目前PCB業(yè)界流行的表面處理制程有噴錫、抗氧化（OSP）、電鎳金、化鎳金、化銀、化錫等幾種。化鎳金（ENIG=electroless nickel and immersion gold）制程主要應(yīng)用于筆記本電腦主板、各種電腦內(nèi)存條、聲卡、顯卡、路由器、手機(jī)板、數(shù)碼相機(jī)主板、各種存儲塊以及攝相機(jī)等高難度線路板的制造。
化鎳金制程優(yōu)點
1、 表面平坦；
2、 可焊接，可打線；
3、 可接觸導(dǎo)通；
4、 可散熱（高溫不氧化）；
5、 可耐多次回流焊。
幾種PCB表面處理對比
化鎳金流程簡介
1、一般化鎳金流程：水平前處理→上料→除油→水洗→水洗→微蝕→水洗→水洗→酸洗→純水洗→純水洗→預(yù)浸→活化→純水洗→純水洗→純水洗→化學(xué)鎳→純水洗→純水洗→化金→回收→純水洗→純水洗→下料→洗板→檢板
2、厚化金流程水平前處理→上料→除油→水洗→水洗→微蝕→水洗→水洗→酸洗→純水洗→純水洗→預(yù)浸→活化→純水洗→純水洗→純水洗→化學(xué)鎳→純水洗→純水洗→預(yù)浸金→厚化金→回收→純水洗→純水洗→下料→洗板→檢板
化鎳金各工序原理及說明
1、水平前處理
通過水平前處理將銅面的過度氧化及污染，以機(jī)械法和化學(xué)法相結(jié)合的方法去除，協(xié)助清潔能力不太強(qiáng)的除油槽，使后續(xù)的沉鎳金得以順利進(jìn)行。常見的方法有微蝕+尼龍磨刷，微蝕+噴砂，純微蝕水平前處理等等。
2、除油
去除銅面輕微氧化及污染,降低槽液的表面張力,使藥水在對象表面擴(kuò)張,達(dá)到浸潤的效果。除油劑一般為有機(jī)酸型，容易滋生霉菌，保養(yǎng)時要注意槽壁的清洗。由于含有界面活性劑，因此其后的第一道水洗不開打氣或輕微開打氣，槽液本身更無需空氣攪拌，防止氣泡過多不易清洗。除油槽液要求充分的循環(huán)過濾，避免出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。CuO + 2 H+ →Cu2++ H2O
3、微蝕
去除銅面氧化，使銅表面微粗化，并化學(xué)鎳層保持良好的結(jié)合力。
NaS2O8 + H2O → Na2SO4 + H2SO5
H2SO5 + H2O → H2SO4 + H2O2
H2O2 + Cu → CuO + H2O
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
為了保持比較穩(wěn)定的微蝕速率，溶液中的銅離子一般要求控制在3-20g/l，因此在配新槽時需要保留1/5-1/3的母液，或添加適量的硫酸銅。槽液需要適當(dāng)?shù)拇驓?，滴水時間不宜過長（建議3-10秒）。
4、酸洗
去除微蝕后的銅面氧化物及殘留的鹽類。
CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
5、預(yù)浸
維持活化槽中的酸度，使銅面在新鮮的狀態(tài)下進(jìn)入活化槽。預(yù)浸所使用的硫酸為AR級，鐵離子的濃度要求<0.5ppm。
CuO + H2SO4 →CuSO4 + H2O
6、活化
通過銅和鈀的置換反應(yīng)，在銅面上生成一層鈀，作為化學(xué)鎳反應(yīng)的觸媒。活化槽槽液內(nèi)不能存在氯離子、鐵離子、鎳離子等雜質(zhì)污染。生產(chǎn)過程中溫度一般不超過30℃，不能開打氣，而添加藥水時應(yīng)在槽內(nèi)無板時進(jìn)行，并開打氣1-2min使藥水初步循環(huán)均勻。藥水添加必須使用專用的量杯。槽壁需要定期進(jìn)行硝槽處理，以保持槽壁干凈。
