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常见ENIG沉金PCB镀镍异常分析
镍缸活性对于缺镀或薄镀镍来说是影响力较大的因素，活性高时反应剧烈导致反缸，活性较低的时候则易导致缺镀镍。而活性又是由镍缸负载(loading)、溶液PH值、溶液温度、溶液成分浓度及生产时的拖缸（dummy planting）这几个因素构成。
简单地说，是指单位体积药水中生产板的尺数，一般表达为dm2/L。对于镍缸的负载，在一定药水浓度条件下，需控制在额定的操作窗口内，使得镍缸的反应处于一个动态平衡的稳定过程中，当负载量过大时，反应激烈而不利于生产的控制及缩短药水的使用寿命，而负载量偏小时，由于无足够的源动力与溶液中一定浓度的稳定剂抗衡，使得启动及反应的速度受压制。对于小焊盘有较大的机会缺镀或薄镀镍。
化学镀在生产初期需要有较大的loading激活缸的活性。拖缸是为了使得新开的或一定时间内未生产的镍缸达到正常生产的活性时所必须做的工作。当拖缸不足时活性不足，容易引起缺镀或薄镀镍。
在反应过程中不断地有氢离子产生，使得溶液中PH值慢慢降低，需不断地加入氨水。当PH值过高，反应迅速加快，镍缸活性偏高；PH过低，反应速度缓慢，则生产中镍厚易偏薄，化学镍是借助次磷酸盐在高温下（83-88℃）使镍在催化表面还原为金属。温度偏低影响反应活性，故有可能导致缺镀或薄镀镍缺陷的出现。
镍缸中药水分为PART-A和PART-B两种，且比例为1:1添加，故浓度的控制十分关键，特别是自动添加泵之流量控制，如果比例偏差，很容易对镍缸的活性造成严重的影响。严格控制药水的自动添加量，确保PART-A与PART-B在规定比例内是最重要的。
挂篮的保养与镍缸保养与镍缸生产时的活性紧密相关，保养的好与坏，做得足与不足，直接影响到镍缸的寿命，影响到生产的质量。当保养未做好时，挂架上落入鎳槽的銅碎、鎳屑、或金渣处理不彻底，再经过鈀槽所活化，故在鍍鎳的高溫操作中，其電位均將大幅下降，甚至低於磷化鎳槽液的起鍍電位0.68V，活性大幅提高。镍缸容易因活性太高导致自催化反应的加速而反缸，镍缸提前报废或需要倒缸。也会使得反应过程中气泡较多，进入到自动分析仪中导致显示值比实际值偏高而不能正常自动添加使得浓度下降，造成缺镀镍。
由于现时本公司的沉金线飞巴摇摆方向与震荡器的震荡方向是互相垂直的。对于厚板或较大面积的板，孔内、小间距的地方从微观上看，药水的交换及搅拌的均匀性相对较好。振荡器的存在可以改善孔内药水流动情况从而减少缺镀情况的出现。
微蚀后浸是药水供应商ATO专门为针对塞孔板塞孔不良时易残留微蚀缸药水在孔内，与塞孔相连的PAD形成原电池效应导致在镍缸中缺镀或薄镀镍而设计的，提高做板时后浸缸的温度对缺镀或薄镀有改善。微蚀后浸剂对绿油会有攻击，可以使到塞孔不良的孔内的药水溶出；也就是说，对一般的S/M塞孔好的孔同样也会起作用，所以控制微蚀后浸缸的温度对于改善缺镀较为重要。
活化主要分两步，一是通过预浸在整个铜面形成一层酸性的保护膜，防止副反应的产生；二是浸活化剂，使得暴露在溶液中任何铜表面上形成均匀的晶种薄层，主要通过铜与钯之间的离子交换（置换反应）产生。当活化缸的温度、浓度、时间偏出控制下限时及活化水洗时间过长时，铜面上附着的钯较少或被洗去，则催化中心就少或没有，启动速度就较慢，较为容易导致缺镀的产生。
但对于S/M塞孔不良造成的缺镀，经跟进，以上的因素均不是主要的影响因素。影响的关键因素是S/M塞孔的状况。
在生产中绿油经过丝印、预烘、对位、曝光、显影、后烘，或多或少地会产生以下孔内缺陷，常见的如下图七～十：
一面塞孔、一面开窗的情况，裂缝从孔口延伸到孔壁
