PCB 電鍍基礎(chǔ)知識(shí)

1、電鍍基礎(chǔ)知識(shí)（1）以瓦特浴為基礎(chǔ)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(shuō)明各個(gè)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(guò)高，粘性也變高，因此容易產(chǎn)生針孔，而且液體帶出量也會(huì)增多。表3.8 光澤電鍍鎳液的成分組成：成分范圍硫酸鎳 NiSO46H2O240300g/L氯化鎳 NiCl26H2O4050g/L硼酸 H3BO33545g/LPH3.84.2光劑適量溫度5060電流密度24A/dm2攪拌空氣攪拌 氯化鎳：溶解

2、在鍍液中分解出氯離子。NiCl2 Ni2+ +Cl- 加氯化鎳的目的是為了給鍍液供給氯離子。氯離子會(huì)促進(jìn)鎳陽(yáng)極的溶解。缺少氯離子，鎳陽(yáng)極會(huì)變成不動(dòng)態(tài)化，難以溶解。但過(guò)剩的氯離子會(huì)增強(qiáng)鍍層的內(nèi)部應(yīng)力。因此濃度管理非常重要。 硼酸：添加硼酸會(huì)抑制高電流密度部位產(chǎn)生氫，因此也會(huì)防止燒焦。鍍鎳液的陰極部產(chǎn)生的反應(yīng)主要是鍍鎳反應(yīng)，但陰極電流效率不是100%。陰極部主要有以下兩種反應(yīng)：鍍鎳反應(yīng) ： Ni2+2e-Ni產(chǎn)生氫反映： 2H+2e- H2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(gè)部位的PH比整個(gè)液體的PH高。PH上升會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生Ni(OH) 2沉淀。最終沉淀跟鎳一起析出使鍍層成灰黑

3、色。Ni2+2OHNi(OH)2完全沒(méi)含有硼酸的電鍍液和含有標(biāo)準(zhǔn)濃度硼酸的電鍍液相比較，含有硼酸的液沒(méi)有發(fā)生燒焦現(xiàn)象。這說(shuō)明硼酸會(huì)抑制高電流部位產(chǎn)生氫。以前的教科書(shū)里說(shuō)明這種現(xiàn)象是因?yàn)榕鹚嶙鳛槿跛崞鹆司彌_作用。但現(xiàn)在這句話已被否定。事實(shí)上是硼酸防止了高電流部的PH變化，因此抑制了燒焦現(xiàn)象。而且標(biāo)準(zhǔn)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(jié)晶出現(xiàn)。最近對(duì)硼酸排出的規(guī)格很嚴(yán)，因此也有用檸檬酸替代硼酸的提案。2 光劑：現(xiàn)在在市場(chǎng)上可以看到銷售大量的鍍鎳用光劑。以下用表格形式總結(jié)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。但出光劑，均勻作用的是二次光劑。二次光劑因

4、是容易吸著在金屬表面的有機(jī)化合物，如果單獨(dú)使用，會(huì)形成脆，高應(yīng)力，無(wú)光澤的電鍍層。這時(shí)加適量的一次光劑會(huì)緩沖二次光劑的不良影響，最終會(huì)形成均勻的電鍍層。一次光劑控制二次光劑的吸著。因?yàn)槭沁@樣，一次光劑被稱為二次光劑的。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12/510/輔助二次光劑，抑制電鍍內(nèi)部應(yīng)力。二次光劑1-4-丁炔二醇0.10.2/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(kāi)氫氣氣泡。但是在二次光劑里單獨(dú)加一次光劑，只能起半光澤效果，均勻性也不是很好。一次光劑又有減少鍍鎳的張開(kāi)應(yīng)力，因此又叫做是應(yīng)力抑制劑。正常的鍍鎳光

5、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(huì)減少鍍液的表面張力，氫氣氣泡也容易從產(chǎn)品表面分開(kāi)。因此可以防止因氣泡形成的針孔。以上添加劑隨著使用會(huì)分解，吸著，因此要按照電氣量的比例來(lái)補(bǔ)加。3 作業(yè)條件： PH：在正常作業(yè)條件下PH會(huì)隨時(shí)間正比上升。特別是因使用，陽(yáng)極面積十分大的時(shí)候陽(yáng)極電流的功率會(huì)達(dá)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(huì)上升。因此有必要定期測(cè)定PH值，讓PH值維持在標(biāo)準(zhǔn)管理范圍內(nèi)。通常用稀硫酸調(diào)整PH值。分析結(jié)果可以看出，氯化物濃度低的時(shí)候暫時(shí)用鹽酸調(diào)整PH的話，就算不補(bǔ)加氯化鎳也可以提高氯化物濃度。若