陽極反應(yīng) Cu → Cu2++ 2 e- (E0 = 0.34V)
陰極反應(yīng) Pd2+ + 2 e- → Pd (E0 = 0.98V)
全反應(yīng) Cu + Pd2+ → Cu2+ + Pd
7，化學(xué)鎳
在活化后的銅面上反應(yīng)生成一層P/Ni合金層，作為銅和金相互遷移或擴(kuò)散的阻隔層。槽液的主要成份為：
A）硫酸鎳：提供反應(yīng)所需的鎳離子；
B）次磷酸鈉：還原劑，使鎳離子還原為金屬鎳；
C）絡(luò)活劑：與鎳離子絡(luò)活，減少游離鎳離子濃度，防止生成氫氧化鎳和亞磷酸鎳，增加槽液的穩(wěn)定性；
D）PH值調(diào)整劑：維持適當(dāng)?shù)腜H值；
E）穩(wěn)定劑：防止鎳在膠體粒子或其他雜質(zhì)粒子上沉積；
F）促進(jìn)劑：增加被鍍對象表面的負(fù)電位，使啟鍍?nèi)菀准霸黾舆€原效率。
H2PO2－＋ H2O → HPO32－＋ 2H+ ＋ 2e－ 次磷酸根氧化釋放電子
Ni2＋＋ 2e－→ Ni 鎳離子得到電子還原成金屬鎳
2 H+ ＋ 2 e－→ H2↑ 氫離子得到電子還原成氫氣
H2PO2－＋ e－→ P＋2 OH－ 次磷酸根得到電子析出磷
總反應(yīng)式: Ni2＋＋ H2PO2－＋ H2O → H2PO3－＋2 H+ ＋ Ni
化鎳沉積的pH（4.4-4.8），液溫（80-86℃），與槽液負(fù)載（Loading Factor 0.3-0.8dm2/L，不可低于0.1也不可超過1.0），是主宰反應(yīng)快慢的三大參數(shù)，必須采用精密儀器，執(zhí)行自動添加與全程監(jiān)控。且應(yīng)定時進(jìn)行線外分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比（量產(chǎn)者每班1-3次）。
凡此三參數(shù)上升者，都可能因過度活化而長胖（因其主還原劑NaH2PO2次磷酸二氫鈉，要在高堿中活力才會強(qiáng)）；反之三大條件不足時，亦將會導(dǎo)致起鍍不良甚至露銅。
8、 化學(xué)金
提供Au（CN）2-來源，在鎳面發(fā)生置換反應(yīng)，生成金屬金層。
陽極反應(yīng) Ni →Ni2+ + 2 e- (E0 = -0.25V)
陰極反應(yīng) Au(CN)2- + e- → Au + 2 CN- (E0 = 0.6V)
全反應(yīng) Ni + Au(CN)2- → Ni2+ + Au + 2 CN-
酸性金水中含金量約 0.8-1.5g/L。一般之銅污染不可超過5ppm，一旦少許清潔銅墊在全無鎳面覆蓋之下，很可能在金水中也發(fā)生銅與金的置換，進(jìn)而造成銅份溶入。當(dāng)金水中的銅污染量增多時，會常出現(xiàn)金面異常而呈現(xiàn)較紅的色澤，使得金與鎳之間的密著力也會變差。ENIG的某些焊墊若出現(xiàn)霧霧暗暗時，就可能是無鎳的金面。倘有懷疑時，可用剝金液剝除金層，是鎳是銅自必一目了然。
金屬雜質(zhì) 容許量(ppm) 影響
Cu 5 金析出速度增加,焊錫性不良
Ni 900 金析出速度降低
Fe 2 金析出速度降低
9、厚化金
通過自身的還原作用將Au（CN）2-還原出金屬金，可以進(jìn)一步加厚金層，一般用于Wire bonding制程。
陽極反應(yīng) M →M2+ + 2 e-
陰極反應(yīng) Au(CN)2- + e- → Au + 2 CN-
10、洗板
洗板的作用是洗凈板面的藥水殘留，烘干板面防止金面氧化。常見的工藝有稀硫酸（0.5-1%）+純水洗，檸檬酸+純水洗。