PCB沉金核心工艺环节：从前处理到沉金的精密控制

PCB 沉金的工艺质量直接决定金层性能 —— 前处理不彻底会导致金层附着力差，沉镍参数失控会引发镍层针孔，沉金液浓度偏差会导致金层不均，任何一个环节的疏漏都可能导致批量报废。与其他表面处理工艺相比，沉金的工艺复杂度更高，需严格控制 “清洁 - 微蚀 - 沉镍 - 沉金 - 后处理” 五大环节的参数，确保金层均匀、致密、性能稳定。

​

一、前处理：确保铜箔表面 “洁净无污”

前处理的核心目标是去除铜箔表面的油污、氧化层与杂质，为沉镍沉金提供良好的结合基底，若处理不彻底，会导致金层与铜箔结合不良，后期易出现脱落。

1. 脱脂清洁

铜箔表面在制造过程中可能残留油污（如冲压油、指纹），需用碱性脱脂剂（主要成分：氢氧化钠 5%-8%、表面活性剂 1%-2%）进行清洁，工艺参数：

• 温度：40-50℃，温度过低会导致脱脂效率下降（油污去除率＜80%），过高会加速基材老化；

• 时间：5-10 分钟，根据油污严重程度调整，轻度油污 5 分钟，重度油污 10 分钟；

• 清洗方式：喷淋 + 浸泡结合，喷淋压力 0.2-0.3MPa，确保油污彻底脱离铜箔表面。

2. 酸洗除锈

脱脂后，铜箔表面可能存在薄氧化层（CuO、Cu₂O），需用稀硫酸溶液（浓度 5%-10%）酸洗去除，工艺参数：

• 温度：25-30℃，常温即可，避免高温导致铜箔过度腐蚀；

• 时间：1-2 分钟，氧化层薄则 1 分钟，厚则 2 分钟，腐蚀量控制在 0.5-1μm（过度腐蚀会导致铜箔厚度不足）；

• 后处理：酸洗后立即用去离子水冲洗 3 次，避免酸液残留导致后续沉镍异常。

二、微蚀：打造 “微观粗糙面” 提升结合力

微蚀的作用是在铜箔表面形成均匀的微观粗糙面（粗糙度 Ra=0.3-0.5μm），增大铜箔与镍层的接触面积，提升附着力。常用微蚀液为硫酸 - 双氧水体系（硫酸 10%-15%、双氧水 5%-8%），工艺参数：

• 温度：25-35℃，温度过高会导致微蚀速率过快（＞2μm/min），表面粗糙度过大（Ra＞0.8μm），反而影响金层平整度；

• 时间：2-3 分钟，微蚀量控制在 1-1.5μm，确保形成均匀的 “蜂窝状” 粗糙面；

• 搅拌：空气搅拌（流量 0.5-1m³/h），确保微蚀液浓度均匀，避免局部微蚀不均。

三、沉镍：构建 “阻挡层” 防止铜扩散

沉镍是沉金工艺的关键环节，镍层作为中间层，需具备均匀、无针孔的特性，才能有效阻挡铜离子扩散至金层（铜扩散会导致金层变脆，接触电阻上升）。常用化学沉镍液为次磷酸钠体系（主要成分：硫酸镍 20-30g/L、次磷酸钠 25-35g/L、络合剂 10-15g/L），工艺参数：

• 温度：80-90℃，温度是沉镍速率的关键，85℃时沉镍速率约 1-1.5μm/min，可在 5-8 分钟内达到 5-10μm 的目标厚度；

• pH 值：4.5-5.5，pH 过低会抑制沉镍反应（速率＜0.5μm/min），过高会导致镍层析出过快，出现针孔；

• 时间：根据目标厚度调整，5μm 镍层需 5 分钟，10μm 需 8 分钟，过程中需定期检测镍层厚度，避免偏差超 ±15%。

沉镍的常见工艺难点是 “针孔缺陷”（镍层表面出现直径＜0.1mm 的小孔），主要原因是沉镍液中存在杂质（如 Fe³+、Zn²+）或空气搅拌不足。解决方案：

• 定期过滤沉镍液（滤芯孔径 5μm），去除杂质；

• 增加空气搅拌流量至 1m³/h，避免局部缺氧导致镍层不致密；

• 沉镍前增加 “活化工序”（钯盐溶液浸泡 1-2 分钟），确保镍层均匀析出。

四、沉金：形成 “功能层” 保障电气性能

沉金是在镍层表面沉积金层，核心目标是均匀、致密，常用化学沉金液为氰化物体系（主要成分：氰化金钾 1-3g/L、络合剂 5-10g/L、还原剂 2-5g/L），工艺参数：

• 温度：60-70℃，温度过高会导致金层沉积过快（＞0.1μm/min），出现粗糙；过低则速率过慢（＜0.05μm/min），效率低下；

• pH 值：8.5-9.5，碱性环境有利于金离子还原，pH 偏离会导致金层颜色不均（偏暗或偏亮）；

• 时间：根据金层厚度调整，0.3μm 薄金需 3-5 分钟，2μm 厚金需 20-25 分钟，厚度偏差控制在 ±20% 以内。

沉金的常见问题是 “金层不均”（局部厚度偏差超 30%），主要原因是沉金液浓度不均或 PCB 摆放方式不当。解决方案：

• 每 2 小时检测一次沉金液浓度，及时补充氰化金钾（浓度低于 1g/L 时补充至 2g/L）；

• PCB 采用 “垂直悬挂” 方式沉金，间距≥5cm，避免相互遮挡导致局部沉积不足。

五、后处理：确保金层 “稳定可靠”

沉金后需进行清洗、干燥与检测，工艺环节：

• 清洗：用去离子水冲洗 3-4 次，去除残留沉金液（尤其是氰化物，需彻底清洗，避免后续腐蚀）；

• 干燥：80-100℃烘箱中干燥 15-20 分钟，确保水分含量≤0.1%（水分残留会导致金层氧化）；

• 检测：用镀层测厚仪检测镍金厚度，用附着力测试仪检测结合力，用外观检测仪检查金层是否有起泡、针孔、色差。

PCB 沉金工艺需 “层层把控、精准参数”，从前期处理到后期检测，每个环节都需匹配工艺要求，才能生产出性能稳定的沉金 PCB。