镀金培训教材(122507)
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电镀基础知识讲师:尹松电镀:利用电解原理,使金属或合金沉积在制件表面,形成均匀、致密结合力良好的金属层的过程。
抛光:借助予高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮,以提高金属制作表面光亮度的机械加工程。
抛光应注意哪些问题:1、轮子选样〈塑胶产品必须用纯棉布轮,并具叶片与叶片之间必须有夹层布,防止产品烧焦〉根据产品的大小选择不同叶片的抛光轮。
2、抛光的转速正常情况下,1200转/分左右3、抛光膏的选样:红膏、白膏、青膏(绿膏)油性越大,抛光膏越难除掉,卫浴件应该尽量使用红膏,抛光纹路太粗选择抛光浆。
4、抛光的技巧:抛光轮要保持柔软,抛光膏要每次少打勤打,要轻抛不能重抛,手势要均匀;除蜡:1.温度60-65 ℃2、超声波注意频率的大小〈手感不扎为宜〉2.除蜡工艺:超声波除蜡(3-5分钟)→手工海棉擦洗→超声波除蜡3分钟左右。
上挂:1、每批产品在上挂之前作抽检工作;2、挂具的选择是否合理,是否有按QC工程图上选择。
另挂具弹性太强会引起产品变形,弹性太弱会引起产品脱挂。
3、挂针是否靠胶,上挂的手法是否正确;4、挂具有无破胶,针尖是否有空隙,挂具有无退干净;5、上挂产品是否有黄油、涂料乃至胶质物质;上机:1、灰巴有无擦干净;2、挂具是否靠得太近有无错位上机;3、上机的产品有无松动、掉落;1、挂具是否摆放到固定位置;除油:1、除去产品表面附着的灰尘、手印、油印等污渍,所含的NP-1对产品表面具有深胀作用。
另温度应在控制范围以内,温度会提高碱性盐类的水解,加快动植物油的皂化过程,增加反应速度,加快溶液的循环,使后面的粗化较易进行。
2、除油不彻底会导致镀层与胶件结合力差,并且外观会出现大理石花纹。
3、外观判定:水洗后产品不挂水珠为止。
4、温度45-55℃,时间2MIN。
亲水:1、中和前面的碱、并进行微蚀粗化。
2. 45-55℃,时间2MIN。
粗化:主要将ABS塑胶表面之B组分氧化,使之胶离成为一个个小坑,从而使产品表面变得“粗糙”,使无电镀镀镍层可以附着,该工序是将来镀层结合力是否优良的关键。
镀金培训教材一、镀金用途:1.电镀黄金属面心立方结构,具有很好的耐磨性、延展性、硬度(110~170HV)。
2.黄金具有良好的导电性能,表面平整、接触电阻小。
3.黄金具有良好的抗腐蚀、抗氧化性能。
如250℃以下HF及H2SO4比重1.46以下的HNO3,都不能浸蚀黄金。
但王水HNO3:HCL 1:3则可迅速溶解黄金,工业上常用氧化剂加KCN或NaCN来溶解黄金。
二、流程:1.一般流程:磨板—→酸洗—→水洗—→镀镍—→水洗—→活化—→水洗—→镀金—→金回收。
2.Delco板2P42425、2P42426流程(1# line):NPS微蚀—→水洗—→酸洗—→水洗—→镀镍—→水洗—→活化—→水洗—→镀金—→金回收。
三、每个药水缸作用及控制参数:1.磨板及NPS微蚀:①两者目的皆为清洁铜面,消除Cu表面钝化膜、氧化等,而获得较为均匀且粗糙的表面,以增加Cu–Ni结合力。
②磨板效果与压力、速度、磨辘大小及磨辘平整程度有关。
本厂金手指拉压力1# 2~8bar,3# 0.2~2bar,4# 1~8bar(供参考)。
③1# line采用微蚀作镀镍前处理,可以得到比磨板更平整的Cu面,没有划痕,使金手指有更良好的导电性能。
微蚀效果的影响参数有4个:A.NPS浓度(50~70g/l)。
B.H2SO4(5%~7% V/V)。
C.Cu2+含量(<20g/l)。
D.药水缸使用时间(<3kft2或一周换缸一次)。
①作用:清洗磨板产生的毛丝、铜粉等杂物,提高金属表面活性。
②参数:H2SO4 8~10% V/V更换频率:每班一次。
3.镀镍:①镀镍作为镀金的预镀层,可提高Au电镀过程中的扩散能力,及提高温度时的稳定性。
②原理:A.阳极反应:Ni–2e—→Ni2+B.阴极反应:Ni2++2e—→Ni –0.25V2H++2e—→H2↑电流负电位在达到界限电流时,阴极表面的金属离子浓度接近零,随电流的继续加大有氢气放出,电镀效率减少。
插脚镀金工艺培训教材何勇强一、插脚镀金P C B上用镀镍来作为贵金属衬底镀层,对某些单面印制板,也常用作面层。
对于重负荷磨损的一些表面,如开关触点、触片或插头金,用镍来作为金的衬底镀层,可大大提高耐磨性。
当用来作为阻挡层时,镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。
哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊的要求,唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层,而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层(也就是我们的全板镀金)。
镍镀层厚度一般不低于2.5微米,通常采用3-5微米。
我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍(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,延展性好的特点。
1.1流程贴蓝胶带(贴蓝胶带时要自检)→压蓝胶带→切角或锣边→上板→微蚀→水洗→打磨→水洗→前活化→DI水洗→镀镍→水洗→后活化→DI水洗→镀金→水洗→吹干→下板→撕蓝胶带→氨水洗→贴红胶带→冷压→烘板→热压→过板1.2 流程详解(材料、设备、原理、作用)插脚镀镍金的作用是:通过电镀的方法在金手指铜面镀上镍金,以起到保护镍层并耐磨的作用。
1.2.1 贴蓝胶带和压蓝胶带:材料:目前使用的蓝胶带为3M蓝胶带,该胶带的粘性比较小,不会有余胶,操作方便。
我们以前曾经使用过日东的蓝胶带,该胶带粘性好,但是有余胶,喷锡或沉金等表面处理都容易出现板面露铜的情况,有余胶一般采取走褪膜的方法。
蓝胶带要求为:结合力好,切面状况整齐,切面处有余胶少,胶带表面平整,涂胶面手感较不粘手,压板后气泡较少,操作性能好,容易拉、切、撕(如下图1)。
设备:压蓝胶带机,压辊每班都要用酒精清洁,主要是清洁压辊表面的胶带碎等,防止沾附在板面或金手指上造成污染,或损伤蓝胶带造成板面上金。
(如下图2)(图1:蓝胶带,切面整齐,切面处余胶少)原理:在非金手指区域的板面贴上蓝胶带,目的防止板面镀金。
工艺要求:胶带相交处重叠要超过2mm 。
镀镍金培训教材撰写:易超日期:12/24/07一、制程目的二、概述三、镀镍金工艺体系的介绍四、工艺流程及工艺原理简介五、溶液配方及工艺规范六、制程控制七、常见的缺陷问题及解决方案金因具有优越的导电性、耐磨行及抗氧化性。
因此PCB制作中需要镀金制程,但因为金的成本较高,所以只用于金手指,局部镀或化学金。
如bonding pad等。
金手指(Gold Finger,或称Edge Connector)设计的目的,在于藉由connector的插接作为板对外联络的出口。
整板镀金在考虑其成本及可焊性要求下,逐渐被化学金所取代。
P C B上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层,对某些单面印制板,也常用作面层。
对于重负荷磨损的一些表面,如开关触点、触片或插头金,用镍来作为金的衬底镀层,可大大提高耐磨性。
当用来作为阻挡层时,镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。
哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻的金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊的要求,唯独只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层,而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层。
PCB上的金镀层有几种作用。
金作为金属抗蚀层,它能耐受所有一般的蚀刻液。
它的导电率很高,其电阻率为2.44微欧—厘米。
由于它的负的氧化电位,使得它是一种抗锈蚀的理想金属和接触电阻低的理想的接触表面金属。
近年来镀金工艺得到不断发展,它们大多是专利性的。
PCB镀金以弱酸性柠檬酸系列的微氰镀液为宜。
中性镀液由于其耐污染能力差,而碱性氰化物镀金其对电镀抗蚀剂的破坏作用而不适用。
镀镍:镍的电镀层可以从低氯化物硫酸盐、氨基磺酸盐、氟硼酸盐等电镀溶液体系获得。
印制板镀层必须具备内应力小,外观细致光滑,与铜基体有良好的结合力等特点。
能同时满足上述要求的镀液一般是低氯化物的硫酸盐和氨基磺酸盐体系。
氨基磺酸盐特点是内应力低,沉积速度快,但成本也较高。
镀层性能比较:镀金:金的电镀层可以从碱性氰化物,亚硫酸盐镀液,柠檬酸盐微氰镀液等体系中获得。
碱性氰化物镀金虽然镀液性能最稳定,易操作,好维护,镀层硬度也较高,但含有高剧毒的物品--氰化钾,因而对环境保护和人员的身体健康都不利。
