工藝條件對線路板化學鍍鈀的影響分析

＊劉 賀

（肇慶國華電子有限公司 廣東 526040）

在電子產業運行及發展中，為了更好的解決互聯延遲所引發的危機，通過鍍鈀工藝的使用，獲得最佳鍍液配方以及工藝條件，有效增強鍍層的粘結力，同時也可以提高其耐腐蝕性及焊性目的。在以往的工藝產業中，通常將銅作為連接工藝，這種工藝形式雖然被廣泛運用在電子產品的導線及接觸端，但是，在空氣條件下容易發生銅氧化的問題，從而影響導電性能。因此，在工藝產業運行及發展中，根據化學鍍的工藝特點，在具體的使用中，存在著成本低以及設備簡單的優勢，將其運用在復雜的導電以及非導電表面沉積中可以發揮其優勢，提高工藝研究及技術使用的效率。研究中，分析工藝條件對線路板化學鍍鈀的影響，結果如下。

1.技術背景

在線路板化學鍍鈀問題研究中，電子基板在設計中，存在著獨立性的布線分布模式，通過銅電極、銅布線的科學使用，可以形成鍍鎳膜工藝，以增強化學鍍鎳工藝的使用效果，滿足工業產業的運行及穩步發展需求。而且，在鍍鎳膜/鍍金工藝中，為了避免腐蝕擴散問題的出現，需要形成3μm的鍍鎳膜，增強線路板實驗操作的穩定性，滿足工業產業的運行及電子元件的配比及時延需求，推動行業的穩步發展。伴隨電子信息技術的產業運行及穩步發展，通過致密化工藝產業的發展，在線路板設置的過程中，應該將線路、空間進行處理，并將其控制在合理的范圍內，保證布線與鎳異常沉淀的有效性，提高電路系統的使用效果。整個過程中，需要減少化學鍍鎳的處理效果，一定要避免布線沉降不合理問題的出現，為電子產業的運行及持續發展提供參考[1]。

結合化學鎳鈀金表面的處理特點，其工藝優勢如下：第一，通過化學鍍靶工藝的引入，可以利用鈀層阻擋優勢，避免鎳擴散及遷移問題的出現，實現阻擋鎳及浸金溶液的充分接觸，有效避免化學鎳金表面工藝出現黑盤的問題，充分滿足工藝產業的運行及持續發展需求。第二，在化學鍍鈀完全溶解的情況下，在合金接口上會出現高鱗片層，之后在鍍鈀溶解之后會增強鎳合的整體效果，提高焊點的可靠性，充分滿足電子產業的運行及持續發展需求。第三，根據化學鍍靶工藝的特點，在實際的工藝選擇中，通過耐磨性、大金線性能的分析，可以提高連接的穩定性，降低電路板表面的處理成本，提高電子產業的經濟運行效益。

2.實驗分析

在鍍靶層性能分析的過程中，對實驗結果的影響因素較多，如，工藝條件下溫度、pH值等都會對化學鍍靶的結果造成影響，因此，在具體的實驗分析中，需要根據這些影響因素，對化學鍍靶的各項影響因素進行分析，以便確定出最佳的工藝方案。

(1)實驗材料

在實驗的過程中，采用了5×5cm的銅基線路板作為測試片。

化學鍍鎳液配方主要包括：120mL/L的HDQ-209M化學鎳鍍液、45mL/L的HDQ-209A化學鎳鍍液、3mL/L的HDQ-209D化學鎳鍍液。化學鍍鎳工藝分析中，實驗標準如下：第一，鍍液pH=4.7；第二，化學鍍溫度84℃；第三，化學鍍時間25min。

化學鍍鈀液配方：0.005mol/L的硫酸四氨鈀（Pd（NH3）4SO4）、0.01mol/L的還原劑次磷酸鈉（NaH2PO2·H2O）、0.1mol/L絡合劑有機胺A、甘氨酸0.08mol/L、穩定劑B 0.3mol/L、穩定劑C 1ppm[2]。

(2)實驗性能測試

①沉積速率測試

在沉積速率測試的過程中，根據以往的實驗經驗，選擇牛津X-Strata920膜厚測試儀。實驗過程中要對線路板的正反面進行測量，最終確定鍍層的厚度，并測量鍍層厚度的平均值。

②綁定測試

在綁定測試的過程中，實驗中需要選擇ASM-EG60全自動焊線機，之后根據實驗的特點基本需求，進行鎳鈀金鍍綁定性能的檢測分析。綁定測試的實驗要求如下：第一，鍵合溫度需要設置為170℃，金線直徑為0.015mm；第二，使用DAGE4000推拉力測試儀對線路板進行拉力實驗，將拉線速度控制在20mil/s。

