[0001]
一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，属于智能卡模块焊接孔内电镀技术领域。
背景技术：
[0002]
接触式智能卡模块在载带的背面固定有芯片，正面设置有接触块，还设置有穿透载带的过孔，引线通过过孔连接芯片与接触块上的镀层。在进行读取时读取设备通过接触块与芯片实现连接并进行数据的交换。现有技术的过孔内引线连接接触块的镀层普遍结构为沿着远离接触块的方向依次设置的，镍层-预镀金层-金层。
[0003]
随着金价的攀升，预镀金与镀金层的成本上升严重，为了补偿这种经济缺点有将金电镀层薄膜化的倾向，金电镀层开始薄膜化，但这样在电镀膜上容易产生针孔，则与金线键合的时候焊接拉力必然会下降；如果镀金层薄，则可能在键合时，表面涂覆的金被完全熔融，形成的是镍~金键合；如果金层没有薄至完全熔融，则既不完全形成金~金键合，也不完全形成镍-金键合；另外，金层过薄会受到镍层平整度的影响，从而也会影响键合质量；再者金层过薄，对镍层的保护作用会下降，由于金原子半径大于镍原子，则薄金层金原子间的空隙更容易引入外界物质，导致镍被氧化，综合这些原因，再考虑到金本身耐磨性较差的特性，现在普遍采用的降低经济成本的薄膜化方式必然将会导致镀金层的焊接牢固性和信息交换可靠性都受到严重影响。
技术实现要素：
[0004]
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种成本低，焊接牢固，信息传递稳定性好的智能卡模块焊接孔内电镀的工艺。
[0005]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，其特征在于：包括以下步骤：1）焊接孔内前处理；焊接孔内的焊接面一般为接触块的背面，即铜接触块的背面，除去铜面上的油脂和杂质。
[0006]
2）对焊接孔内接触块的背面活化处理；使用活化盐对铜面做活化处理，除掉铜面的氧化物，活化盐溶液浓度为50~120g/l，活化温度为20~40℃。
[0007]
3）焊接孔内电镀镍层；焊接面上电镀3~16μm的镍层，电镀所用药水成分包括氨基磺酸镍 90~110g/l，氯化镍10~15g/l，硼酸 20~40g/l；ph为3.5~4.0，温度为55~65℃，电流密度控制在 10~30asd。
[0008]
4）在镍层上依次电镀铜层、银层或依次电镀钯层、金层。
[0009]
本发明不在镍层上直接电镀金层，而是选择用铜层-银层或钯层-金层的结构代替纯金层。镍层晶粒粗大，晶格疏松，铜层或钯层可以有效的阻挡镍向银层或金层的扩散，同时填平凹凸不平的镍层表面，保证银层或金层的纯净度同时降低银层或金层受底层金属的影响。无论是镍-铜-银或镍-钯-金结构，均能够实现甚至优于镍-金结构的导电率，保证信息传递的可靠性。
[0010]
优选的，步骤4）电镀铜层药水成分包括氰化亚铜 30~50g/l，氰化钠 40~60g/l，酒石酸钾钠 30~60g/l，温度为50~60℃，电流密度控制在1~10asd；电镀银层药水成分包括氰化银钾 40~80g/l，氰化钾：30~100g/l，碳酸钾：10~80g/l，光亮剂：0.5~2ml/l，控制镀银药水的 ph为9~9.5，温度 60~70℃，电流密度 10~60asd。
[0011]
焊接孔内属于铜接触块的背面，粗糙不平，每个孔内粗糙度不同，且属于盲孔电镀，以上电镀工艺可以实现电镀的稳定性。镀铜时铜含量要控制适中，过低会使阴极极化增大，电流效率降低；过高会使高电流密度区光泽不好。酒石酸盐是良好的阳极去极化剂。在镍层和银层间增加铜层是为了提高镍-银之间的结合力，在镍上镀银时由于银离子的强烈的置换反应（cu+ag
+
→
cu
2+
+ag）使结合力很差，容易起泡、剥离。镀铜层要达到一定的厚度，同时要在较小的电流密度下电镀，使铜层晶粒细化，降低镀层的粗糙度，有利于提高焊接拉力。使用电镀的方式，镀层沉积速度快，可以实现量产。电流密度与药水浓度均会影响到镀层厚度，因此电流密度或药水浓度越高则需要减小智能卡模块在药水中的停留时间，反之则增加智能卡模块在药水中的停留时间。
[0012]
优选的，所述的铜层厚度为0.5~2μm。铜与银或镍的交换作用较弱，扩散较少，因此达到铜层平整且能够隔离镍层与银层即可。
[0013]
优选的，所述的银层厚度为2~5μm。过低可能导致焊线与银层的焊接力不足，过高则会拉高成本。
[0014]
优选的，电镀银层之前电镀预镀银层，厚度为0.1~0.5μm。预镀银层可以置换一部分的铜层，提高结合力，同时防止铜向银层中扩散。
[0015]
