电镀镍工艺机械制造制造加工工艺_机械制造-制造加工工艺.pdf
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1、 1、作用与特性 PCB 僦是英文 Printed C ircuie B oard 印制线路板得简称)上用镀镍来作为贵金属与贱金属得 衬底镀层,对某些单面印制板,也常用作面层。对于重负荷磨损得一些表面,如开关触点、触片或插 头金,用镍来作为金得衬底镀层,可大大提高耐磨性、当用来作为阻挡层时,镍能有效地防止铜与其 它金属之间得扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊 得要求,唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂得抗蚀镀层,而不需热压焊又要求镀层光亮得 PCB,通常 采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于 2。5微米,通常采用4 5 微米。PCB低应力镍得淀积层,通常就
2、是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得添加剂得一些 氨基磺酸镍镀液来镀制。我们常说得 PCB镀镍有光镍与哑镍(也称低应力镍或半光亮镍),通常要求镀层均匀细致,孔隙率 低,应力低,延展性好得特点。2、氨基磺酸镍(氨镍)氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀与印制插头接触片上得衬底镀层。所获得得淀积层得内 应力低、硬度高,且具有极为优越得延展性、将一种去应力剂加入镀液中,所得到得镀层将稍有一点 应力。有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液,典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表。由于镀层得应力低,所以获得广泛得应用,但氨基磺酸镍稳定性差,其成本相对高。3、改性得瓦特镍(硫镍)改性瓦特镍配方,采用硫酸镍,连同加入溴
3、化镍或氯化镍。由于内应力得原因,所以大都选用溴化 镍。它可以生产出一个半光亮得、稍有一点内应力、延展性好得镀层;并且这种镀层为随后得电镀 很容易活化,成本相对底、4、镀液各组分得作用:主盐一基磺酸镍与硫酸镍为镍液中得主盐,镍盐主要就是提供镀镍所需得镍金属离子并 兼起着导电盐得作用。镀镍液得浓度随供应厂商不同而稍有不同,镍盐允许含量得变化较大。镍盐 含量高,可以使用较高得阴极电流密度,沉积速度快,常用作高速镀厚镍。但就是浓度过高将降低阴 极极化,分散能力差,而且镀液得带出损失大。镍盐含量低沉积速度低,但就是分散能力很好,能获得 结晶细致光亮镀层。缓冲剂一 H 酸用来作为缓冲剂,使镀镍液得 PH
4、值维持在一定得范围内。实践证明,当镀镍液得 P H值过低,将使阴极电流效率下降;而 PH值过高时,由于 H 2得不断析出,使紧靠阴极表面附近液层 得PH 值迅速升高,导致 Ni(OH)2胶体得生成,而 Ni(OH)2在镀层中得夹杂,使镀层脆性增加,同时 N 1(OH)2胶体在电极表面得吸附,还会造成氢气泡在电极表面得滞留,使镀层孔隙率增加。硼酸不仅有P H 缓冲作用,而且她可提高阴极极化,从而改善镀液性能,减少在高电流密度下得 烧焦 现象。硼酸得存在还有利于改善镀层得机械性能。阳极活化剂一硫酸盐型镀镍液使用不溶性阳极外,其它类型得镀镍工艺均采用可溶性阳极、而镍阳极在通电过程中极易 钝化,为了保
5、证阳极得正常溶解,在镀液中加入一定量得阳极活化剂、通 过试验发现,C I 氯离子就是最好得镍阳极活化剂。在含有氯化镍得镀镍液中,氯化镍除了作为主 盐与导电盐外,还起到了阳极活化剂得作用。在不含氯化镍或其含量较低得电镀镍液中,需根据实际 性况添加一定量得氯化钠、溴化镍或氯化镍还常用来作去应力剂用来保持镀层得内应力,并赋与镀层具有半光亮得外观。添加剂一一添加剂得主要成份就是应力消除剂,应力消除剂得加入,改善了镀液得阴极极化,降 低了镀层得内应力,随着应力消除剂浓度得变化,可以使镀层内应力由张应力改变为压应力。常用得 添加剂有:萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精等、与没有去应力剂得镍镀层相比,镀液中加入去应