6、要提高PH值，可以把糕狀碳酸鎳通過(guò)過(guò)濾機(jī)添加也可以。 溫度：光澤鍍鎳的作業(yè)條件是5060。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(huì)促進(jìn)鎳離子向陰極部的流動(dòng)，可以使用高電流密度。同時(shí)也可以均勻分布浴組成和溫度。同時(shí)也可以除去附著在產(chǎn)品表面的氫氣泡。攪拌一般使用空氣攪拌。 過(guò)濾：浴中有固體異物會(huì)附著在陰極表面成為產(chǎn)品粗糙的因素，因此必要經(jīng)常過(guò)濾。活性碳濾布會(huì)除去液里的有機(jī)不純物。過(guò)濾能力一般為每小時(shí)/整個(gè)液體量的3倍。 陽(yáng)極：陽(yáng)極有電解鎳，硫磺鎳，、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(jìn)高電流密度下的陽(yáng)極的溶解而把電解鎳加工作成的，

7、因此價(jià)格也很高。陽(yáng)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(yáng)極都裝在里使用。陽(yáng)極棒需要陽(yáng)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(jī)不純物。 金屬不純物：因從前工序中卷入落下來(lái)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(wèn)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(OH)3沉淀，因此可以用過(guò)濾器過(guò)濾掉。銅和鉛離子要是超過(guò)限界值（1015mg/l）,低電流密度部分由灰色變?yōu)楹谏Ｒ渤蔀殂t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/dm2）

8、，以高效率把銅離子電解除去。通過(guò)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(jī)不純物：有機(jī)不純物大多數(shù)都是光劑的分解生成物。浴中有機(jī)不純物的數(shù)量增加會(huì)導(dǎo)致光澤不良以及針孔。有機(jī)不純物一般用活性炭處理來(lái)除去。要是還未處理干凈，可以把浴移動(dòng)到預(yù)備槽里，再做活性炭處理。5 鍍鎳的機(jī)械性質(zhì)： 硬度：不含有添加劑的無(wú)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左右，比較硬，因此延性也較差。 內(nèi)部應(yīng)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(jié)果會(huì)像圖(a),(b)一樣變形。前者叫張開(kāi)應(yīng)力，后者叫收縮應(yīng)力

9、。一般電鍍鎳的應(yīng)力為張開(kāi)應(yīng)力。偶爾因密著性不良鍍鎳層剝離的時(shí)候，可以看到反翹。這是張開(kāi)應(yīng)力的證據(jù)。如圖3.2所示，素材偏薄會(huì)變形，偏厚且不發(fā)生變形時(shí)，反而會(huì)出現(xiàn)裂痕。 圖3.2內(nèi)部應(yīng)力造成的變形以下是從多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的內(nèi)部應(yīng)力的原因： 浴中氯離子濃度高，會(huì)導(dǎo)致張開(kāi)應(yīng)力變高。 浴中PH值要是超過(guò)上限值（PH5），張開(kāi)應(yīng)力也會(huì)變高。 只加二次光劑也會(huì)導(dǎo)致張開(kāi)應(yīng)力變高。相反只加一次光劑就會(huì)成為壓縮應(yīng)力。一次光劑也起緩沖張開(kāi)應(yīng)力的作用。因此一次光劑被稱為是應(yīng)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(zhì)上屬于低應(yīng)力。因此一般在使用低應(yīng)力的電鑄用途方面使用黃酸鎳。電鍍基礎(chǔ)知識(shí)（2）黃酸鍍鎳

10、：以黃酸鹽作為浴的鍍鎳的特征為，可以使用高電流密度，內(nèi)部應(yīng)力也很低。黃酸鹽浴一般應(yīng)用在電鑄以及厚電鍍產(chǎn)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?cè)。阂话阗?gòu)入時(shí)的黃酸Ni(NH2SO3) 2·4H2O（式量為322.7，金屬含量為18.2%）為結(jié)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。但為了滿足使用者的低內(nèi)部應(yīng)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?yàn)槭歉邼舛龋菀桩a(chǎn)生針孔，因此一般都會(huì)加針孔防止劑，再用機(jī)械攪拌。制造電鑄產(chǎn)品時(shí)，一般用公轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)

11、運(yùn)動(dòng)的攪拌方式。黃酸為白色結(jié)晶有機(jī)酸。沒(méi)有吸濕性和揮發(fā)性，因此使用以及儲(chǔ)藏都很方便。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(yīng)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2570406060電流密度214A/dm260最大時(shí)30A/dm2最大90A/dm2圖3.5 硫酸和黃酸的化學(xué)構(gòu)造不同如圖所示黃酸的強(qiáng)度和化學(xué)構(gòu)造跟硫酸非常相似。黃酸在低PH（0.3），高溫度溶液（80）中會(huì)漫漫加水分解成硫酸和氨。NH2SO3+H2ONH4+SO42在局部的過(guò)熱，高電流密度和低PH下會(huì)急速加水分解，加水分解的生成物會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的增加。 電鍍條件：1PH：在正常作業(yè)條件下跟瓦特浴一樣隨時(shí)間的增加PH會(huì)上升。因此有必要調(diào)整PH。添加黃酸會(huì)降低PH。