表面處理之osp及化學(xué)鎳金

1、1表面處理之表面處理之OSP及化學(xué)鎳金及化學(xué)鎳金14.1前言前言錫鉛長期以來扮演著保護(hù)銅面，維持焊性的角色，從熔錫板到噴錫板，數(shù)十年光陰至此，碰到幾個(gè)無法克服的難題，非得用替代制程不可：A.Pitch太細(xì)造成架橋(bridging)B.焊接面平坦要求日嚴(yán)C.COB(chiponboard)板大量設(shè)計(jì)使用D.環(huán)境污染本章就兩種最常用制程OSP及化學(xué)鎳金介紹之14.2OSPOSP是ganicSolderabilityPreservative

2、s的簡稱，中譯為有機(jī)保焊膜，又稱護(hù)銅劑，英文稱之Preflux，本章就以護(hù)銅劑稱之。14.2.1種類及流程介紹A.BTA(苯駢三氯唑)：BENZOTRIAZOLEBTA是白色帶淡黃無嗅之晶狀細(xì)粉，在鹽酸中都很安定，且不易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能與金屬形成安定化合物。ENTHON將之溶于甲醇與水溶液中出售，作銅面抗氧化劑(TARNISHOXIDERESIST)，商品名為CU55及CU56，經(jīng)CU56處理之銅面可產(chǎn)生保護(hù)膜，防止裸銅迅速氧化。操

3、作流程如表14.1。B.AI(烷基咪唑)ALKYLIAZOLEPREFLUX是早期以ALKYLIAZOLE作為護(hù)銅劑而開始，由日本四國化學(xué)公司首先開發(fā)之商品，于1985年申請(qǐng)專利，用于蝕刻阻劑(ETCHINGRESIST)，但由于色呈透明檢測(cè)不易，未大量使用。其后推出GLICOAT等，系由其衍生而來。GLICOATSMD(E3)具以下特性：－與助焊劑相容，維持良好焊錫性－可耐高熱焊錫流程－防止銅面氧化操作流程如表14.2。C.ABI(烷

4、基苯咪唑)ALKYLBENZIZOLE由日本三和公司開發(fā)，品名為CUCOATA，為一種耐濕型護(hù)銅劑。能與銅原子產(chǎn)生錯(cuò)合物(COMPLEXCOMPOUND)，防止銅面氧化，與各類錫膏皆相容，對(duì)焊錫性有正面效果。操作流程如表14.3。D.目前市售相關(guān)產(chǎn)品有以下幾種代表廠家：醋酸調(diào)整系統(tǒng)：GLICOATSMD(E3)(F1)WPF106A(TAMURA)ENTEK106A(ENTHON)MECCL5708(MEC)MECCL5800(MEC)

5、甲酸調(diào)整系統(tǒng)：SCHERCOATCUCOATAKESTER大半藥液為使成長速率快而升溫操作，水因之蒸發(fā)快速，PH控制不易，當(dāng)PH提高時(shí)會(huì)導(dǎo)致AZOLE不溶而產(chǎn)生結(jié)晶，須將PH調(diào)回。一般采用醋酸(ACETICACID)或甲酸(FMICACID)調(diào)整。14.2.2有機(jī)保焊膜一般約0.4μm的厚度就可以達(dá)到多次熔焊的目的，雖然廉價(jià)及操作單純，但有以下缺3面鍍滿即停止。后者接受還原劑供應(yīng)電子故可使鍍層繼續(xù)增厚無電鎳。B.還原反應(yīng)示性式為：還原半

6、反應(yīng)：AueAu0氧化半反應(yīng)式:RedaOxe全反應(yīng)式:：AuRedaAu0Ox.C.化學(xué)鍍金配方除提供黃金來源的錯(cuò)合物及促成還原的還原劑，還必須并用螯合劑、安定劑、緩沖劑及膨潤劑等才能發(fā)揮效用。D.化學(xué)金配方組成及功用：E.部份研究報(bào)告顯示化學(xué)金效率及品質(zhì)的改善，還原劑的選用是關(guān)鍵，早期的甲醛到近期的硼氫化合物，其中以硼氫化鉀最普遍效果也佳，若與他種還原劑并用效果更理想。代表反應(yīng)式如后：還原半反應(yīng)：Au(CN)2eaAu02CN氧化半

