化學鍍鎳金板的鎳厚影響因素探討

李禮明

（汕頭超聲印制板（二廠）有限公司，廣東 汕頭 515041）

1 前言

印制電路板表面化學鍍鎳金已成為一種成熟的工藝，集可焊接、可接觸導通、可打線、可散熱等于一身，滿足表面處理多功能化要求，同時比電鍍鎳金成本低廉，得到廣泛應用。

化學鍍鎳金工藝的原理是在已經(jīng)處理好的銅表面上以離子鈀為催化劑通過氧化還原反應沉積一定厚度的鎳層，然后利用鎳層與金溶液的置換反應浸鍍上一定厚度的金層。其中鎳層的主要作用對銅面進行有效保護，防止銅的遷移，而且具備一定的硬度和耐磨性能，以及良好的平整度，一般控制4 μm ～5 μm。

關于沉鎳藥水體系，目前業(yè)界大多數(shù)采用次磷酸鈉作為還原劑，通過化學還原將溶液中的鎳離子還原為金屬鎳的化學過程。但在反應過程中，鎳厚受到多種因素影響，即來自藥水體系本身因素，也來自板件的阻焊溶出、干膜溶出等因素，本文主要探討藥水自身體系因素對鎳厚的影響。

2 影響鎳厚的因素分析

2.1 實驗目的

本文實驗對鎳槽藥水本身影響化學鍍鎳的主要因素如時間、溫度、pH值、離子濃度進行探討。通過所得鎳厚數(shù)值，計算沉積速率，對各種因素與鎳厚的關系進行分析比較。

2.2 實驗測量計算

測量方法：采用X-RAY測厚儀，對2 mm×2 mm位置進行測量鎳厚。

計算方法：鎳沉積速率 = 鎳厚 / 沉鎳時間

2.3 鎳厚與各影響因素的相關實驗

根據(jù)藥水本身條件，影響因素主要有：時間、pH值、鎳濃度、溫度、次磷酸鈉。為使實驗影響程度降到最低，本實驗中除考慮的單因素變化外，其他因素固定控制范圍如表1。

2.3.1 鎳厚與沉鎳時間關系

隨著沉鎳時間增加，鎳厚呈上升趨勢，在實驗范圍內，鎳厚增加幅度接近線性關系。但沉積速率隨著時間的延長呈上升到緩慢下降趨勢。如表2。

圖1 鎳厚、沉積速率與時間的關系

2.3.2 鎳厚與pH值關系

隨pH值的升高，鎳厚度增加。而沉積速率隨著pH值的提高而增加。這說明調整pH值能夠控制沉積速率，且隨pH提升而提高。如表3。

圖2 鎳厚、沉積速率與pH值的關系

2.3.3 鎳厚與鎳濃度關系

隨鎳濃度增加，鎳厚增大。而且鎳濃度的增加，也能提高沉積速率。如表4。

圖3 鎳厚、沉積速率與鎳濃度的關系

表1 各參數(shù)控制

表2 鎳厚、沉積速率與沉鎳時間實驗數(shù)據(jù)

表3 鎳厚、沉積速率與PH值實驗數(shù)據(jù)

表4 鎳厚、沉積速率與鎳濃度實驗數(shù)據(jù)

2.3.4 鎳厚與溫度的關系

隨溫度的升高，鎳厚增大。而且隨溫度的升高，沉積速率提高。

圖4 鎳厚、沉積速率與溫度的關系

2.3.5 鎳厚和次磷酸鈉的關系

隨次磷酸鈉濃度的增加，在控制范圍內，鎳厚總體呈上升趨勢。而沉積速率也隨次磷酸鈉濃度提高而提升。

3 總結

本文根據(jù)沉鎳金的鎳槽藥水體系情況，通過實驗驗證，對影響鎳厚的鎳槽藥水各因素進行對比，總結如下：

圖5 鎳厚、沉積速率與次磷酸鈉的關系

（1）隨著各參數(shù)如時間、pH值、鎳濃度、溫度、次磷酸鈉的提高，鎳厚均能相應提高；

（2）溫度和次磷酸鈉對鎳的沉積速率影響程度較大，即兩個參數(shù)的提高能迅速提高鎳厚；

（3）pH值和鎳濃度的提高雖能提高鎳的沉積速率，但效果不如溫度和次磷酸鈉；

（4）沉鎳時間對鎳的沉積速率影響不大，即在本文實驗范圍內，鎳厚隨時間延長呈線性提高；

（5）另外，如果沉積速率過快，板件會出現(xiàn)鎳粉、鎳缸電流上升過快、反缸等問題，從而影響鎳槽藥水壽命，得不償失。沉鎳金工藝的控制可根據(jù)實際情況調整參數(shù)，達到控制成本，提升效益的目的。

表5 鎳厚、沉積速率與溫度實驗數(shù)據(jù)

表6 鎳厚、沉積速率與次磷酸鈉實驗數(shù)據(jù)