优选的，所述的电镀预镀银层的方法为：电镀药水成分包括氰化银钾1~10g/l，kcn10~30g/l，k
2
co
3
:10~30g/l，ph为10~13，电流密度控制在1~5asd。此范围内的工艺可以稳定控制预镀银层的厚度。
[0016]
优选的，步骤4）电镀钯层药水成分包括氯化四氨钯：10~20g/l，氯化铵：10~20 g/l，氨水：30~40ml/l，温度：40~50℃，ph：7.2~8，电流密度控制在 0.5~3asd；电镀金层药水成分包括氰化亚金钾：10~30g/l，柠檬酸：200~400ml/l，柠檬酸钾：20~40g/l，1~10ml/l的 4-硝基邻苯二磺酸或1~5ml/l的醋酸铅，电镀金层时温度：55~80℃，ph为5~6.9，电流密度控制在1~15asd。
[0017]
药水浓度、电流强度与智能卡模块在药水中停留时间均会影响焊接孔内镀层的厚度，在以上所述范围的工艺条件内可以实现仅通过控制智能卡模块在药水中的停留时间即可稳定控制各镀层的厚度，其中任意工艺条件的变动均可能导致最终镀层平整性或厚度出现较大的波动，进一步导致镀层上的焊线拉力减小。
[0018]
优选的，步骤4）电镀钯层药水成分包括硫酸四氨钯：20~30g/l，硫酸铵：12~18g/l，氨水：30~40ml/l，电镀钯层时温度：40~50℃，ph：7.2~8，电流密度控制在 0.5~3asd；电镀金层药水成分包括氰化亚金钾：10~30g/l，柠檬酸：200~400ml/l，柠檬酸钾：20~40g/l，1~10ml/l的 4-硝基邻苯二磺酸或1~5ml/l的醋酸铅，电镀金层时温度：55~80℃，ph为5~6.9，电流密度控制在1~15asd。硫酸铵钯体系的镀钯药水中钯的浓度需要高于氯化铵钯体系镀钯药水中钯的浓度。
[0019]
优选的，所述的钯层厚度为0.025~0.075μm。钯在一定程度上也会与镍或金有微弱的交换效应以实现镀层之间的牢固，因此不能过薄，太厚则增加成本。
[0020]
优选的，所述的金层厚度为0.025~0.15μm。因为钯层对镍层做的隔离，金层可以大大降低厚度，不必考虑底层金属或焊接面对金层的影响。
[0021]
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：选择用铜层-银层或钯层-金层的结构代替纯金层，大大降低了镀层生产成本的同时，隔离了镍层与银层或金层，降低了底层金属对上层金属的影响，也降低了焊接面凹凸不平的程度对镀层的影响，大大提高焊线在焊接孔内的焊接力与镀层的稳定性，确定了合适的电镀工艺条件，实现孔径0.5-1.0mm，孔深约130um的盲孔电镀稳定控制镀层厚度；另外，在镍层与银层或金层中间电镀一层铜层或钯层的工艺能够有效降低银层或金层对镍层致密度的要求，从而可以有效提高镍层电镀的工艺要求，大大提高生产效率。
具体实施方式
[0022]
实施例9是本发明的最佳实施例，下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0023]
以下控制镀层厚度的方法为通过控制生产线运转速度，控制智能卡模块在药水中的停留时间，进一步控制镀层厚度，加快运转速度以减小镀层厚度，减慢运转速度以增加镀层厚度。
[0024]
实施例1一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1、焊接孔内前处理：对焊接孔内的铜面（即铜接触块的背面）做除油处理，使用碱性除油粉，浓度为50g/l，温度为55℃，时间为40s；2、活化：对焊接孔内除油后的铜面做活化处理，使用90g/l的techni act 9600活化盐溶液，温度为30℃，时间为15s；3、镀镍：在焊接层的铜面上电镀3~8μm厚的镍层，氨基磺酸镍100g/l，氯化镍 13g/l，硼酸37g/l ； ph=3.6，温度为60℃，电流密度控制在20asd，电镀时间80s。
[0025]
4、镀铜：镀铜层厚度为0.5μm；生产速度为4m/min，智能卡模块在药水槽中停留约3s。
[0026]
氰化亚铜40g/l；氰化钠 50g/l；酒石酸钾钠40g/l；ph：10~14；温度：55℃；电流密度：3asd；5、预镀银：氰化银钾3g/l，kcn：20g/l，k
2
co
3
：30g/l，ph=10~13，温度：25℃，电流密度控制在2asd，镀层厚度0.2μm。智能卡模块在药水槽中停留约1.5s。
[0027]
6、镀银：镀层厚度为4μm。智能卡模块在药水槽中停留约6s。
[0028]
氰化银钾60g/l；氰化钾：75g/l；碳酸钾：30g/l；光亮剂：0.5ml/l；控制镀银药水的 ph=9~9.5；