7、反應(yīng)式：BH4H2OaBH3OHH2BH3OH30HaBO232H22H203e全反應(yīng)式：BH3OH“3AU(CN)z“30H，BOz吐2Hz2H，03Auo6CNF.鍍層之沉積速率隨氫氧化鉀及還原劑濃度和槽溫度高而提升，但隨氰化鉀濃度增加而降低。G.已商業(yè)化的制程操作溫度多為9O℃左右，對(duì)材料安定性是一大考驗(yàn)。H.細(xì)線路底材上若發(fā)生橫向成長可能產(chǎn)生短路的危險(xiǎn)I.薄金易有疏孔易形成GalvanicCellCrosionK。薄金層疏孔問題

8、可經(jīng)由含磷后處理鈍化方式解決。14.3.4制程重點(diǎn)：A.酸性脫脂：為防止鈀沉積時(shí)向橫向擴(kuò)散，初期使用檸檬酸系清潔劑。后因緣漆有疏水性，且酸性清潔劑效果又較佳，同時(shí)為防止酸性清潔劑可能造成的銅面鈍化，故采磷酸鹽系直鍊非離子性清潔劑，以容易清洗為訴求。B.微蝕：其目的在去除氧化獲得新鮮銅面，同時(shí)達(dá)到絕對(duì)粗度約0.51.0μm之銅面，使得鍍鎳金后仍能獲得相當(dāng)粗度，此結(jié)果有助打線時(shí)之拉力。配槽以SPS150gl加少量鹽酸，以保持氯離子約2OOp

9、pm為原則，以提高蝕刻效率。C.銅面活化處理：鈀約3ppm，操作約40℃，一分鐘，由于氯化鈀對(duì)銅面鈍化比硫化鈀為快，為得較好的鎳結(jié)合力自然是硫化鈀較適當(dāng)。由于鈀作用同時(shí)會(huì)有少量Cu會(huì)產(chǎn)生，它可能還原成Cu也可能氧化成Cu，若成為銅原子則沉積會(huì)影響鈀還原。為使鈀還原順利須有吹氣攪拌，風(fēng)量約為0.~O.15M3M2min以上，促使亞銅離子氧化并釋出電子以還原鈀，完成無電鎳沉積的動(dòng)作。D.活化后水洗：為防止鎳層擴(kuò)散，清除線路間之殘鈀至為重要，

10、除強(qiáng)烈水洗也有人用稀鹽酸浸漬以轉(zhuǎn)化死角的硫化鈀防止鎳擴(kuò)散。為促進(jìn)鎳還原，熱水預(yù)浸將有助于成長及均勻性，其想法在提高活性使大小面積及高低電壓差皆因提高活性而使差異變小以達(dá)到均一的目的。E.無電鎳：操作溫度855℃，PH4.5~4.8，鎳濃度約為4.9~5.1gl間，槽中應(yīng)保持鎳濃度低于5.5，否則有氫氧化沉淀的可能，若低于4.5gl則鍍速會(huì)減慢，正常析出應(yīng)以15μmHr，Bathloading則應(yīng)保持約0.5~1.5)dM2l，鍍液以5g

11、l為標(biāo)準(zhǔn)鎳量經(jīng)過5個(gè)Turn即必須更槽否則析出鎳品質(zhì)會(huì)變差。鎳槽可以316不銹鋼制作，槽體事先以50%硝酸鈍化，并以槽壁外加電解陽極以防止鎳沉積，陰極可接于攪拌葉通以0.2~0.4AM2(0.018~0.037ASF)低電流，但須注意不能在槳葉品產(chǎn)生氣泡否則代表電流太強(qiáng)或鎳鍍層太厚必須燒槽。建浴操作應(yīng)維持在PH=5~4.7間，可用NaOH或H2S04調(diào)整，PH低于4.8會(huì)出現(xiàn)渾濁，槽液老化PH操作范圍也會(huì)逐漸提高才能維持正常析出速度。因