不同铜面状态的沉镍层晶体结构及镍层耐硝酸测试.pdf

D i 仟e r e n tK i n d so fG r a mS c r u c l u r eo ”h eE l e c I r o I e s sN i —I a y e ra n dN i f r i c A c HC o r r o s i o nT e s lo fN i ·『a y e rl h a CG r o w so nt h eD i 什e r e n tC 叫a y e r S 不同铜面状态的沉镍层晶体结构及镍层耐硝酸测试P a D e r C 0 d e ：A 一0 7 0汕头超声印制板公司T e l ：0 7 5 4 —8 8 1 9 2 2 8 2 - 3 6 8 4F a x ：0 7 5 4 - 8 8 3 9 4 1 7 8E —m m l ：w x z h a n g @ c c k - p c bc o m口作者简介： 张伟宣，男，毕业十J ：海同济大学．现任职汕头超声印制板公司工艺工程师 土要负责感光阻焊、沉金工序摘要：车文通过观蔡在不同状态的铜面上生长起束的镍层晶体结构，及其镍层的耐硝酸测试情况， 发现不同的铜面结构其镍层的晶体结构亦不相同，铜面粗糙度大的其镍层晶体结构越不均匀，而且；i ：? ：：i ：? i ；葙糙度、硝酸腐蚀测试、扫描电镜A b s h Ⅻt ：n m l s 枷c k ．b yo b 洲g t h e g 曲ns 咖c 呲o f m ee l K n 训e s s N l - l 甜Hp l a ￡e do n m e C u —l a y ％ k s d “g m Ⅲl s t i n g 。

a p a b l l l 哼o f N i ·l a y 盯m m en l 廿i c a a d 删k s t ，w en n d m m m e g r 锄s 【n 】c “珊o f m ee k c 叫既s N l l a v 日l sd 1 H e 瑚Ⅱ盯唧d m E m m ed J 口e m “t 删ns 仃L l 咖”o f C b 一】a y e L T h ㈣r o u g hs u d - c eo f m e C u ．I a v e L m e l e s s Ⅲm b 衄o f m eg 聃m 咖c t u Ro f m e N I ．1 a y e La I l d m e m o r 【e r M s l s 6 雌6 Ⅲem m e m 蜥㈨d ⋯s l o n l B s LK e y w o r d s ：目a ms l 邝c n 啦、r o u g | I n e s so f c u —I a y c r Ⅻr f K e 、m Ⅱ1 c a c l d ㈣s l o n k n 、s E M1 前言随着电子产业的笈展，同时为满足R O H s 指令的要求，化学镀镍工艺技术不断得到改进和完善， 井成为印制线路板的表自i 处理I 艺之。

化学镍金板件．A u 起保护镍可焊性的作用．焊接时A u 溶于焊料，不参与I M c 的形成，裸露出的镍，参与I M c 形成，焊点形成镍锡I M c 为N 1 3 s m ，所以镍 崖的表面状态对焊接是很重要的；化学镀罐层虽具有较好的耐腐蚀性，均匀性段孔腺率低的优点， 但在金缸中迁是会受到药水不同程度的攻击，而受攻出的程度一定程度上也取决于镍层的表面状态，而镍层的表面状忐叉定程度上取决{ ‘铜层的表面状态，本文主要观察r 小同铜层状态L 堆积起来 的锦层表观形貌，及测试不同镍层的耐硝酸腐蚀能力2 镍层在铜层上的堆积过程 沉镍反应主要是氧化一还原反应，通过置换反应，在铜面上沉积一层薄钯层．钯屈将作为催化层 使镍沉积反应得以进行镍层的增厚与沉镶时间成一定的线性关系，从下图中可以看到，不同沉镍 时间对应不同的镍层厚度不同的镍层厚度，随着镍层的增厚，镍晶结变大，镍晶格数量变少，覆 盖铜层表观形貌能力更强1l ¨m N 】23 帅N l圈2 不同镍犀下罐层表现结构( 2 0 0 0 x64 №N 13 镍层耐硝醅腐蚀测试H 前分析、监测沉镍层的耐腐蚀性能方法中，一般步骤是先川剥盒水剥除掉表面金层，然后在 ¨描电镜r 观察镍层蹙腐蚀状况：也f 『趾将样品再次沉镍(政沉镶时跳过微蚀缸) ，然后研磨井抛光纵切J 1 ，同样赴在扫捕电镜r 观察镍层颗粒状沉# ! 层品体址卉存在锯齿状纵q 腐蚀情况。

