PCB工艺之镀金制程

GT-2080酸性镀金DATA SHEET：

目前各PCB厂之镀金制程方式可分为化学镍金、电镀金手指、电镀硬金、电镀软金等四种。现就贵厂电镀金手指作一说明。

原理：电镀基本原理：金属溶于水中时，以阳离子M+n的形式存在,当通过一个电压时,使金属阳离子获得n个电子而还原成金属并在阴极析出；在未加入任何添加剂时，金属结晶会依电流密度之强弱呈垂直方向树枝状成长，因此加入添加剂的目的在使原子结晶呈水平方向延伸成长,并增加其导电性，改善电流密度在被镀物之分布，而光泽性则是靠添加剂中其他的分子填补其金属结晶之空隙，来达到表面平滑之作用。法拉第定律：金属析出之重量，可由通入的电量（时间、安培数）和金属原子量，求得析出克当量：W=ItA/ZF

I:电流安培数。 Z：金属原子价数（金属析出当量）t: 通电时间Ｆ：法拉第常数：９６５００

Ａ：金属原子量

例：镀金１ＡＳＤ，１min所析出厚度

重量＝（电流安培数×通电时间×金原子量）／（金原子价数×法拉第常数）

＝（１×６０×１９７）／（１×９６５００）

＝0.122g

重量×电镀效率=实际重量

0.122g×45%（酸性金效率）=0.05g

重量=面积×厚度×密度

0.05=10×10×厚度×16.5（金钴合金密度）

厚度=0.303m=11.93″

※电镀效率以100% 来计算

电镀基本流程：

镀金：金为极不活泼之金属原素，主要的电化学还原机构为Au++e-Au, E=1.7V及Au3++3e-Au，E=1.5V两种。目前镀金通常使用氰化金钾及亚硫酸金等两种提供金离子的来源，但最普遍的为氰化金钾，在此仅以氰化金钾还原机构说明金离子结晶过程：镀金过程：

化学吸附：Au(CN)2-(AuCN)ad + CN- ad:吸附

电荷转移：(AuCN)ad + e-(AuCN)ad-

PCB结晶（阴极）： Au(CN)ad-Au+CN-

镀镍：虽然镀镍的主要目的是阻止金与铜离子的相互扩散，但因镍的硬度及延展性对于PCB也都有不错的效果，所以镀镍已经成为镀金过程之中的必要过程。镀镍反应机构：

氨基磺酸镍：Ni(NH2SO3)2Ni2++2NH2SO3

氯化镍： NiCl2Ni2+2Cl-

阳极镍块：NiNi2+2e-

PCB板面（阴极）： Ni2+2e-Ni

主要镀层及化学药剂之功能：镀金：电镀金手指主要之功能为：增加PCB线路的耐磨性及硬度。防止铜层氧化，增加PCB寿命。GT-2080化学药剂之功用为：

#375钴光泽剂：镀金层常为无光泽的棕色粉状沉积，所以在电镀硬金及金手指时，通常都会再混合镀上微量的钴，以增加镀层光泽度、硬度及耐磨性。#376添加剂：防止高电流烧焦及增加均一性。#404导电盐：提高镀液比重增加电镀效率。#209平衡盐：为一缓冲盐，借以平衡镀液。#402调整酸：降低镀液之PH值。氰化金钾：主要提供金离子。俗称金盐，在水中会溶解为金错离子与钾错离子，再经阴极的地场吸引后，阴极的表面即产生金原子附着。镀镍：主要目的为隔绝铜层扩散到金属表面而形成氧化层，影响其镀金层的接触阻抗。但镍层的厚度必须适当，因为厚度过高将会造成电阻加大，太薄也会造成隔绝性的不良。氨基磺酸镍、氯化镍：两者均为电镀镍槽之重要成份，镍离子的主要供应者，而该溶液中因提供电镀镀层而失去的镍离子，则由阳极上的镍块溶解后，补充此两种溶液的镍离子浓度。氯化镍在镀液中能增加导电度，提高镀液效率，但量多时，易造成镀层硬脆。硼酸：因镀镍槽的PH值对于镀镍的品质影响很大，所以在槽液内添加硼酸当成酸碱值缓冲剂，避免PH值变化过据。Ni-505柔软剂：又称为初次光泽剂，主要功用为让镍镀层结晶细致，使高低电位较均一，镀层柔软。Ni-505光泽剂：主要功能为提供镍镀层光泽及整平性，依照现场实际需要来决定所须之添加量。不宜添加过量，易造成镀层硬脆及脱皮，且低电流较差。Ni-505湿润剂：防止阴极氢气泡所产生之针孔。镀金制程及其特性：电镀制程：贴防镀胶带→开天窗→压胶带→入板（输送带夹板）→微蚀→水洗→刷磨→活化→水洗→镀镍→水洗→活化→水洗→镀金→金回收→水洗→出板→撕胶→水洗→烘干→贴防焊喷锡胶带

特性：使用直流电电镀，在PCB的金手指位置镀上含有钴金属之金层，由于输送带夹板位置为PCB的另一长边，所以当两边均有金手指的PCB在经过电镀金手指制程时，必需上下输流通过电镀槽两次。镀槽的槽深如为10″的话，则PCB在设计排板时，金手指距离PANEL板边的距离不能超过9.3″的设计。Dummy Board:可分为去除镀镍槽不纯物质及防止电镀区域勿均匀等两种用途：

