10寸约耗金属金0.1克/升(数据指的是一般质量碳芯，如优质碳芯则消耗更多)；②镀液污染程度(老化)，如被有机及金属杂质污染高时可进行更换新槽药水。

　　厚金产品目前主要应用对象有：通讯、雷达、军方应用、高速计算机板(含PC和PCI)总线板、视频信号处理、真实的时间图像(Realtimegraphics)处理、电子、电器、精密仪器、宇航、微波等。厚金产品耐磨镀金，镀层硬度较高可达HV140~190；可焊性好，接触电阻小且耐磨，颜色鲜艳，沉积速率快，镀液稳定。镀液即适用于挂镀，又可滚镀。

　　十一、厚金药水维护保养

　　1、酸性厚金药水适应于镀金前镀硫酸镍或氨基磺酸镍，特殊要求板建议采用氨基磺酸镍(如HDI板、高频板要求盐雾试验、硝酸蒸汽试验、弯曲试验、小孔可焊性佳等)。

　　2、预镀金的作用：硬金镀层以低应力镍为阻挡层，防止金铜之间的相互扩散。为了提高硬金镀层的结合力和减少孔隙率，也为了保护镀液减少污染，在镍层之间需镀以0.02~0.05μm的纯金层。可用较低金含量的作预镀金浴，使有较佳的附着力。此外，其作用为防止有问题之污染带入厚金药水槽。此镀浴与之完全相容。

　　3、金钴合金的镀液切忌温度局部过热，防止Co2+转化为无效的Co3+。镀金液应连续过滤，使用1μm的PP滤芯。连续过滤及时净化了镀液，又带来了溶液的流动，有利于电极过程进行。镀金液不可使用空气搅拌。

　　4、镀金液使用初期，镀液比重用低限，随着使用时间延长镀液中杂质的累积，镀液比重应相应提高。镀液比重可通过补加厚金导电盐升高。

　　5、镀金液应连续过滤，使用1μm的棉芯进行过滤。滤芯使用前须用煮沸的开水浸泡处理以避免污染镀金药水。

　　6、槽液随着污染老化，上金速率亦随着减慢。随药水污染老化需适当降低电流密度及提升金属金浓度，对改善金面镀层品质极为有利。

　　7、生产湿膜板，如被污染药水，此时需加强1μm的棉芯过滤，因湿膜溶解的颗粒是大于1μm，故所以过滤完全能过滤掉。平时取镀液时，如发现烧杯里的镀液样不透明，也可采用棉芯上包1~2层过滤纸，一次性过滤八小时后即可将过滤纸取出。

　　8、金槽选择最好有副槽溢流，如果没有副槽溢流，安装过滤出入水管时需对角距离(固定好)，出水口距离槽底10cm，入水口距离液面20cm，其目的是使整槽药水循环过滤效果均匀。切记不能出水口对住板面，否则会直接影响金面颜色不均。

　　9、过滤前需检查过滤器是否有进空气现象或溢流副槽在过滤时有足够的水溢流，这些如有空气进入均会产生金面针孔。

　　10、本司厚金产品视客户品质要求(如盐雾试验要达到48~96小时)，金面清洗时可过我司产品金保护剂，它不仅不影响可焊性，而且对保护金面抗蚀能力起到良好的效果(视需要可采纳)。

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