但这些 测试方法不够直接，州l H 舰察的镍层腐蚀状况面积太局限本史参考采用的是硝酸腾蚀删试方法． 即删试样拈( j _ i 沉镍小沉金) 浸泡进硝酸中．通过记录镍层布硝酸一f - 娈黑的时问来比较镍层的耐腐 蚀能山，f I 』J 砒种测晴的判定日n f 没有个统标准，参考胜做法，耐硝酸腐蚀的时问超过2 0 s即可掉台格31 测试样品：按} - 常生广流} ，址行筝沉镍后水洗畋干，井将测试样品切成3 0 m m ×6 0 m 条状测试 样品，实际浸泡血机3 0 咖×3 0 口m ；32 测试条件321 硝酸浓度4 0 ％f v ，v ) ，室温322 删试样品浸^ 硝酸溶液中，保持稳定币可搅拌，删敲样品不能接触到烧杆内壁，323 硝酸溶液体积8 0 T 1 1 L ．溶渡只能使川一扶：4铜面不同表面处理后镍层表现结构及镍层耐硝酸测试41 实验设计41l 寅骑板件选取4 0 0 ⅡⅦ×4 5 0 咖( 1 6 m c h ×18 1n c h ) ．10 H 佃普通扳材，垂直电镀约1 2 帅电镀后板件锏面 经8 0 0 # 不织布磨刷处理；4I2 实验流程板件l ：不织布磨板( 8 0 衅) 。

喷砂l I ：常沉镍台流耦，镍后水洗缸取出( 镍厚约5 l - _ l _ )拍摄s 叫照片硝酸测试 板件z ：火山灰辟板F 常沉镍台“L 程，镍后水洗缸取Ⅱ5 ( 镍厚约5 姗) ～拍摄s 刚她H 一硝醴 测试板件3 超丰f i 化微蚀( 1OL I l 】_ )一常沉镍金流程，镍后水洗缸取出( 镰厚约j l J 『n )拍摄s E M 照片硝酸Ⅻ4 试 板件d 铜面棕化处珲⋯l E 常沉镍会流程．镍后水洗幻取出( 镍厚约5 №I )扪摄s 酬照片⋯硝酸测试42 实验结果42 】铜层与镣层的表现结构镍层姓存锕屡t 堆秘起米的，虽然镍层能够覆盖填先铜屡中的凹坑，但在小脚的锕崩上堆积起 束的镍层还姓有区别的，锕层越耗1 糙越不均匀．其镍层也越粗糙，晶体颗粒也越不均匀；不n 布摩詹J ( 80 0 # ) + 喷砂锕层结构{ * 布磨刷( 80 0 # j + 喷砂镍层鲒构钎*钢层％忙一} 化惶层站x 々 图3 不同铜面处理的铜层与镍层的表现结构( 2 0 0 0 x )422 镍屡耐硝酸测试 按上进3 的测试方法进行耐硝酸测试；每个条件符取5 个测试样品进行测试，分别记录镍屡起泡变黑的时间： 结台图3 铜层、镍层结构及下表中的耐硝酸测试结果，可以看到，不同的镍层结果其耐硝酸测 试是肯定区别的，镍层结构越粗糙，镲层晶体结构越不均匀，其耐硝酸腐蚀时间越短 表1 不同铜面处理的镍层耐硝酸测试结果5不同铜面粗糙度沉镍后的镍层表观结构及镍层耐硝酸测试51 实验设计511 实验板件 选取4 呻啪×4 5 0 曲( 1 6 m c h ×1 8 1n c h ) ．10 H 巾普通板村．垂直电镀约1 2 岫：电镀后板件铜面 经8 0 0 # 不织布磨刷处理．5l2 实验流程 板件l ：不织布磨板( 8 0 0 # ) ( 两对磨刷、25 ∥m l n 、l0 A )正常沉镍金流程．镍后水洗缸取m ( 镍厚约5 帅) 一粗糙度测试拍摄s 剧照片硝酸测试 板件2 ：不织布磨板( 6 0 0 # ) ( 两对麝刷、25 ∥m l n ，l0 A ) ⋯正常沉镍盒流程，镍后水沈缸取d j ( 镍厚约5J I [ 1 _ ) ⋯粗糙度测试⋯拍摄s 酬照片一一硝酸测试 板件3 小纵布磨板( 4 0 0 # ) ( 阿埘磨刷，25 m ／m l n 、10 A ) 一正常机镍金流程，镍后水洗缸取出 ( 镍厚约5 脚) 一粗糙度测试～扪摄s 刚照H 一硝酸测试 扳忭4 ：砂带磨板机磨板_ [ 常沉镍金流程，镍厉水洗缸取出( 镍厚约5 阳) 一粗糙度测试拍 摄s E M 照片硝酸洲试52 实验结果521 铜层0 镍层的表现结构( 2 0 0 0 x )从下图看，铜面粗糙度依次增加，铜向膳j R 深度也是依次增加，其对应的镍层也是越来越粗糙， 板面} ：的磨} 自越来越明显．镍层不能完牟覆盖掉铜层的磨痕：不织布磨板( 8 0 0 # )铜层结椅不织布磨板( 8 0 0 # )镍层结构不织布麝扳( 60 0 # )铜层结构不织布磨板( 6 0 0 # 】镍层结构不镕布磨板( 40 0F 】钒县结构砂带磨板铜层结构砂带磨板镍层结构图4 不同铜面粗糙度的铜层与镍层的表观结构( 20 0 0 x522 小吲粗糙度对比踏刷目数越小，经磨刷处理过的铜咖粗谴度越人，砂带磨刷处理过的铜而粗糙度最^ 表2 { 同处理方式处理过曲铜面粗桂度8 0 。

