摘要：PCB电镀镍金生产过程中有时会发(fa)生金面(mian)变色(se)的问题，金(jin)是稳定(ding)的金属元素，理论(lun)上(shang)金的氧化并非自发，分析认为出现三种情况会导致金面变(bian)色(se)。本篇将从导致变色的生产流程重要环节(jie)上加以探讨分(fen)析。
关(guan)键词：电镀(du)镍金板；金面(mian)变色
中图分类号：TN41文献标识码：A文章编号：1009-0096（2014）05-0048-04
1·前言
PCB表面电镀(du)镍(nie)金主要(yao)在铜面上有了电(dian)镀镍、电镀金组合，使镀层具(ju)备了特性功能：（1）镍作为铜面与金面之间的阻碍层(ceng)防(fang)止铜离子迁移，同时作为蚀刻铜(tong)面保护(hu)层，免受蚀刻液攻击有效的铜面(mian)；（2）镍金镀层具有优越的耐磨能(neng)力，也同时(shi)具备较低的接触(chu)电阻；（3）镍(nie)金层表面也具有良好的可焊性(xing)能。
通过了解金的物理及化学性质，分析金面发生变色是由3种情况引起：（1）镍层(ceng)的空(kong)隙率过大，铜(tong)离子迁移(yi)造成；（2）镍面(mian)钝化；（3）金面(mian)上附着的异物产(chan)生了离子污染。我们实验将(jiang)从电镀镍、镀金、养板槽、蚀刻(ke)管(guan)控、水质(zhi)要(yao)求等五个方面逐一加以分析，改(gai)善这一品质问题。

2·电镀镍金流(liu)程
自动电镍金线流程中间是没有(you)上/下板动(dong)作，手动操(cao)作挂(gua)具容易破胶，破胶后的挂(gua)具容易藏药水，不更换专用的挂具容易污染镀(du)金缸。