③鍍液穩定性測試

在鍍液穩定性測試的過程中，應該將溫度控制在50℃，pH為7.2的條件下，利用慧彩HH-1數顯恒溫水浴鍋持續加熱化學鍍鈀液，實驗人員要認真記錄鍍液或是杯臂上的金屬鈀時間，為之后的穩定性測試提供參考。

3.結果結論

(1)溫度的影響

第一，溫度對鍍速度的影響。在pH值為7.2時，化學鍍鈀的沉積速度與溫度存在著曲線變化，也就是說，在溫度影響下，沉積率與溫度呈現出正比狀態。如，在45-60℃條件下的沉積率與溫度分析中，其計算方法如公式（1）[3]。式中的ν（μm/min）是沉積速率，θ（℃）是溫度。在溫度升高的情況下，沉積速率逐漸增加，同時可以提高離子的運動速率，增強鈀沉積的整體速率。

第二，溫度對膜層表面的影響。根據化學鍍鈀實驗的的情況，鍍穩溫度對Pd膜的顆粒生長、致密度等存在關聯，當施鍍溫度為40℃時，Pd膜的顆粒尺寸較小，整個膜的致密度也就越差。在溫度不斷增長的情況下，當溫度達到了70℃時，鍍層的溫度越高，Pd膜的邊界粘連情況越模糊，而且，相關的顆粒逐漸發生融合狀態，而且沒有不飽滿及鍍層破損的問題。對于這種情況，主要是由于施鍍過程中，液體揮發現象逐漸增強，而且，液體中含有較多的氣泡，導致膜層與合金融合度不高，從而影響循環使用效果[4]。

(2)穩定劑對鍍液的影響

在鍍液穩定性分析的過程中，與化學鍍鎳的流程一致，同樣的熱力學不穩定體系中，會不可避免的產生微小、具有催化的活性微粒，之后進行自催化反應，整個過程中鍍液會將金屬鈀析出，通過加入不飽和有機酸（含有碳碳雙鍵）可以改善鍍液的穩定性。需要注意的是，不同穩定劑化學鍍鈀液的穩定性存在差異，如表1所示。根據表1結果可以發現，在沒有添加穩定劑的情況下，鍍液在520℃的環境下持續加熱40min時，會出現嚴重析出的情況；在添加了0.3mol·L-1的不飽和有機酸B時，鍍液的穩定性也會提高[5]。

表1 不同穩定劑化學鍍鈀液的穩定性

(3)pH值的影響

化學鍍靶實驗中，化學鍍鈀與pH的影響分析中，結果如下：第一，當pH值在6-8的范圍內時，變化速率逐漸明顯，而且沉降速率也得到了明顯提升，從0.009μm/min提升到了0.01μm/min。在鍍液的pH值增加的情況下，鍍液中的OH-數量增多，而且會鈀離子發生還原反應，降低的H+的數量，在這種情況下，生態原子氫生長速度增加，鈀沉降率也會不斷提升。第二，在溫度為50℃的情況下，不同pH值下得到的鈀層表面存在差異，在鍍層表面大部分結晶細致的情況下，沒有缺陷變化，但是，在局部存在著少量微孔問題[6]。

(4)鍍液性能的影響

在實驗分析的過程中，通過優質實驗方案的使用，可以提高鍍液、鍍層的分析效果。第一，鍍液壽命分析中，需要選擇最優的鍍液配比，將pH值設定為7.2，將溫度控制在50℃，之后進行鍍液壽命實驗檢測。在實際的檢測過程中發現，在化學鍍液在4MTO的情況下區域穩定狀態，這種實驗條件下，之后少量鈀析出，滿足工業生產中鍍速在0.008～0.013μm/min范圍需求。第二，在鍍層性能分析的過程中，在實驗的過程中，通過最優配方的設定，可以保證實驗鍍層表面的干凈、整潔，而且無明顯缺陷問題。但是需要注意的是，按照化學鍍鎳/鈀/金工藝流程的實驗方法，在進行金線鍵測試的過程中，鎳層、鈀層和金層的厚度分別為3～4μm、0.12～0.20μm和0.025～0.050μm，也就是說，在斷裂層的實驗分析中，鎳鈀金鍍層具有良好的金線鍵合能力[7]。

4.結束語

總而言之，在實驗的分析中可以得到以下結論：

（1）溫度在40-50℃的范圍內，化學鍍靶的表面呈現出完整、無缺陷的狀態。

（2）在鍍液的pH值在6.0-7.8的范圍內，鍍層的表面呈現出完整的狀態，同時對鍍層的腐蝕性較低。

（3）最佳工藝條件下，鈀層性能良好，而且可以減少鍍金中對鎳層造成的影響，同時，這種情況下具有耐腐蝕工藝良好的優勢，可以被運用在線路板鎳鈀金的工藝生產中。