化學(xué)鍍鎳-置換鍍金工藝及其沉積機(jī)制研究.pdf

1、金鍍層具有優(yōu)異的耐蝕性及導(dǎo)電性，適合做高檔印刷線路板的導(dǎo)電與保護(hù)層。由于金層容易與印刷板上的銅層相互遷移形成合金，通常采用鎳層做銅與金之間的擴(kuò)散阻擋層。目前廣泛使用的是化學(xué)鍍鎳/置換鍍金(ENIG)工藝，然而鍍金時(shí)鎳基體易過(guò)度腐蝕而導(dǎo)致后續(xù)焊接失效。提高化學(xué)鍍鎳層的耐腐蝕性能及降低置換鍍金液對(duì)鎳層的腐蝕是解決該問(wèn)題的關(guān)鍵所在。為此，本文確定了具有較高耐腐蝕性能的化學(xué)鍍鎳層和對(duì)鎳基體具有較小腐蝕性能的置換鍍金工藝，同時(shí)從多方面研究了ENI

2、G工藝，討論了化學(xué)鍍鎳添加劑的作用機(jī)制，明確了鎳基體上金的沉積過(guò)程，并將該工藝應(yīng)用于印刷線路板表面處理。
　　采用正交試驗(yàn)確定了中磷酸性化學(xué)鍍鎳體系和EN-1、EN-2、EN-3組合添加劑。向鍍液中添加EN-2可明顯改善化學(xué)鍍鎳層耐硝酸腐蝕性能。在本文確定的鍍液維護(hù)方式下，4個(gè)金屬周期內(nèi)，鍍液穩(wěn)定性良好、沉積速率適中；鍍層P含量及外觀、耐蝕性均較穩(wěn)定，具有耐后續(xù)置換鍍金液腐蝕的能力，適合用于ENIG工藝。通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)分別優(yōu)

3、選了兩種穩(wěn)定、中性的置換鍍金工藝，一種以KAu(CN)2為金鹽，有機(jī)膦酸為配位劑，另一種以Na3Au(SO3)2作為金鹽，Na2SO3和Na2S2O3為配位劑。并明確了氰化金鉀置換鍍金為100％置換鍍，無(wú)氰亞硫酸鍍金體系主要為Ni基體催化鍍。綜合比較后選擇無(wú)氰亞硫酸鹽鍍金體系用于ENIG工藝。該鍍液穩(wěn)定性好，沉積10min可獲得厚度約0.04μm、外觀良好的鍍金層。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化了ENIG工藝。該工藝能夠提高化學(xué)鍍鎳層的耐腐蝕性能，降

4、低置換鍍金時(shí)對(duì)鎳基體的腐蝕。所得Ni/Au組合鍍層外觀良好，具有良好可焊性，Ni/Au結(jié)合力合格。
　　采用耐硝酸腐蝕測(cè)試結(jié)合掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線熒光光譜(XRF)、X射線衍射(XRD)及X射線光電子能譜(XPS)方法考察了硫脲(TU)和3-S異硫脲丙烷磺酸化合物(UPS)對(duì)化學(xué)鍍鎳層性能的影響。結(jié)果表明兩種添加劑的加入均降低鍍層中P含量，增大S含量，鍍層結(jié)晶度增大。并發(fā)現(xiàn)該兩種添加劑對(duì)化學(xué)鍍鎳層表面形貌的影響不同，而

5、且UPS加入鍍鎳液后可以明顯改善鍍層的耐硝酸腐蝕性能。提出了UPS改善鍍層耐硝酸腐蝕的作用機(jī)制。一方面，添加UPS后的化學(xué)鍍鎳層在硝酸腐蝕過(guò)程中表面形成由Ni、P、S、O、C及N元素組成的膜層，該膜層能夠起到保護(hù)鎳面的作用，改善了鍍鎳層的耐腐蝕性能。此外，UPS的加入使得鍍層表面平滑，晶界致密，是鍍層耐蝕性提高的另一原因。
　　采用電化學(xué)、熱力學(xué)、XRF、XPS及紅外漫反射等測(cè)試方法，深入探討了UPS、硫酸鈰、3-氨基-5-巰基-

6、1,2,4-三唑(AMTA)三種不同類(lèi)型添加劑對(duì)化學(xué)鍍鎳影響的作用機(jī)制。在此基礎(chǔ)上首次提出了添加劑對(duì)化學(xué)鍍鎳沉積影響的吸附-毒化-電化學(xué)協(xié)同作用機(jī)制。
　　綜合采用電化學(xué)測(cè)試，XRF及原子力顯微鏡(AFM)等測(cè)試方法，深入分析了化學(xué)鍍鎳基體上置換鍍金過(guò)程及聚乙烯亞胺對(duì)置換鍍金過(guò)程中鎳基體腐蝕的影響機(jī)制。電化學(xué)及XRF測(cè)試表明在沉積過(guò)程中，沉積速率和電極電勢(shì)均發(fā)生明顯變化，這些變化反映了電極表面狀態(tài)的改變。AFM測(cè)試表明鎳基體表面形