化学镀镍_金的渗镀原因及解决方案_陈红华.pdf

印制电路信息 2023 No.1短兵相接实战场 Comment Encountered化学镀镍/金的渗镀原因及解决方案陈红华（福建蓝建集团有限公司工艺部，福建 福州 350301）中图分类号：TN41 文献标志码：A文章编号：20090096（2023）01006403Analysis and solution of extraneous plating immersion Ni/Au processCHEN Honghua(Manager,Process department,Fujian Lanjian Group Co.,Ltd.,Fuzhou,350301,Fujian,China)0引言在化学镀镍/金（electroless Nickel/immersion Gold，ENIG）制程中产生渗镀是一种常见现象，一般可通过调整 ENIG 的各项参数得到解决或改善。本公司出现的渗镀现象与以往有所不同，调整ENIG各项参数后，改善不明显。IC连接盘边缘的渗镀现象如图1所示。1过程分析及实验方案解决渗镀的常规方法一般是调整活化或镍缸，调整活化参数后的渗镀情况如表1所示。由表 1可知，调整活化浓度时间及温度、调整镍缸的温度浓度负载及pH值等后，改善效果均不明显。从“人机物法环”5个方面逐一进行排查，排除了沉镍金工序本身的问题，因此怀疑是否来料有异常，使用放大镜观察确认，未发现有残铜或蚀刻不尽的现象。又因为本批次渗镀不良板主要集中在多层板，随后锁定铜箔及半固化材料（prepreg，PP），通过对不同批次的PP及铜箔与其他厂家进行交叉验证，发现有部分批次的铜箔出现渗镀情况，如表2所示。由表2可知，渗镀原因与PP关联较低，问题可能出现在5月份批次的铜箔中。铜箔导致渗镀问题及产生机理、不同批次的铜箔主要差异，可图1IC连接盘边缘渗镀现象表1调整活化参数后渗镀活化浓度/1061015152020252530时间/s60出现漏镀NGNGNG90NGNGNGNG120NGNGNGNG180NGNGNGNG240NGNGNGNG作者简介：陈红华（1957），男，主要研究方向为PCB制造化学处理、多层压合等工艺技术。-64印制电路信息 2023 No.1短兵相接实战场 Comment Encountered从以下几个方面进行分析：板面是否残留其他杂质；铜箔毛面粗糙度是否异常；铜箔毛面的铜牙是否有异常。关于第点，本文对蚀刻后ENIGd的前与后板子进行了扫描电镜/能谱仪（scanning electronic microscopy/energy dispersive spectrometer，SEM/EDS）分析，发现在基材区有微量铜元素存在，这种铜元素并非由蚀刻不尽产生，重新再过一次蚀刻依然会有渗镀现象，初步判断可能是铜牙或铜粉陷在基材中无法去除。关于第及第点，使用粗糙度测试仪，测试铜箔毛面及蚀刻后基材表面的粗糙度，如表 3所示。由表3可知，18 m渗镀与未渗镀的粗糙度数值 差 异 不 大；35 m 及 50 m 粗 糙 度 均 大 于 18 m，但均无渗镀现象，说明铜箔粗糙度与沉金渗镀关联性较小。对比渗镀及未渗镀的切片，未渗镀的板子铜牙长度最深为4.05 m，渗镀的板子铜牙长度最深为 5.37 m；另 外 在 高 倍 显 微 镜 下，发 现 有 610 m的蜂窝状空洞，说明渗镀的板子比未渗镀的板子空洞更加密集。综上所述，此次渗镀的原因可能为铜箔毛面处理不良，导致基材区残留铜元素，铜牙较深及空洞较密集的部分易产生渗镀。高倍显微镜下的基材区蜂窝状空洞如图 2所示。部分不规则的空洞深陷在基材区，药水渗进去后不易清洗，可能产生残留，造成渗镀。药水残留造成的渗镀，以2种方案进行验证：（1）如果是ENIG过程中产生药水残留导致渗镀，则加强水洗，特别是活化后的水洗。但通过调整活化后酸洗及水洗时间，以及调整酸洗浓度后，效果均不明显，渗镀依然较为严重。（2）如果是ENIG前药水残留产生的渗镀，为排除阻焊工序的影响，从蚀刻后取板直接清洗做ENIG，再通过以下步骤加以验证：过除油及水平微蚀；通过离子测试机清洗；过退膜（35%NaOH）处理12 min。其中和几乎无效，效果最好，ENIG后无渗镀现象。以上测试在阻焊返工板中及负片流程中也得到验证，板经阻焊返洗（碱液）后，ENIG再未出现渗镀现象。将方案应用到实际生产中，多层板在蚀刻后先经过退膜处理12 min，然后再做阻焊，即可杜绝渗镀现象。