温度65℃ ；电流密度20asd。
[0029]
实施例2一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~3和5~6步骤同实施例1，不同之处在于镀铜层的厚度变为1.5μm。
[0030]
4、镀铜：镀铜层厚度为1.5μm；氰化亚铜 40g/l；氰化钠 50g/l；酒石酸钾钠 40g/l；ph：10~14；温度：55℃；电流密度：7asd。
[0031]
5、预镀银：氰化银钾3g/l，kcn:20g/l,k
2
co
3
:30g/l，ph=10-13，温度：25℃，电流密度控制在2asd，镀层厚度0.2μm。
[0032]
6、镀银：镀层厚度为4μm；氰化银钾 60g/l；氰化钾：75g/l；碳酸钾：30g/l；光亮剂：0.5ml/l；控制镀银药水的 ph=9~9.5；温度 65℃ ；电流密度 20asd。
[0033]
实施例3一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~5步骤同实施例2，不同之处在于镀银层厚度为2μm。
[0034]
6、镀银：镀层厚度为2μm；氰化银钾 60g/l；氰化钾：75g/l；碳酸钾：30g/l；光亮剂：0.5ml/l；控制镀银药水的 ph=9~9.5；温度 65℃ ；电流密度 20asd。
[0035]
实施例4一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~5步骤同实施例2，不同之处在于镀银层的电流密度为40asd。
[0036]
6、镀银：镀层厚度为4μm；氰化银钾 60g/l；氰化钾：75g/l；
碳酸钾：30g/l；光亮剂：0.5ml/l；控制镀银药水的 ph=9~9.5；温度 65℃ ；电流密度 40asd。
[0037]
实施例5一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~5步骤同实施例2，不同之处在于镀银层的电流密度为60asd。
[0038]
6、镀银：镀层厚度为4μm。
[0039]
氰化银钾 60g/l氰化钾：75g/l碳酸钾：30g/l光亮剂：0.5ml/l控制镀银药水的 ph=9-9.5，温度 65℃ ；电流密度 60asd。
[0040]
实施例6一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~4和6步骤同实施例3，不同之处在于没有步骤5的预镀银。
[0041]
实施例7一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1、焊接孔内前处理：对焊接孔内的铜面（即铜接触块的背面）做除油处理，使用碱性除油粉，浓度为100g/l，温度为65℃，时间为20s；2、活化：对除油后的铜面做活化处理，使用90g/l techni act 9600活化盐溶液，温度为30℃，时间为20s；3、镀镍：在焊接层的铜面上电镀3~8μm厚的镍层，氨基磺酸镍100g/l，氯化镍 13g/l，硼酸37g/l ； ph=3.6，温度为60℃，电流密度控制在30asd，电镀时间80s。
[0042]
4、镀钯：镀钯层厚度为0.025μm，智能卡模块在药水槽中停留约6s。
[0043]
氯化铵钯体系钯药水：氯化四氨钯：14g/l，氯化铵：15g/l，氨水：35ml/l，温度为45℃，ph：7.2~8，电流密度控制在 0.5asd。
[0044]
5、镀金：镀金层厚度为0.125μm。智能卡模块在药水槽中停留约12s。
[0045]
有机添加剂体系软金药水：氰化亚金钾：18g/l，柠檬酸：300ml/l，柠檬酸钾：30g/l，4-硝基邻苯二磺酸：5ml/l，温度：65℃，ph：6~6.9，电流密度控制在 1asd。
[0046]
实施例8一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~3步骤和步骤5同实施例7，不同之处在于镀钯厚度变为0.05μm。
[0047]
4、镀钯：镀钯层厚度为0.05μm。
[0048]
硫酸铵钯体系钯药水：硫酸四氨钯：25g/l，硫酸铵：16g/l，氨水：35ml/l，温度：40~50℃，ph：7.2~8，电流密度控制在3asd。
[0049]
实施例9一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~3步骤和步骤5同实施例7，不同之处在于镀钯厚度变为0.075μm。
[0050]
4、镀钯：镀钯层厚度为0.075μm。