3·金面变色(se)处理过程及实验部分
3.1电镀镍（氨基磺酸镍体系）
3.1.1药(yao)水使用参数
3.1.2镀镍的电(dian)流密度(du)
镀镍的电(dian)流密度过大会直(zhi)接导致阴极待镀面(mian)析出的(de)镍呈现不规(gui)则状态、镍晶格孔隙过大，外观上表现为镀镍粗糙。孔隙过大镍下面的(de)铜就会很(hen)容易遇酸、水、空(kong)气氧化后向外扩散，铜离子穿(chuan)过镍孔隙到达镀金层后(hou)则会直接导致金面(mian)颜色(se)异常或金面变色，镍层作为铜与金面(mian)之间的(de)阻隔(ge)层失效。
为了选择合适的电流密度(du)，我们做(zuo)过电流密度、镀板时间、镀镍厚度、镍(nie)面孔隙率(lv)相关联实(shi)验，数据说明最佳电流密度为2.5A/dm2~2.7A/dm2，此电流密度下的孔隙(xi)率小于0.5个(ge)/cm2，而且电(dian)镀效率(lv)也较高。若采(cai)用2.0A/dm2~2.2A/dm2的电流密度镀板时间长(zhang)可能会影响生产效率。
通过镀镍(nie)时电流密度的管控，得到一个(ge)均匀细致的镀层，在铜面与金面之间能起到良(liang)好的”阻隔”作用(yong)，能有效防止铜离(li)子(zi)扩散迁移。
3.1.3镍缸的电解处(chu)理(li)电流(liu)密度
镍缸由于做板会带进杂质，补充液位时水/辅料中也含(han)有少(shao)量(liang)的杂质，不断的累积就需要用电解方法将杂(za)质去除(chu)，电解时建议采用电流密度(du)（0.2~0.3）A/dm2为宜。若电解电流(liu)超过0.5A/dm2会导致上镍过(guo)快，那么电解去除(chu)杂(za)质的效果也会变差，同时也(ye)浪费了镍。所以镍(nie)缸的(de)去除杂(za)质先(xian)采取（0.2~0.3）A/dm2电流密度进行电解（2~3）H，后期采取0.5A/dm2电解（0.5~1）H即可，所取得的电解效果就非常好(hao)。
3.1.4镀镍后
镀镍后经过水洗缸浸洗，将镀好镍板拆下放入(ru)养板槽水中，养板槽中需要添加1g/l~3g/l的柠檬酸，弱酸环境有助于(yu)保持镍面活性。镀镍后建议在0.5h~1h内完(wan)成镀金工艺，不可以在养板槽防置时间过长。
3.2镀金
3.2.1金缸(gang)的过滤
金缸的过滤建议用1μm规(gui)格的(de)滤芯(xin)连续过(guo)滤，正常生产时要每周更换一次滤芯。过(guo)滤(lv)效果差的金(jin)缸药(yao)水颜色相当于红茶颜色，杂(za)质过多会导(dao)致镀(du)金后线边发红等问题。
3.2.2镀金的均匀性
镀金均匀性不良(liang)主要发生在(zai)手动(dong)镀金过程，手动镀金操作时使用的(de)单夹具因鼓(gu)气搅动板偏离了中心位置，正反两个受镀面与阳(yang)极的距离不对(dui)等而导致镀金厚度不均匀。经测量靠近阳极的板面镀金层偏厚，而偏(pian)离阳极(ji)位置的板面金(jin)偏薄(bao)，在镀金薄地方容(rong)易引起(qi)变色。
改善方案：在(zai)镀金的阴极钛扁下(xia)面安装两块PP材料的网格，间距约12cm~15cm，板在网格内摆动就(jiu)受限制，镀板两面距离(li)阳极钛网的(de)距(ju)离相差不大(da)，所以镀金就会(hui)厚度均匀。改善镀金均匀性的效果非常理想。
3.2.3镀金时要使用专用的夹具(ju)
手(shou)动电镍金使用(yong)的都是使用包胶夹具(ju)，包胶的夹具使用久就会存在包(bao)胶(jiao)部分破损，破(po)损的(de)部位因清洗(xi)不足而藏有药水。为防(fang)止夹具中藏有杂(za)质，故镀金时必须使用专用的夹具，也就是在(zai)手动(dong)镀金流程中存在上下板的更换夹具操作流(liu)程，拆下来的板立即放入养板槽中，从保护金缸的(de)出发这(zhe)是非常重要(yao)的举措(cuo)。
3.3镀镍/镀金后的养板(ban)槽
3.3.1养板槽水质要求
不管是镀镍后养板槽还是镀金后的养板槽水质要求较高(gao)，都需要用10μs以(yi)内电导率低(di)的(de)DI水(shui)。镀镍后放板(ban)的养板槽水中需要添加1g/L~3g/L的(de)柠檬酸，保持(chi)镀镍后(hou)的镍面活性。
镀金后的养板槽水中需(xu)要添加1g/L~3g/L的碳(tan)酸钠，若添加过多的碳酸钠会加剧干膜溶出，水质污浊对板面不(bu)利。
3.3.2养板(ban)槽(cao)水温控制
养(yang)板槽一定要安(an)装(zhuang)冷却水，水温控制(zhi)在18℃~25℃即可，水温过(guo)高时(shi)较(jiao)容易出现镍面钝化。在养板槽安装冷(leng)却水，经过改善后我们发现镍面钝化问题立即得到大幅度的(de)改善，镍面钝(dun)化出(chu)现(xian)金面变色问题(ti)基本上没再发现。
3.3.3养板槽水更换频率
镀(du)镍、镀金的养板槽建议每班更换一次(ci)水，提前换水并(bing)开启冷却系统为(wei)下一班生产做准备。养板槽水之所以要勤更换，主要是镀镍后板面的药水不易清洗(xi)干(gan)净，板面还是有少量的残留(liu)液带进养板槽水(shui)中，每(mei)班更换一次非常有必要的。加强镀(du)镍后养(yang)板槽的管理目的就是避免镍面钝化/氧化，同(tong)时添加柠檬酸保持镍面活性的(de)过(guo)程。
3.4蚀(shi)刻
为验证蚀刻滞留(liu)时间对电镀镍金(jin)板变色的(de)影响，为此做过针对性的(de)实验，实验分两次(ci)进行，采取相同的型号规格，在不(bu)同时(shi)间内(nei)完成蚀刻，后通过检查金面变色数量。
实验说明镀金(jin)后若蚀刻(ke)不及时滞留时(shi)间过长也会引起金面变色(se)。镀金(jin)后一般要做到在30分钟内(nei)蚀刻，放置过久容易出现金面(mian)杂质污染越容易变色，特别是焊盘稍大些的板更要加强镀(du)金后蚀刻时(shi)间的管控，镀(du)金后立即蚀刻出来。
3.5水质(zhi)要求(qiu)
（1）镀金板在镀铜以后(hou)的(de)水洗都要用DI水(shui)质，电导率最(zui)好控制在(zai)60μs以下。
（2）蚀(shi)刻后风(feng)干前水洗也一定要用到DI水。蚀刻的酸洗(xi)缸做到每班更换酸洗一次，酸洗缸的(de)铜离子影响金面变色。
（3）蚀刻烘干(gan)前的吸水海绵(mian)在生产过程中，上面也会不间断地堆积过多的杂质会污染板面，生产中要定期用DI水清洗，并每(mei)隔1~2个月更换一次吸水海绵。
镀金后及时蚀刻以及提高水质质量可减少板面异物离子污(wu)染几率，对(dui)改(gai)善变色行之有(you)效。

4·总结
金面变色可能原因分析：（1）镍层的(de)空隙率过大，铜离子迁移造成；（2）镍面钝化；（3）金面上附着的异物发生了离子污染。
从以下五个方面采取措(cuo)施(shi)，最终取(qu)得良好的效果(guo)，改(gai)善(shan)了变(bian)色(se)这一品质缺陷(xian)。
（1）镀镍缸管(guan)控措(cuo)施：镀镍(nie)的电流密度要合适，电解镍缸去杂质处理要低电流密度，同时镀完镍后(hou)要(yao)在0.5h~1h内完(wan)成镀金工(gong)艺。
（2）镀金缸管控措施(shi)：过滤建议用1μm规格(ge)的滤芯，要监测下镀金均匀性；使用专用的镀金夹具。
（3）养板(ban)槽管控措施：水质电导率(lv)要在10μs，每班换水，同时养板槽要保持水温在18℃~25℃。
（4）蚀刻时间管控：建议镀金后半小时内完成(cheng)蚀(shi)刻。
（5）水质(zhi)要求为：养板槽(cao)的水要勤换水、低(di)电导率，特殊流程(cheng)段也需要用到DI水质。