去除镀镍槽不纯物质：槽液通常会有一些PCB所不需要之镀层杂质，为防止这些杂质镀于PCB上，所以使用前通常会先拿一些报废板以较低电流先形电镀，将杂质镀于报废板上，以保PCB镀层之品质，该类报废板即为所称之Dummy Board。防止电镀区域不均匀：在金手指制程时，PCB行进为输送带夹送方式。为防止前段先走及后段的PCB因电镀面积与正常电镀时不同，而产生较大的电流通过线路，造成镀层烧焦或过厚的影响，通常会在正式生产的PCB前段及后段，放置数片报废板解决该项问题，此等报废板也称之Dummy Board。另外，正常金手指在设计时也会在前后端多加没有功能的金手指，其效用为防止金手指区域电镀的厚度不均，该金手指即称为假镀指（DummyFinger）。电镀层厚度控制：在电镀制程中，因为可以槽液两侧所施加的电流密度，所以PCB的两侧表面也可产生不同的镀层厚度，（电流密度越大，电镀速率越快，电镀层的品质也有影响，当电流密度太大时，则可能造成电镀区域烧焦，或结晶粒子太大）。镀金制程规范：镀金流程及镀液控制范围：

镀液补充管理：

镀金机台之注意事项与维护保养：注意事项：制作每一批不同料号之PCB，应先试作6-10片，以确定所需之电流、电压、机台之速度及槽液之温度。

检查试作好之厚度及拉力试验（以3M公司之MN55144胶带测试），检视有无镍金剥离。检视刷磨之刷轮压力及轮刷幅度。操作前先巡视槽液液位、马达运转是否正常及检查每槽间像胶、PE塑胶之档水刮片是否完整无破损变形。检查镀镍、金槽之溢流流量是否适当均匀。阴极导电铜刷密合度是否正常（需重叠1-2mm）,导电铜刷不可有松脱现象以避免污染镀液。维护保养：机台及槽体保养：每周小保养，每月大保养。

周保养事项：

机台及槽体外擦试清洁。检查每槽间像胶、PE塑胶之档水刮片是否完整无破损变形，必要时立即更新。补充镍块（S-Ni块需先浸泡5%硫酸）。检查滤芯、滤网，每周应更换一次。（滤心之规格为1-5μm）检查镀镍、金槽之溢流流量是否适当均匀。马达运转是否正常。加热器及冷凝管等温度控制系统是否正常。阴极导电铜刷密合度是否均匀，接触导电能力是否正常，铜刷是否有松动。检视电流、电压、温度、机台转速表是否正常。月保养事项：

包含周保养所有事项。机电类之各项测试保养。如换槽时，可顺便清洗内槽体及阳极。（镍槽之阳极块可用5%之硫酸清洗。金槽之白金钛网可用5%KOH清洗。镀液之分析方法：镍槽分析方法：镍金属：准备：氨水MX指示剂0.05M E.D.T.A(取18.8克溶于1公升纯水)操作:取样品1ml于250ml锥形瓶中,加水约150ml.加入浓氨水5-10ml.加入MX指示剂0.1-0.3g.以0.05M E.D.T.A滴定至终点呈紫色.计算:镍金属g/L=滴定ml数×2.9342

氯化镍:准备:5%重铬酸钾指示剂.0.1N硝酸银(取17.02克溶于1公升纯水).操作:取样品5ml于250ml锥形瓶中.加入5%重铬酸钾指示剂1ml.以0.1N硝酸银滴定由绿色至褐色为终点.计算:氯化镍g/L=滴定ml数×2.38

硫酸镍及氨基磺酸镍:计算:硫酸镍g/L=[镍金属g/L-(氯化镍g/L×0.2463)]×4.475

氨基磺酸镍g/L= [镍金属g/L-(氯化镍g/L×0.2463)]÷0.1818

硼酸:准备:甘露醇B.C.P指示剂0.2N NaOH(取8.6克溶于1公升水中).操作:取样品2ml于250ml锥形瓶中,加入纯水100ml.加入2g甘露醇.加入B.C.P指示剂2-3滴.以0.2N NaOH 滴定由绿色至浅蓝色为终点.计算:硼酸g/L=滴定ml数×6.184

§哈氏槽实验操作条件:

酸性快速金槽分析方法:金含量:准备:浓硫酸浓硝酸双氧水高温炉(1000℃)操作:取10ml样品于锥形瓶中.加入5ml浓硝酸及15ml浓硫酸.加热10-15分钟.冷却至室温,加入200ml纯水.加入40ml双氧水(稀释10倍).煮沸至溶液双澄清,大约5-10分钟.冷却至室温,以无灰滤纸过滤,过滤完时以纯水洗一次,再以丙酮洗一次.称取矸锅重量T1.将滤纸放入矸锅内至高温滤中烧2小时(900℃).冷却至室温称重T2.计算:金含量g/L=(T1 -T2)×100

※金含量也能以A.A仪器分析.

钴含量:以A.A仪器来分析.

#209平衡盐:准备:氯化钙溶液(20% W/V).高锰酸钾溶液N/10.硫酸.操作:取样品2ml至1000ml烧杯中,加入纯水800ml.加入10ml之氯化钙溶液.加热至60-70℃保持30-60分钟.将沉淀物过滤,并用纯水洗涤数次.将有沉淀物之滤纸放入烧杯中加入50ml之30%硫酸.加热至70℃,以N/10之高锰酸钾溶液滴定至终点.计算:#209g/L=滴定ml数×4.725

§哈氏槽实验操作条件:

金手指点检表

年 月 日 到 年 月 日 班次