㈣4 0 0 # R a02 8O2 202 302 202 302 0 lO4 203 903 IO6 2R z15 612 7J3 4】3 4l 硝】13 4 l25 820 2l8 535 5砂带磨刷| 52 942 2523 镍层耐峭酸删试按} ：述3 的测试方浊进行耐硝酸测试： 每个条件各取5 个测试样^ 自进行洲试，甜别记录镍层起泡娈黑的时问： 在不同粗糙度的铜层r 堆积起来的镍屡其耐硝酸能力也是有K 剐的．轩i 糙度越大的铜面对应的 镍层粗糙度也越夫，其耐硝酸腐蚀时问越缸i ： 袁3 { 同铜面粗糙度的镍层耐硝酸剖试结果不织粕磨扳3 6 s3 9 s4 5 s不自：m J 磨板3 83 2 s3 3 s( 6 0 0 # )不：：黔2 0 s3 ls2 5 8砂带蘑扳1 5 s1 9 52 0 86 ．结束语通过对不同镍层厚度的镍层表观结构的观察，发现镍层越厚其镍晶结越大，镍晶格数鼍越少， 覆盖填充能力越强，耐攻击能力越强制作的沉镍样品表明镍层越粗糙，越不均匀，耐硝酸腐蚀测试时间越短；镍层的表观结构一定程度决定了其耐腐蚀能力，而镍层的表观结构又受到铜层的影响， 故沉镍金前需对板件铜面进行一定的处理，以保证镍层的平整性。

7 ．参考文献【l 】1 1 1 n u e n c eo fm ep l a t c dt l l i c k n e s so nt h eg r a i ns 仃u c t u r eo ft l l eE l e c 臼o l e s sN i —l a y e ra J l dt l l er o u g h n e s so ft I l es u r f a c e ，l O ．11 ．0 3 ：【2 】李白辉等，镍层耐硝酸腐蚀性测试，《印制电路信息》，2 0 0 3 年1 0 月；3 2 3。