选择性化学镀厚金方法

黄明安 温淦尹

（四会富仕电子科技股份有限公司，广东 肇庆 526236）

1 问题提出

印制电路板（PCB）、连接盘表面处理有热风整平锡、有机可焊性保护膜（OSP）、化学浸锡、化学浸银和化学镀镍浸金等，化学镀镍浸金（ENIG）因其镀层平整度高、镀层耐磨性好且接触电阻低等优越性能，被广泛应用于精密电子产品的PCB表面处理中。

化学镀镍浸金的金厚只有0.03～0.05 μm的厚度，只适用于焊接的表面，而对于超声键合、异向导电胶膜（Anisotropic Conductive Film，ACF）连接、按键位置的要求则不太适应，于是推出了化学镍钯金工艺，化学镍钯金被认为是全能型表面处理工艺，特别适合应用在表面贴装、超声键合、按键、ACF混合组装板。

随着钯金属价格的上涨，钯的价格已经远超出黄金的价格，在连接盘表面采用钯作为镀层从成本上已经没有优势。

采用电镀金的方式，可以形成致密的金层，但是电镀需要引线，对于多达几百个交叉网络的线路板来说添加引线是很困难的事情。

上述现有工艺中，普通化学镀金由于是采用置换反应的原理，属于薄金工艺，金厚做到0.03～0.05 μm，只适用于焊接表面；化学镀厚金采用还原剂，金厚可以做到0.2～0.3 μm，但也达不到适应多种连接方式所需要的金厚＞0.3 μm和金层致密的要求；电镀金工艺需要额外增加电镀工艺和去掉工艺，适用范围很窄。

2 解决措施

为了解决上述技术问题，我们开发了一种选择性化学镀厚金的方法，包括以下步骤。

S1：对经过化学镍加工后的生产板进行化学镀金处理，进行置换镀金，在生产板上所有露出镍层的连接盘表面沉积一层厚度为 0.01 μm～0.02 μm的薄金层，见图1所示。

图1 置换镀金表面的SEM（扫描电子显微镜）图

S2：在生产板上贴抗镀膜，干膜选用杜邦W250或者鸿瑞HC650，在抗镀膜上进行开窗（见图2所示），使需进行镀厚金的焊盘暴露，而不需进行镀厚金的连接盘被抗镀膜覆盖保护住。

图2 贴有抗镀保护膜的连接盘

S3：而后再对生产板进行化学镀厚金处理，进行还原型化学镀金，在露出的连接盘表面的薄金层上再沉积一层厚度≥0.2 μm的厚金层。

S4：褪去抗镀膜，使生产板上所有的连接盘全部暴露出来，见图3所示。

图3 褪去抗镀保护膜的连接盘

对于连接盘表面有粗糙度要求的，还可以在步骤S3～S4之间对生产板进行喷砂处理，以使底层的部分镍露出，更加提高了金的厚度。

S5：再次对生产板进行化学镀厚金处理，进行还原型化学镀金，对生产板上暴露的厚金层和薄金层继续加镀，使生产板上厚金层的厚度≥0.3 μm（见图4所示），薄金层的厚度≥0.1 μm。

图4 厚金位置的金厚度大于0.3微米

3 效果说明

本方法在薄金沉积之后再进行两次化学厚金沉积，在置换镀金时薄金层很薄且不够紧密，其不能完全覆盖住镍层，而后贴抗镀膜并使需镀厚金的连接盘暴露。第一次化学镀厚金时利用连接盘上暴露的镍作为催化还原反应的基体，选择性地只在需要镀厚金的位置沉积上金层；而第二次镀厚金时由还原剂提供的电子被仅镀有薄金层的连接盘上暴露的镍捕捉，并利用同一个网络上的相连导线来传递电子给需镀厚金层的连接盘（见图5所示）。这不需另加引线，通过相连导线把电子输送到需要镀厚金的位置，相当于进行电解电镀金一样，可为板上的厚金层和薄金层提供电子让金沉积，并且能填补第一次化学厚金表面的疏孔达到很高的金层致密度。最终连接盘上涂覆层如图6所示，可使厚金层厚度达到0.3 μm以上，而薄金层的厚度≥0.1 μm。谈方法适用范围广，也不需要增加电镀引线。

图5 有连接引线的连接盘局部镀厚金平面图

图6 连接盘镀金截面图

在现有技术中，为了达到良好的连接性能，也可采用电镀厚金的方式将金层镀至0.5 μm以上。本方法相对于现有技术，在达到同样的连接性能的情况下，降低了厚金层的厚度和相应的材料成本。

本方法中，开窗的尺寸小于连接盘的尺寸，使该连接盘仅在局部的部分位置选择性地镀有厚金层，而其四周仍为未加镀的薄金层，这样一是在第二次镀厚金可利用其四周薄金层上暴露的镍作为催化还原反应的基体，由还原剂与镍进行催化还原反应为板上的厚金层提供电子让金沉积；二是在达到连接要求的金厚的同时减少受镀面积，可有效节约金材料成本。金厚变化状况见表1所示。

表1 三次化学镀金厚度对比表

本方法中还在第二次镀厚金前先对厚金层进行喷砂处理使内层的部分镍暴露，一是可加大表面粗糙度，二是增加厚金层处暴露的镍，与厚金层四周的薄金层配合，从而可进一步使厚金层厚度达到0.5 μm以上。

4 结论

（1）采用三次浸金的方法，第一次置换浸金，第二和第三次还原浸金，可以实现金厚度大于0.3 μm并且致密的要求，这种方法得到的金面同时适用于线键合、焊接、ACF、按键的要求；（2）采用选择性镀厚金的方式，可以实现在连接盘的局部需要位置镀厚金，最大限度地节约镀金成本；（3）金层总厚度和各层厚度的最优值还需进行更深层次的研究。