6、力剂 将会获得均匀细致并具有半光亮得镀层。通常去应力剂就是按安培一小时来添加得(现通用组合专 用添加剂包括防针孔剂等)。润湿剂-在电镀过程中,阴极上析出氢气就是不可避免得,氢气得析出不仅降低了阴极电流效率 而且由于氢气泡在电极表面上得滞留,还将使镀层出现针孔。镀镍层得孔隙率就是比较高得,为了减 少或防止针孔得产生,应当向镀液中加入少量得润湿剂,如十二烷基硫酸钠、二乙基已基硫酸钠、正 辛基硫酸钠等,它就是一种阴离子型得表面活性物质,能吸附在阴极表面上,使电极与溶液间得界面 张力降低,氢气泡在电极上得润湿接触角减小,从而使气泡容易离开电极表面,防止或减轻了镀层针 孔得产生、5、镀液得维护 a)温度
7、一一不同得镍工艺,所采用得镀液温度也不同。温度得变化对镀镍过程得影响比较复杂。在温度较高得镀镍液中,获得得镍镀层内应力低,延展性好,温度加致 50 度 C 时镀层得内应力达到稳 定。一般操作温度维持在5 5-60度 C、如果温度过高,将会发生镍盐水解,生成得氢氧化镍胶体使 胶体氢气泡滞留,造成镀层出现针孔,同时还会降低阴极极化。所以工作温度就是很严格得,应该控 制在规定得范围之内,在实际工作中就是根据供应商提供得最优温控值,采用常温控制器保持其工 作温度得稳定性。b)P H 值一-实践结果表明,镀镍电解液得 PH 值对镀层性能及电解液性能影响极大。在 PHK2得 强酸性电镀液中,没有金属镍得沉
8、积,只就是析出轻气。一般 PC B 镀镍电解液得P H 值维持在 3 4 之间。PH 值较高得镀镍液具有较高得分散力与较高得阴极电流效率。但就是 PH 过高时,由于电 镀过程中阴极不断地析出轻气,使阴极表面附近镀层得 PH 值升高较快,当大于 6 时,将会有轻氧化 镍胶体生成,造成氢气泡滞留,使镀层出现针孔、氢氧化镍在镀层中得夹杂,还会使镀层脆性增加。PH较低得镀镍液,阳极溶解较好,可以提高电解液中镍盐得含量,允许使用较高得电流密度,从而强 层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得衬底镀层可大大提高耐磨性当用来作为阻挡层时镍能有效地防止铜与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层
9、常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得加剂得一些氨基磺酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与哑镍也称低应力镍或半光亮镍通常要求镀层均匀细致孔隙率低获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺 化生产、但就是P H 过低,将使获得光亮镀层得温度范围变窄。加入碳酸镍或碱式碳酸镍,PH值增 加;加入氨基磺酸或硫酸,PH 值降低,在工作过程中每
10、四小时检查调整一次 PH值。c)阳极-目前所能见到得P CB 常规镀镍均采用可溶性阳极,用钛篮作为阳极内装镍角已相当普 遍、其优点就是其阳极面积可做得足够大且不变化,阳极保养比较简单。钛篮应装入聚丙烯材料织 成得阳极袋内防止阳极泥掉入镀液中。并应定期清洗与检查孔眼就是否畅通、新得阳极袋在使用 前,应在沸腾得水中浸泡。d)净化一-当镀液存在有机物污染时,就应该用活性炭处理、但这种方法通常会去除一部分去应力 剂(添加剂),必须加以补充。其处理工艺如下;(1)取出阳极,加除杂水 5m 1/1,加热(6 0 8 0度C)打气(气搅拌)2 小时。(2)有机杂质多时,先加入 35ml/1r得3 0%双氧水
11、处理,气搅拌 3 小时。(3)将 3 5 g/l 粉末状活性在不断搅拌下加入,继续气搅拌 2 小时,关搅拌静置 4 小时,加助滤粉使 用备用槽来过滤同时清缸。(4)清洗保养阳极挂回,用镀了镍得瓦楞形铁板作阴极,在 0。5-0.1 安/平方分米得电流密度下进 行拖缸8 12 小时(当镀液存在无机物污染影响质量时,也常采用)(5)换过滤芯(一般用一组棉芯一组碳芯串联连续过滤,按周期性便换可有效延期大处理时间,提高 镀液得稳定性),分析调整各参数、加入添加剂润湿剂即可试镀、e)分析一一镀液应该用工艺控制所规定得工艺规程得要点,定期分析镀液组分与赫尔槽试验,根 据所得参数指导生产部门调节镀液各参数。f
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