化学镍钯金工艺：PCB表面处理的核心技术详解

在PCB制造这个领域当中, 表面finish技术的挑选直接对产品的可靠性以及使用寿命产生影响。身为一名从事PCB制程工程多年时间的技术人员, 在今天, 我想要跟大家深入地探讨一下化学镍钯金工艺, 也就是Immersion Nickel/Palladium/Gold, 简称为ENIG的技术要点以及质量把控。

目前应用较为广泛的PCB表面处理方式包含化学镍钯金工艺, 一层铜上面依靠置换这种反应, 会逐渐沉积镍、钯、金这三层金属, 这化学镍钯金工艺的核心原理主要就是如此。这一流程不但拥有优异的可焊性, 更得要的情况是能够有效避免铜面被氧化, 可以为后续的SMT贴装供给可靠的焊接基石。实际弄明白生产当中, 我们猎板团队发觉, 该工艺的关键控制点重点聚集在下面几个选项。

整个工艺的核心环节是镍层沉积, 化学镍液那关于温度、pH值、镍离子浓度以及促进剂含量, 都得要精确控制, 平常我们采用的工艺参数是, 温度控制在85到90摄氏度之间, pH值维持在4.5至5.5的范围里, 镍离子浓度保持在25至35克每升, 这些参数哪怕有微小波动, 都会直接对镍层的厚度均匀性以及结晶致密性产生影响。以出货标准而言, 我们所提要求是, 镍层厚度, 不得低于3微英寸, 如此这般, 既能充分起到阻挡铜原子向外扩散的作用, 又可防止镍层过厚而引发焊接界面脆性相问题。

该工艺的技术亮点在于钯层的引入。传统化镍金工艺是直接用金置换镍层, 这样容易出现黑 pad 现象, 这会严重影响焊接的可靠性。钯层被引入之后, 因为钯的置换电位处于镍和金之间, 所以能够有效地阻止金液过度侵蚀镍层, 进而避免黑 pad 问题的产生。在实际生产进程当中, 我们把钯槽的钯离子浓度控制在 2 至 4 毫克每升的范围, 再配合适当的浸泡时间, 以保证钯层沉积得均匀且厚度适中。这一技术改进明显地提升了产品的良率以及出货质量。

金层沉积较为简单, 主要借由化学置换反应达成。金层的关键作用是防护下方的钯镍层, 使其不被氧化且不遭污染。标准工艺对金层厚度有要求, 处于0.05至0.1微英寸之间。金层若是过厚, 在焊接时金就会偏析至焊点界面, 对焊点强度产生影响。我们借助在金的槽液里添加稳定的络合剂以及适当的pH缓冲体系, 来确保金层沉积均匀、色泽光亮, 与此同时有效把控金层厚度的一致性。

需要留意的是, 工艺之后的清洗步骤同样不能被忽视, 每一个水洗槽的水质情况、清洗所花费的时间以及烘干时的温度, 都必须要紧紧严格地加以管控, 残留下来的药水, 不但会对后续工序的质量产生影响, 而且还极有可能造成板材出现二次污染的情形, 我们处在猎板的品质管控体系范围之内, 之所以把清洗步骤列为关键的控制点, 是因为采用了高纯度的去离子水,且会定期对水质参数进行检测, 以此来保证清洗的效果能够稳定且可靠、有保障。

整体来瞧制程方面的能力, 化学镍钯金之工艺, 对于板面里的清洁程度, 还有前处理所产生的效果, 均设定有相对较高的诸般要求。随便哪一种油污, 抑或是指纹, 又或者是氧化之后所留存的部分, 皆会当处在后续的沉积进程当中, 去形成有缺陷的斑点。所以呢, 我们于前处理这个环节以内, 采用了好多道严格无比的清洗工序, 连带微蚀的诸多工序, 以此来确保铜面能够达成理想的活化态势。像这般对于细节的那种执着不懈的追求, 同样展示出我们于出货标准之上的那种高标准一类的要求。