ENIG-化镍金制程教育训练(9027SG)-精华版

2018/2/19,1,化鎳金製程教育訓練ENIG Process Training,伊希特化股份有限公司Rookwood Electrochemicals Asia Ltd.,2018/2/19,2,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,2018/2/19,3,簡介:表面處理概要,何謂化鎳金？ (ENIG, Electroless Nickel Immersion Gold)為Metal Finish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。,2018/2/19,4,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,2018/2/19,5,TMRC Data,2018/2/19,6,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,2018/2/19,7,化鎳金製程厚度控制 Ni/P層：60400 ” Au 層： 1 3 ”,2018/2/19,8,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,2018/2/19,9,9023 9023SFAC-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,H2SO4,OMG化鎳金標準流程,2018/2/19,10,化鎳金反應示意圖I,Pd2+,Cu2+,活化,Cu,Ni-P,Cu,Ni-P沉積,Ni-P成長,化學鎳,2018/2/19,11,化鎳金反應示意圖II,Au,Au+,Ni2+,Au 沉積,化鎳金層,Au+,2018/2/19,12,藥液特性及操作條件,2018/2/19,13,Acid Cleaner(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±1 min當槽頻率：300 BSF/Gal,2018/2/19,14,Micro-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30-100”左右不同微蝕劑對金面外觀光亮程度表現Acid Dip > H2O2 > PP-100 > SPS,2018/2/19,15,H2SO4/H2O2與SPS微蝕系列比較,2018/2/19,16,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：1 min當槽頻率：100 BSF/Gal or 0.2 g/l Cu,2018/2/19,17,Pre-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：1 min當槽頻率：100 BSF/Gal or 0.2 g/l Cu,2018/2/19,18,Activator(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,2018/2/19,19,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 = -0.34 V) 陰極 Pd2+ + 2e- Pd (E0 = 0.98 V) 全反應 Cu + Pd2+ Cu2+ + Pd,2018/2/19,20,操作條件配槽：9025MA：2.5%9025MB：20%濃度控點：鈀強度：50±20 ppm酸值：20±2 %溫度：15±30 浸泡時間：45±15 sec當槽頻率：3 MTO or 0.15 g/l Cu,2018/2/19,21,Acid-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：1 min當槽頻率：100 BSF/Gal or 0.2 g/l Cu,2018/2/19,22,Eless Ni(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 0.22 microns/min槽液無板量負載最低之限制，就算板負載量為 0.1 ft2/gal ,沈積速率仍為0.22 microns/min只需兩劑等比例添加就可穩定控制鎳離子濃度及pH值,2018/2/19,23,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。