[0051]
氯化铵钯体系钯药水：氯化四氨钯：14g/l，氯化铵：15g/l，氨水：35ml/l，温度为45℃，ph：7.2~8，电流密度控制在 2asd。
[0052]
实施例10一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~4步骤同实施例7，不同之处在于镀金层厚度为0.025μm。
[0053]
5、镀金：镀金层厚度为0.025μm。
[0054]
无机添加剂体系镀金药水：氰化亚金钾：18g/l，柠檬酸：300ml/l，柠檬酸钾：30g/l，醋酸铅3ml/l，温度：80℃，ph：6~6.9，电流密度控制在1asd。
[0055]
对比例1一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~3步骤同实施例1，不同之处在于：4、镀金：镀金层厚度为0.25μm。
[0056]
有机添加剂体系软金药水：氰化亚金钾：20g/l，柠檬酸：300ml/l，柠檬酸钾：30g/l，7ml/l的 4-硝基邻苯二磺酸，温度：65℃，ph：6~6.9，电流密度控制在 1asd，智能卡模块在药水槽中停留约24s。不在镀金层前镀钯。
[0057]
对比例2一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~3和5~6步骤同实施例1，不同之处在于镀铜层的厚度变为0.4μm。
[0058]
4、镀铜：镀铜层厚度为0.4μm；氰化亚铜 40g/l；氰化钠 50g/l；酒石酸钾钠 40g/l；ph：10~14；温度：55℃；电流密度：3asd。
[0059]
对比例3一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，包括以下步骤：1~5步骤同实施例3，不同之处在于镀银层厚度为1μm。
[0060]
6、镀银：镀层厚度为1μm；氰化银钾 60g/l；氰化钾：75g/l；碳酸钾：30g/l；光亮剂：0.5ml/l；控制镀银药水的 ph=9~9.5；温度 65℃ ；电流密度 5asd。
[0061]
对比例4一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~3步骤和步骤5同实施例7，不同之处在于镀钯厚度变为0.015μm。
[0062]
4、镀钯：镀钯层厚度为0.015μm。
[0063]
硫酸铵钯体系钯药水：硫酸四氨钯：25g/l，硫酸铵：17g/l，氨水：35ml/l。温度：45℃，ph：7.2~8，电流密度控制在0.5asd。
[0064]
对比例5一种智能卡模块焊接孔内电镀的工艺，1~4步骤同实施例7，不同之处在于镀金层厚度为0.01μm。
[0065]
5、镀金：镀金层厚度为0.010μm。
[0066]
有机添加剂体系镀金药水：氰化亚金钾：20g/l，柠檬酸：300ml/l，柠檬酸钾：30g/l，7ml/l的 4-硝基邻苯二磺酸，温度：80℃，ph：6~6.9，电流密度控制在1asd。
[0067]
性能测试在 ic 的封装制程中，镀层的质量好坏通常采用拉力来判断，它可以测出打线的焊点焊在镀层的强度够不够，不够的话在后期的使用过程中会有焊点脱落的风险，所以拉力的测试对于智能卡模块的封装和使用意义重大。以上对比例与实施例用25μm的金丝，焊线拉力标准为大于4g。焊接后在150℃下烘烤4/8h，测试焊点拉力，测试结果见下表1，其中，第二焊点平均拉力即为镀层上的焊点拉力。
[0068]
表1 性能测试根据表1可以看出，镀银层厚度越厚则焊点拉力越高，且当增设铜层后，可以显著提高焊点拉力，并且降低银的用量；镀银时电流密度在20asd可以使镀层达到最佳焊点拉力。
[0069]
同时对实施例3与对比例测试接触电阻，实施例3测得接触电阻为20毫欧，对比例1测得接触电阻为35毫欧。但是由于对比例1中金层厚度是在为控制成本而设为较薄的情况下，其焊线拉力可靠性相较于实施例1~10大大下降。
[0070]
另外，无论烘烤4h还是8h，实施例样品均好于只镀金样品，且钯层或铜层厚度越厚，焊线拉力越高；烘烤时间越长，镍钯金或镍铜银产品焊接能力越明显高于只镀金产品，说明在高温烘烤条件下，钯层或铜层能够很好的阻止镍离子向下一层的扩散，保持金层或银层的纯度。所以镍钯金产品可以在只镀较薄的金层或银层的条件下，就能达到甚至超越只镀金层产品0.25厚度的焊接性能，在满足焊接性与信息传递性的前提下，大大降低生产成本。
[0071]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。