双面塞孔情况，裂缝从孔口延伸到孔壁
此种情况生产中较难杜绝，特别是一面塞孔、一面开窗的情况，开窗的那一面经过显影后对孔口部分的绿油产生攻击，导致以上孔内绿油的缺陷。此种缺陷在几种表面处理中都会有藏药水的缺点，对于大金面、大锡面（沉锡）、大银面（沉银）等均对表观有影响。
在实际生产中我们做了较多的对比试验，包括升高专门为解决由于塞孔不良而设置的微蚀后浸缸的温度到70℃后做以下试验，见表一：
表一：缺镀试验记录表
图十一 塞孔不良形成原电池
图十二 原电池原型
化学镍中镍的沉积电极电位
Ni2++2H(催化剂)→Ni↓+2H+（在催化表面上） E0＝0.68V
绿油塞孔内可能存在的反应
2H+ + Cu+ S2O82-=Cu2++2HSO4- E0＝1.673V
实际当存在上述原电池情况时，镍的还原反应没有产生，而是停止了。原因是由于塞孔内的存在可还原的离子且其反应电极电位比镍的沉积电位高。
3）.改善试验
根据反应的原理，首要的方法就是要切除根源：杜绝或尽量减少前处理药水进入到绿油塞孔不良的孔里面。从生产线可以了解到，沉金线上的板面微蚀处理是以浸泡的形式进行的，时间约为2.0～2.5min,这样的处理形式使得微蚀的药水很容易就可以进入到孔里面。如果用水平处理的方式可以达到要求微蚀量，缩短微蚀处理的时间，是否会有效果呢？经跟进，在正常的沉金条件下做了第三、第四两组试验，详见表二：
表二：缺镀试验记录表
条件 | 数量（块） | 镍缸条件 | 缺镀（set） | 缺镀panel | |
三 | 正常涂布微蚀前处理＋跳过沉金线的微蚀缸 | 15 | T=88℃, PH=5.0 | 0 | 0 |
四 | 正常涂布微蚀前处理＋跳过沉金线的微蚀缸 | 30 | T=88℃, PH=4.9 | 1.11% (2/180) | 6.67% （2/30） |
从双氧水-硫酸体系的电极电位来看，比过硫酸钠体系要弱。主要优点有：
表三：缺镀试验记录表
条件 | 数量（块） | 镍缸条件 | 缺镀（set） | 缺镀panel | |
五 | 水平微蚀前处理（双氧水-硫酸体系）＋沉金跳过微蚀缸(过硫酸钠-硫酸体系) | 15 | T=86℃, PH=4.9 | 0 | 0 |
六 | 60 | T=88℃, PH=5.0 | 0 | 0 | |
七 | 60 | T=86℃, PH=4.9 | 0 | 0 |
在实际生产过程中，经过批量跟进，我们在沉金线的水平前处理采用双氧水-硫酸微蚀体系，控制适当的微蚀量，是完全可以解决S/M塞孔不良所造成的化镍金缺镀问题的。见表四、表五。
表四 ：缺镀批量跟进表
生产型号 | 数量（panel） | 塞孔方式 | 沉金后缺镀情况 |
8751212B1 | 150 | 一面塞孔，一面开窗 | 无缺镀 |
8751201B0 | 120 | 无缺镀 | |
8411001A3 | 180 | 无缺镀 |
表五：统计批量试验三月底到四月份的缺镀情况
时间段 | 产量ft2 | 缺镀报废尺数 | 缺镀报废率（％） |
03/30-04/05 | 14781.098 | 2.141 | 0.0145 |
04/06-04/12 | 16500.844 | 2.035 | 0.0123 |
04/13-04/19 | 25188.279 | 0.296 | 0.0012 |
04/20-04/27 | 31839.300 | 1.461 | 0.0046 |
04/28-05/05 | 25518.500 | 0 | 0 |
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