PCB電鍍基礎知識

1、精品文檔電鍍基礎知識(1)以瓦特浴為基礎的光澤電鍍鎳：1. 電鍍液：瓦特浴是以硫酸鎳為主要成分的鍍鎳發(fā)明者的名字而命名的。下圖3.8是光澤鍍鎳液的成分組成表。以下說明各個成分主要作用。 硫酸鎳：硫酸鎳的作用就是給電鍍液供給鎳離子。氯化鎳也可以供給鎳離子。 鎳離子的濃度越高需要的電流密度就越高，越低就相反。但濃度過高，粘性也變高，因此容易產生針孔，而且液體 帶出量也會增多。表3.8 光澤電鍍鎳液的成分組成：成分范圍硫酸鎳 NiSO4?6H2O240300g/L氯化鎳 NiCI 2?6H2O4050g/L硼酸H3BO3545g/LPH3.84.2光劑適量溫度5060C電流密度224A/dm攪拌空氣

2、攪拌 氯化鎳：溶解在鍍液中分解出氯離子。2+-NiCI 2 t Ni +CI加氯化鎳的目的是為了給鍍液供給氯離子。氯離子會促進鎳陽極的溶解。缺少氯離子，鎳陽極會變成不動態(tài)化， 難以溶解。但過剩的氯離子會增強鍍層的內部應力。因此濃度管理非常重要。 硼酸：添加硼酸會抑制高電流密度部位產生氫，因此也會防止燒焦。鍍鎳液的陰極部產生的反應主要是鍍鎳反應，但陰極電流效率不是100%。陰極部主要有以下兩種反應：鍍鎳反應 ：Ni 2+2e-t Ni產生氫反映：2H +2e- th特別是端子電流集中部位的氫發(fā)生率高，氫離子消耗高，因此這個部位的PH比整個液體的PH高。PH上升會導致產生 Ni(OH) 2沉淀。最

3、終沉淀跟鎳一起析出使鍍層成灰黑色。2+Ni +2OIT Ni(OH)2完全沒含有硼酸的電鍍液和含有標準濃度硼酸的電鍍液相比較，含有硼酸的液沒有發(fā)生燒焦現象。這說明硼酸會抑制高電流部位產生氫。以前的教科書里說明這種現象是因為硼酸作為弱酸起了緩沖作用。但現在這句話已被否定。事實上是硼酸防止了高電流部的PH變化，因此抑制了燒焦現象。而且標準組成的硼酸濃度為溶解度的極限濃度，因此溫度一下降就有結晶出現。最近對硼酸排出的規(guī)格很嚴，因此也有用檸檬酸替代硼酸的提案。2. 光劑：現在在市場上可以看到銷售大量的鍍鎳用光劑。以下用表格形式總結了光劑的種類以及其作用。（表3.9 ）。光劑一般分為一次光劑和二次光劑。

4、但出光劑，均勻作用的是二次光劑。二 次光劑因是容易吸著在金屬表面的有機化合物，如果單獨使用，會形成脆，高應力，無光澤的電鍍層。這時加適量的一次光劑會緩沖二次光劑的不良影響，最終會形成均勻的電鍍層。一次光劑控制二次光劑的吸著。因為是這樣，一次光劑被稱為二次光劑的豐卡】丿卡一。表3.9鍍鎳用添加劑的種類和作用:分類藥品（例）濃度作用一次光劑糖精萘黃酸鈉鹽1 2 g / 15 10 g / 1輔助二次光劑，抑制電 鍍內部應力。二次光劑1-4- 丁炔二醇0.1 0.2 g / 1出光劑，均勻光劑。防針孔劑界面活性劑少量降低電鍍液的表面張 力，易分開氫氣氣泡。但是在二次光劑里單獨加一次光劑，只能起半光澤

5、效果，均勻性也不是很好。一次光劑又有減少鍍鎳的張開應力，因此又叫做是應力抑制劑。正常的鍍鎳光劑是由一次光劑和二次光劑 的合理搭配下形成的。 防針孔劑屬界面活性劑， 會減少鍍液的表面張力， 氫氣氣泡也容易從 產品表面分開。因此可以防止因氣泡形成的針孔。以上添加劑隨著使用會分解，吸著，因此要按照電氣量的比例來補加。3. 作業(yè)條件： PH在正常作業(yè)條件下 PH會隨時間正比上升。特別是因使用 于夕二少厶八少卜，陽極面積 十分大的時候陽極電流的功率會達到100%。但鍍鎳的陰極電流功率是作業(yè)電流密度范圍的90%因此隨著氫離子的濃度減少，PH會上升。因此有必要定期測定PH值，讓PH值維持在標準管理范圍內。通

6、常用稀硫酸調整PH值。分析結果可以看出，氯化物濃度低的時候暫時用鹽酸調整PH的話，就算不補加氯化鎳也可以提高氯化物濃度。若要提高PH值，可以把糕狀碳酸鎳通過過濾機添加也可以。 溫度：光澤鍍鎳的作業(yè)條件是 5060C。溫度越高添加到陰極上的鎳離子就越多，可以使用高電流 密度。 攪拌：攪拌跟溫度一樣也會促進鎳離子向陰極部的流動，可以使用高電流密度。 同時也可以均勻分布浴組成和溫度。同時也可以除去附著在產品表面的氫氣泡。攪拌一般使用空氣攪拌。 過濾：浴中有固體異物會附著在陰極表面成為產品粗糙的因素，因此必要經常過濾。 活性碳濾布會除去液里的有機不純物。過濾能力一般為每小時/整個液體量的3倍。 陽極：