另外，经NaOH处理后，渗镀问题同样得到改善，验证过程如下：板子过NaOH浸泡前后，对比基材表面EDS/SEM的变化，发现表表3不同铜箔粗糙度基材编号最大值最小值差值平均值1234567818 m正常Ra0.6030.6930.6020.5790.5990.6080.5550.4980.6930.4980.1950.592Rz3.7234.1683.9313.7314.5553.9313.7983.8394.5553.7230.8323.96018 m渗镀Ra0.6430.6010.6500.6200.5630.5140.5340.5740.6500.5140.1360.587Rz4.2014.0224.6004.1154.2353.9684.1253.9604.6003.9600.6404.15335 m正常Ra0.8590.8620.8790.8160.9060.9150.9080.9120.9150.8160.1000.882Rz6.0525.5205.8406.6106.3645.7906.0006.6606.6605.5201.1406.10550 m正常Ra1.2401.2851.2721.3911.2511.2111.1461.2721.3911.1460.2451.259Rz8.3868.3198.3579.4938.3868.1747.9429.3799.4937.9421.5518.555图2基材区的蜂窝状空洞表2不同批次的PP及铜箔验证渗镀铜箔/m12(4月批)18(5月批)35(4月批)50(4月批)18(厂家B)18(厂家C)PP1080华正OKNGOKOKOKOK2116华正OKNGOKOKOKOK7628H华正OKNGOKOKOKOK1080生益OKNGOKOKOK2116生益OKNGOKOKOK7628H生益OKNGOKOKOK-65印制电路信息 2023 No.1短兵相接实战场 Comment Encountered面铜元素消失或含量下降。由此可以判断经过NaOH处理可以起到咬蚀及清洗作用。2结语本次出现沉镍金渗镀问题，原因主要为铜箔毛面出现异常。通过NaOH清洗，咬蚀基材，可去除陷在PP中的铜粉或铜粒；另外，也可在一定程度上改善或整平部分蜂窝状的空洞，减少药水的残留。使用NaOH清洗的方法也为解决沉镍金渗镀问题提供了与以往不同的思路，除了使用碱洗，还可使用其他方法处理，如等离子清洗等。同时要求铜箔供应商整改，管控铜箔粗糙度及铜牙的稳定性。截至目前，新批次的铜箔无须经NaOH处理，并再未出现渗镀现象。征文通知印制电路信息杂志以介绍交流印制电路行业的新工艺、新技术、新设备、新材料及科技信息为主，集专业、技术、信息于一体，展现PCB行业的发展动态，为PCB行业同仁提供一个技术与信息交流的窗口，本刊范围广、版面新颖，拥有广大的读者群，适合于印制电路行业各层次的从业人员。为更好更全面地服务于印制电路板（PCB）行业，便于相关人员交流，让更多的PCB企业技术人员、管理人员有机会将自己的研究心得、实践经验拟成文字出现在期刊中，现向全行业公开进行印制电路信息杂志论文征集。欢迎行业内各单位、院校，共同关注行业的发展并参与学术交流，积极组织工程技术人员、管理人员、院校教育工作者和在读硕士（博士）研究生等撰写相关论文，踊跃应征投稿。投稿要求：1.所投稿件请保持版权独立性，切勿一稿多投，且不涉及保密问题，文责自负。稿件应具有科学性、创新性、实用性，文字通顺、论点明确、论据可靠、数据准确。2.论文全文字数一般在6 000字内（图表不计），提交格式为Word格式。3.来稿书写顺序：题名，作者姓名，作者单位（至2级部门）和邮编，中文摘要，关键词，英文题名，作者姓名的汉语拼音，作者单位英文译名，英文摘要，英文关键词，中图法分类号，正文，参考文献（符合信息与文献 参考文献著录规则GB/T 77142015）。（1）论文题名不超过15个字，且不宜用英文缩写；（2）论文摘要应包括研究目的、主要方法、结果和结论4个部分，字数在300字内，采用第3人称的写法，中英文摘要应文意一致；（3）关键词（不少于4个），应能准确反映论文主题、研究角度与特点，并尽可能从汉语主题词表中选取，中英文关键词应一一对应；（4）文中首次出现的简称（缩略语）应先写出中英文全称后才能直接运用；（5）文中图、表不宜太多，应有自明性，且随文出现，图、表应有对应的中文名称，按文中出现的先后顺序给出图序、表序。（6）参考文献是文中直接引用的公开出版物，一般要求15篇以上，其中78篇必须是近5年出版的文献、期刊或会议论文等，且英文参考文献4篇以上，按文中出现的先后顺序编号，必须符合各类文献书写格式（参见信息与文献 参考文献著录规则GB/T 77142015）（说明：文献作者3人以内全部列出，3人以上的列前3名，后加“，等”或“，etal”；外文作者书写时，姓前名后（中间空格打印），姓全部大写，名用缩写，不加缩写点）。4.凡是科研课题产出成果、基金项目资助的论文，请在文后注明课题、基金项目名称，以及批准文号、项目编号等。投稿联系方式：E-mail：联系电话：021-64139487*312联系人：陆 旻-66