陈红华

（福建蓝建集团有限公司工艺部，福建 福州 350301）

在化学镀镍/金（electroless Nickel/immersion Gold，ENIG）制程中产生渗镀是一种常见现象，一般可通过调整ENIG 的各项参数得到解决或改善。本公司出现的渗镀现象与以往有所不同，调整ENIG 各项参数后，改善不明显。IC 连接盘边缘的渗镀现象如图1所示。

图1 IC连接盘边缘渗镀现象

解决渗镀的常规方法一般是调整活化或镍缸，调整活化参数后的渗镀情况如表1所示。

表1 调整活化参数后渗镀

由表1可知，调整活化浓度时间及温度、调整镍缸的温度浓度负载及pH 值等后，改善效果均不明显。从“人机物法环”5 个方面逐一进行排查，排除了沉镍金工序本身的问题，因此怀疑是否来料有异常，使用放大镜观察确认，未发现有残铜或蚀刻不尽的现象。又因为本批次渗镀不良板主要集中在多层板，随后锁定铜箔及半固化材料（prepreg，PP），通过对不同批次的PP 及铜箔与其他厂家进行交叉验证，发现有部分批次的铜箔出现渗镀情况，如表2所示。

由表2可知，渗镀原因与PP 关联较低，问题可能出现在5月份批次的铜箔中。铜箔导致渗镀问题及产生机理、不同批次的铜箔主要差异，可从以下几个方面进行分析：① 板面是否残留其他杂质；
② 铜箔毛面粗糙度是否异常；
③ 铜箔毛面的铜牙是否有异常。

表2 不同批次的PP及铜箔验证渗镀

关于第①点，本文对蚀刻后ENIGd 的前与后板子进行了扫描电镜/能谱仪（scanning electronic microscopy/energy dispersive spectrometer，SEM/EDS）分析，发现在基材区有微量铜元素存在，这种铜元素并非由蚀刻不尽产生，重新再过一次蚀刻依然会有渗镀现象，初步判断可能是铜牙或铜粉陷在基材中无法去除。

关于第②及第③点，使用粗糙度测试仪，测试铜箔毛面及蚀刻后基材表面的粗糙度，如表3所示。

表3 不同铜箔粗糙度

由表3可知，18 μm 渗镀与未渗镀的粗糙度数值差异不大；
35 μm 及50 μm 粗糙度均大于18 μm，但均无渗镀现象，说明铜箔粗糙度与沉金渗镀关联性较小。

对比渗镀及未渗镀的切片，未渗镀的板子铜牙长度最深为4.05 μm，渗镀的板子铜牙长度最深为5.37 μm；
另外在高倍显微镜下，发现有6～10 μm 的蜂窝状空洞，说明渗镀的板子比未渗镀的板子空洞更加密集。

综上所述，此次渗镀的原因可能为铜箔毛面处理不良，导致基材区残留铜元素，铜牙较深及空洞较密集的部分易产生渗镀。

高倍显微镜下的基材区蜂窝状空洞如图2所示。部分不规则的空洞深陷在基材区，药水渗进去后不易清洗，可能产生残留，造成渗镀。

图2 基材区的蜂窝状空洞

药水残留造成的渗镀，以2种方案进行验证：

（1）如果是ENIG过程中产生药水残留导致渗镀，则加强水洗，特别是活化后的水洗。但通过调整活化后酸洗及水洗时间，以及调整酸洗浓度后，效果均不明显，渗镀依然较为严重。

（2）如果是ENIG前药水残留产生的渗镀，为排除阻焊工序的影响，从蚀刻后取板直接清洗做ENIG，再通过以下步骤加以验证：① 过除油及水平微蚀；
② 通过离子测试机清洗；
③ 过退膜（3～5% NaOH）处理1～2 min。其中①和②几乎无效，③效果最好，ENIG后无渗镀现象。

以上测试在阻焊返工板中及负片流程中也得到验证，板经阻焊返洗（碱液）后，ENIG 再未出现渗镀现象。将③方案应用到实际生产中，多层板在蚀刻后先经过退膜处理1～2 min，然后再做阻焊，即可杜绝渗镀现象。另外，经NaOH处理后，渗镀问题同样得到改善，验证过程如下：板子过NaOH浸泡前后，对比基材表面EDS/SEM 的变化，发现表面铜元素消失或含量下降。由此可以判断经过NaOH处理可以起到咬蚀及清洗作用。

本次出现沉镍金渗镀问题，原因主要为铜箔毛面出现异常。通过NaOH 清洗，咬蚀基材，可去除陷在PP 中的铜粉或铜粒；
另外，也可在一定程度上改善或整平部分蜂窝状的空洞，减少药水的残留。使用NaOH 清洗的方法也为解决沉镍金渗镀问题提供了与以往不同的思路，除了使用碱洗，还可使用其他方法处理，如等离子清洗等。

同时要求铜箔供应商整改，管控铜箔粗糙度及铜牙的稳定性。截至目前，新批次的铜箔无须经NaOH处理，并再未出现渗镀现象。

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