7、陽極有電解鎳，硫磺鎳，力一二二等。一般使用 高純度電解鎳。電解鎳以外被稱為是加工鎳。是為了促進高電流密度下的陽極的溶解而把電 解鎳加工作成的，因此價格也很高。陽極的形狀除了板狀之外還有球形，紐扣形，切餅形。板狀之外的陽極都裝在 于夕二少厶八少卜 里使用。陽極棒需要陽極袋。4. 不純物管理：鍍鎳浴容易受不純物的影響。不純物有金屬不純物和有機不純物。 金屬不純物：因從前工序中卷入落下來的物品的溶解，鍍鎳浴中有混入各種各樣的金屬離子的可能性。一般成為最大問題的元素有銅，鉛，鐵。其中鐵是以Fe2+狀態(tài)混入到浴中后被空氣氧化成Fe3+。最后成為Fe(0H)3沉淀，因此可以用過濾器過濾掉。 銅和鉛離子要是

8、超過限界值 (1015mg/l ), 低電流密度部分由灰色變?yōu)楹谏?。也成為鉻電鍍覆蓋不良的原因。這些金屬不純物把波形鐵板作為陰極用低電流密度電解(0.30.5A/dm 2),以高效率把銅離子電解除去。通過低電流密度也可以把鉛離子也可以除去，但跟銅相比之下效率較低。 有機不純物：有機不純物大多數都是光劑的分解生成物。浴中有機不純物的數量增加會導致光澤不良以及針孔。有機不純物一般用活性炭處理來除去。要是還未處理干凈，可以把浴移動到預備槽里，再做活性炭處理。5. 鍍鎳的機械性質：硬度：不含有添加劑的無光澤鍍鎳跟光澤鍍鎳相比，較軟。Hv大概是200250左右，延性也很大。光澤鍍鎳的Hv為450550左

9、右，比較硬，因此延性也較差。內部應力：如圖3.2所示，在又薄又容易變形的板材的背面絕緣化，只在表面做鍍鎳。結果會像圖(a),(b)一樣變形。前者叫張開應力，后者叫收縮應力。一般電鍍鎳的應力為張開應力。偶爾因密著 性不良鍍鎳層剝離的時候，可以看到反翹。這是張開應力的證據。如圖3.2所示，素材偏薄會變形，偏厚且不發(fā)生變形時，反而會出現裂痕。電鍍膜背面絕緣基材G)張開應力山)收縮應力圖3.2內部應力造成的變形以下是從多年來的經驗總結出的內部應力的原因： 浴中氯離子濃度高，會導致張開應力變高。 浴中PH值要是超過上限值(PH5,張開應力也會變高。 只加二次光劑也會導致張開應力變高。相反只加一次光劑就會

10、成為壓縮應力。一次光劑也起緩沖張開應力的作用。因此一次光劑被稱為是應力抑制劑。 跟瓦特浴中的鍍鎳相比較,黃酸鎳浴中的鍍鎳在本質上屬于低應力。因此一般在使用低應力的電鑄用途方面使用黃酸鎳。電鍍基礎知識（2）黃酸鍍鎳：以黃酸鹽作為浴的鍍鎳的特征為，可以使用高電流密度，內部應力也很低。黃酸鹽浴一般應用在電鑄以及厚電鍍產品中。電鍍因延性好，也可以使用在后加工的線材以及板材里。電鍍?。阂话阗徣霑r的黃酸 Ni（NH 2SO3） 2 4H2O （式量為322.7，金屬含量為18.2%）為結晶或者是 濃厚水溶液狀態(tài)。表 3.10為黃酸鹽浴的成分表。一般黃酸的主要成分為黃酸鎳，氯化鎳以 及硼酸。但為了滿足使用者

11、的低內部應力的要求，一般把氯化物的添加控制在最小限度。氯化鎳和硼酸的作用跟瓦特浴的情況一樣。但跟瓦特浴相比之下，因為是高濃度，容易產生針孔，因此一般都會加針孔防止劑，再用機械攪拌。制造電鑄產品時，一般用公轉，自轉運動 的攪拌方式。黃酸為白色結晶有機酸。沒有吸濕性和揮發(fā)性，因此使用以及儲藏都很方便。0八H0 S H0梳酸0個必SNH2w0黃酸表3.10黃酸鎳浴成分條件例1例2例3黃酸鎳300g/L450g/L600g/L氯化鎳-15g/L10g/L硼酸40g/L30g/L40g/L應力抑制劑適量適量適量針孔防止劑適量適量適量PH3.54.2353.54.5溫度2570C4060 C60 C電流密度214A/dm 260 C最大時30A/dm 2最大90A/dm 2圖3.5硫酸和黃酸的化學構造不同如圖所示黃酸的強度和化學構造跟硫酸非常相似。黃酸在低PH (v 0.3),高溫度溶液( 80 C)中會漫漫加水分解成硫酸和氨。NH2SO3- +H2O t NH4+SO4溫度:溫度越高電鍍的張開應力會越小。高溫度條件確實能滿足電鍍的低應力條件，但 在65.5 C以上會促進黃酸的加水分解。 電流密度:電流密度越高張開應力就越高。 不純物對策:不純物對策以瓦特浴為準。-在局部的過熱， 高電流密度