ENIG-化镍金制程教育训练(9027SG)-精华版

ENIGGROUPROCKWOODELECTRONICMATERIALSElectrochemicals2019/9/301化鎳金製程教育訓練ENIGProcessTraining伊希特化股份有限公司RookwoodElectrochemicalsAsiaLtd.ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/302內容大綱表面處理概要OMG化學鎳浸金製程特色化學鎳浸金製程概論化學鎳浸金製程流程化學鎳浸金製程管理監控前製程對化學鎳浸金製程的影響化學鎳浸金製程常見的問題ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/303簡介:表面處理概要何謂化鎳金？(ENIG,ElectrolessNickelImmersionGold)為MetalFinish之一種，其是在被催化的銅面上沉積兩層金屬的製程。利用金低接觸電阻及不易氧化的特性，對線路提供良好的傳導及保護；鎳層則是焊錫時之焊點並提供銅金中間緩衝層，避免銅和金互相的擴散或遷移。ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/304化學鎳浸金製程概論使用化學鎳浸金製程目的焊墊表面平坦適合焊接墊面接觸導通優異具良好打線能力高溫不氧化可作為散熱表面ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/305MetalFinishPercentMarketShare0204060801994199519961997199819992000YearRatioHASL熔錫OSPENIGOthersTMRCDataElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/306化鎳金特色焊墊表面平坦適合焊接墊面之接觸導通優異具良好打線能力高溫不氧化可做為散熱之表面ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/307化鎳金製程厚度控制Ni/P層：60~400μ”Au層：1~3μ”ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/308化鎳金產品特色是專門針對PCB使用之化學鎳硫酸鈀系列活化藥水銅離子濃度上升慢，槽液壽命長中磷系列之化學鎳產品不需做起鍍處理槽液無板量負載最低之限制化鎳槽液操作壽命可達5個MTO藥液穩定，控制容易與綠漆搭配性良好封裝時無黑墊之情形ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/309•9023•9023SF•AC-18清潔水洗酸浸水洗•H2SO4/H2O2•SPS/H2SO4•PP-100/H2SO4微蝕•H2SO4預浸水洗•9025M•9025LP活化水洗•9026M化學鎳水洗•9027•9027SG浸金•H2SO4水洗後處理（清洗烘乾）酸浸水洗•H2SO4OMG化鎳金標準流程ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3010化鎳金反應示意圖IPd2+Cu2+PdCu活化PdCuNi-PCuNi-P沉積Ni-P成長Cu化學鎳ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3011化鎳金反應示意圖IIAuNi-PCuAu+Ni2+Au沉積Ni-PCu化鎳金層Au+ENIGGROUPROCKWOODELECTRONICMATERIALSElectrochemicals2019/9/3012藥液特性及操作條件ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3013AcidCleaner(酸性清潔)AC-18作用去除銅面上指紋、油漬及氧化物降低槽液表面張力，以達更好之潤濕效果不傷害綠漆及乾膜操作條件濃度：10±5%溫度：40±5℃浸泡時間：4±1min當槽頻率：300BSF/GalElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3014Micro-Etch(微蝕)作用可使用H2SO4/H2O2或SPS系列去除銅面氧化物使銅面微粗化，使化學鎳有良好的附著能力微蝕量控制在30-100μ”左右不同微蝕劑對金面外觀光亮程度表現AcidDipH2O2PP-100SPSElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3015H2SO4/H2O2與SPS微蝕系列比較SPSH2SO4/H2O2銅離子控點20g/l25g/l銅面結構較粗糙較緻密水洗不易易回收不可可廢水處理不易易當槽頻率高低藥液配製SPS/H2SO4須另加安定劑ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3016酸浸H2SO4作用去除板面上之銅鹽操作條件濃度：2-6%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCuElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3017Pre-Dip(預浸)H2SO4作用去除板面上之金屬氧化物當作犧牲溶液，避免活化槽受到污染，並維持其酸度。