,2018/2/19,24,反應機構陽極 H2PO2-+H2O H2PO3-+ 2H+ 2e- 陰極 Ni2+ 2e- Ni 2H+ 2e- H2 H2PO2-+ e- P + 2OH-,2018/2/19,25,操作條件配槽9026BMM：14%9026AM ：4.0%9026DM ：2.6 ml/l濃度控點： Ni：4.8 g/l (4.66.4 g/l )NaH2PO2: 30 g/l (2436 g/l )pH：4.9 (4.75.1) 溫度：82±3浸泡時間：依鎳層厚度而定當槽頻率：5 MTO （5倍配槽添加量）,2018/2/19,26,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48 Turn槽壁另加防析出棒，電壓控制於0.9V,2018/2/19,27,化鎳槽硝槽及清洗程序,將化鎳槽槽液排出。加入30%(w/w)硝酸，於50下啟動循環pump至少24小時。排出硝酸，清洗槽壁，再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。加入2%氨水清洗循環至少一小時後排出。再加入DI水清洗循環15分鐘後排出。加入5%9026BMM循環至少二小時後排出(可省略)。,2018/2/19,28,化鎳槽建浴法,槽中置入約1/2槽積之D.I.水加入14%9026BMM加入4%9026AM再加入2.6ml/l之9026DM補水至液位高度。打開循環過濾並加溫。使用50%v/v氨水或5%v/v試藥級硫酸，調整pH至4.8,2018/2/19,29,Immersion Au(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。,2018/2/19,30,反應機構 陽極 Ni Ni2+ + 2e- 陰極 Au(CN)2-+ e- Au + 2CN- 2Au(CN)2-+ Ni 2Au + 4CN- + Ni2+,2018/2/19,31,操作條件配槽9027SG ：10%ST 25:5%PGC：0.5 g/l濃度控點： Au：0.5 g/l (0.4 1.0 g/l )pH：4.5 (4.34.8) 溫度：80±5浸泡時間：依金層厚度而定當槽頻率：800 ppm Ni or 6 ppm Cu(依鎳離子而變),2018/2/19,32,製程概論：藥水（浸金）,操作溫度：85ºC；當浸泡時間為10-15分鐘，其沉積厚度可達 3 4u”預縮短反應時間可搭配加速劑使用，當80ºC浸泡時間為5 7分鐘時，其沉積厚度可達2.0 3u”針對產品對浸金疏孔性要求（，提供9027SG以符合低疏孔性的需求,附件一：藥液操作條件,2018/2/19,33,注意事項：,槽液循環需610 Turn配槽後pH約4.35，以20% (試藥級)氨水或檸檬酸調整至pH=4.35。每添加金鹽100克需添加1L ST 25沉積速率：0.350.4”/min,2018/2/19,34,製程概論：設備（需求 - 1）,槽稱循環方式加熱方式酸性清潔劑循環過濾 皆可熱水洗空氣 皆可市水洗 × 2空氣 無微蝕循環過濾/空氣 石英市水洗 × 2空氣 無酸浸空氣 皆可,2018/2/19,35,製程概論：設備（需求 - 2）,槽稱循環方式加熱方式市水洗 × 2空氣 無預浸無 無活化溢流循環過濾 石英純水洗 × 2無 無後浸循環馬達 無純水洗 × 2無 無,2018/2/19,36,製程概論：設備（需求 - 3）,槽稱循環方式加熱方式化學鎳溢流循環 SS 316或水浴純水洗 × 3無 無浸金循環馬達 石英純水洗 × 2無 無熱水洗空氣 皆可,附件二：設備規格,2018/2/19,37,製程概論：設備（化學鎳槽）,馬達,加熱器SUS 316,整流器,馬達,整流器,馬達,2018/2/19,38,Peeling & Thickness Test,取約5*5大小之銅面板或量產板，伴隨量產板一起走完化鎳金線。銅面板使用3M 600or610膠帶試拉，不可有金殘留。量產板則以膜厚儀量測鎳金厚度，以確定鎳槽及金槽時間。 註：1.Peeling Test每日首掛均要做。 2.Thickness Test於更換不同料號不同鎳金厚度時均要做。,2018/2/19,39,Etching Amount Test,取任一 大小之銅面板(不含孔)用水洗淨,置於烤箱,設定110 ,烘烤 10 分鐘取出冷卻3分鐘,稱重至小數點以下4位,記錄為 W1穿線綁於掛架,與生產板一起走微蝕槽。取出水洗,置於烤箱,設定110 ,烘烤 10 分鐘取出冷卻3分鐘,稱重至小數點以下4位,記錄為 W2計算公式 : 參考範圍 : 2050 µ",2018/2/19,40,化學鎳浸金製程管理控制,前處理製程板子清潔度（防焊、顯影、錫鉛、殘銅）化學鎳浸金製程：化學鎳防析出裝置：電流上升變化（定電壓：0.9V）分析系統：循環狀況、分析值變化添加系統：9026AM、CM等量消耗化學鎳異常處理後處理製程：清洗烘乾限純水（無藥水）、勿熱疊板,2018/2/19,41,化學鎳異常處理,翻槽藥液損失同配槽比例添加藥液（9026AM、BMM、DM）9026AM添加過高高於控制點 0.3 g/L以上：當槽高於控制點 0.3 g/L以內：暫停添加9026CM添加過低低於控制點 0.3 g/L以上：當槽高於控制點 0.3 g/L以內：少量多次添加,