操作條件濃度：2-5%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCuElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3018Activator(活化)9025M特色使用硫酸鈀，不含氯離子槽液壽命長可在室溫下操作穩定性高ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3019作用在銅面上行置換反應，沉積一層鈀，作為化學鎳反應之催化劑。反應機構陽極Cu→Cu2++2e-(E0=-0.34V)陰極Pd2++2e-→Pd(E0=0.98V)全反應Cu+Pd2+→Cu2++PdElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3020操作條件配槽：9025MA：2.5%9025MB：20%濃度控點：鈀強度：50±20ppm酸值：20±2%溫度：15±30℃浸泡時間：45±15sec當槽頻率：3MTOor0.15g/lCuElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3021Acid-Dip(後浸)H2SO4作用去除板面上之多餘的鈀離子操作條件濃度：8-12%溫度：R.T.浸泡時間：1min當槽頻率：100BSF/Galor0.2g/lCuElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3022E’lessNi(化鎳)9026M特色槽液操作壽命可達5個MTO不需做起鍍處理鎳層平均沈積速率0.22microns/min槽液無板量負載最低之限制，就算板負載量為0.1ft2/gal,沈積速率仍為0.22microns/min只需兩劑等比例添加就可穩定控制鎳離子濃度及pH值ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3023作用以氧化還原法於銅面上沉積一層鎳。各成份及其作用如下：硫酸鎳：提供鎳離子次磷酸鈉：當作還原劑，使鎳離子還原為金屬鎳錯合劑：降低槽液中自由鎳離子的濃度避免鎳鹽或亞磷酸鹽的沉澱當作pH緩衝劑安定劑：穩定槽液，避免析出。ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3024反應機構陽極H2PO2-+H2O→H2PO3-+2H++2e-陰極Ni2++2e-→Ni2H++2e-→H2↑H2PO2-+e-→P+2OH-ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3025操作條件配槽9026BMM：14%9026AM：4.0%9026DM：2.6ml/l濃度控點：Ni：4.8g/l(4.6~6.4g/l)NaH2PO2:30g/l(24~36g/l)pH：4.9(4.7~5.1)溫度：82±3℃浸泡時間：依鎳層厚度而定當槽頻率：5MTO（5倍配槽添加量）ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3026注意事項：槽液添加為9026AM,9026CM等比例添加9026AM之添加量不得高於配槽量的10%槽液中pH值之調整使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸槽液循環需4~8Turn槽壁另加防析出棒，電壓控制於0.9VElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3027化鎳槽硝槽及清洗程序1.將化鎳槽槽液排出。2.加入30%(w/w)硝酸，於50℃下啟動循環pump至少24小時。3.排出硝酸，清洗槽壁，再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。4.加入2%氨水清洗循環至少一小時後排出。5.再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。6.加入5%9026BMM循環至少二小時後排出(可省略)。ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3028化鎳槽建浴法1.槽中置入約1/2槽積之D.I.水2.加入14%9026BMM3.加入4%9026AM4.再加入2.6ml/l之9026DM5.補水至液位高度。6.打開循環過濾並加溫。7.使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸，調整pH至4.8ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3029ImmersionAu(浸金)9027SG作用在鎳面上行置換反應，沉積一層金，以保護鎳層，防止氧化，並提供接觸導通之用。特色不需額外分析，操控容易藥液操作範圍廣。ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3030反應機構陽極Ni→Ni2++2e-陰極[Au(CN)2]-+e-→Au+2CN-2[Au(CN)2]-+Ni→2Au+4CN-+Ni2+ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3031操作條件配槽9027SG：10%ST25:5%PGC：0.5g/l濃度控點：Au：0.5g/l(0.4~1.0g/l)pH：4.5(4.3~4.8)溫度：80±5℃浸泡時間：依金層厚度而定當槽頻率：800ppmNior6ppmCu(依鎳離子而變)ElectrochemicalsROCKWOODELECTRONICMATERIALSENIGGROUP2019/9/3032製程概論：藥