同时,碱性氰化物对环氧基材有一定的侵蚀作用,因而在印制电路中很少使用。
柠檬酸盐微氰镀液既具有氰化物镀金溶液稳定,易操作、好维护的特点,又具有较低毒性,(能造成人体血红蛋白的变异)镀层综合性能优异等特点,因此,是目前电镀金的主力工艺。
我司使用的镍金工艺是氨基磺酸盐系列,柠檬酸微氰镀金系列。
镀镍金在PCB工艺流程中的位置:绿油/白字镀镍金喷锡/外形加工 FQC 镀镍金流程:入板微蚀水洗活化 DI水洗镀镍水洗镀金金回收水洗烘干出板(一). 微蚀(NPS系列微蚀药水)1. 微蚀药剂组成:过硫酸钠Na2S2O8、硫酸H2SO4作用:去除表面氧化,粗化铜面,使铜形成一定的表面粗糙度,增加铜面与镍面之间的结合力。
反应原理:Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO42.操作条件:Na2S2O8: 35~65g/lH2SO4: 5~7%(V/V) Cu2+ : 5~25g/l温度: 25-40℃槽材质:PVC或PP加热器:石英或铁弗龙加热器( 二). 活化1.活化剂(MP-49)作用:使铜面吸附活性剂,防止铜面镀镍后钝化,保持铜原有的活性,增加铜层与镍层的结合力。
2.操作条件:MP-49: 40~80g/l 槽材质:PVC或PP(三). 镀镍1.药液组成:氨基磺酸镍Ni(SO3NH2)2氯化镍NiCl2·6H2O硼酸H3BO3光泽剂ACR3010 Brighter作用:作为金层与铜层之间的屏障,防止铜迁移,作为镀金的基底层,大幅度提高金的耐磨性,且对铜基体提供电化起保护作用。
反应原理:阳极反应:Ni-2e → Ni2+阴极反应: Ni2+ +2e → Ni2H+ +2e → H2↑2.操作条件金属镍Ni2+ 100-150g/l氯化镍NiCl2·6H2O 15-25g/l硼酸H3BO3 31-45g/lPH: 3.8-4.5温度: 55±5℃电流密度:金手指50~100ASF槽体材质: PP材质循环过滤系统:3-5times/hour,棉芯炭芯过滤需监控流量(发现堵塞及时更换),炭芯过滤后即将其取出。
温控:铁弗龙或石英加热器或冷却盘管3.镀液维护规则Ø严格控制溶液的PH值,使其始终处于工艺控制范围之内。
(正确使用碱式碳酸镍和氨基璜酸镍调整PH值)Ø定期作赫尔槽和镀层内应力实验,以便准确的控制镀层质量和外观。
Ø定期作小电流电解处理消除有害元素对镀层的影响。
Ø定期对镀液作活性碳处理,防止有机污染对镀层质量的影响。
(四). 镀金1、镀液成份A、金盐即氰化金钾KAu(CN)2,其含量为68.3%,其控制浓度一般为2~6 g/lB、添加剂添加剂包含氯化铵、柠檬酸铵及适量稳定剂,常用EDTA 络合Ni2+以稳定生成物对反应速度的影响。
作用:防止镍层氧化,增加其导电性及耐磨性。
反应原理:阳极:2H2O - 4e → O2 ↑+4H +阴极:Au+ + e → Au(2.)操作条件Au: 2.0~6g/l PH: 4.2~4.6S.G: 1.08~1. 20 Ni 2+:<3g/l温度:55±5℃加热:石英或铁弗龙加热器搅拌:过滤机循环搅拌,使用1μm的PP滤芯,不可使用空气搅拌.槽材质:PP(3.)镀液维护Ø镀金槽应配有安分计计算安分时和连续过滤机。
根据安分计提供的数据并考虑到镀液携带的损失,及时补加金盐.Ø经常检查镀液的PH值和镀液的比重.Ø有机污染应尽量避免.Ø板进槽前应清洗彻底,尽量避免将镀镍液带入金缸.(一)镀镍1、溶液的配方为了保证镀液的质量稳定,配制镀镍溶液必须使用化学纯等级以上的试剂产品,特别要控制溶液中Cu、Zn、Pb的含量,使其控制在0.005%以下。
同时,要绝对避免使用有硝酸根的镍盐。
开缸镀液必须使用电导率≤10us/cm的DI/RO水。
2. 各组份作用与工艺规范1) 氨基磺酸镍氨基磺酸镍是提供Ni2+的主盐,浓度可在100~150g/l内调整,浓度较低时,镀液分散能力好,镀层结晶细致。
但沉积速率较慢,允许的阴极电流ρ(Dk)上限值较小,浓度较高时,允许Dk较高,沉积速率较快。
2) NiCl2·6H2ONiCl2·6H2O是阳极活化剂,Cl-不仅能活化阳极,还会增加镀液的导电性,使镀液分散能力提高,镀层结晶细致。
过高的Cl-易使阳极过腐蚀,产生大量的阳极泥,并造成镀层毛刺,还会增大镀层的内应力。
Cl-浓度对镀膜内应力影响如下图示:镍层的内应力随Cl-的变化曲线图3) H3BO3H3BO3是镀镍的缓冲剂,在氨基磺酸镍及NiSO4镀液中,用量一般为31~45g/l,低于20g/l ,缓冲作用不明显,当浓度≥31g/l时,才有显著作用,浓度太高时,易在钛篮袋结晶析出,影响Ni的电化学沉积,同时,降低阴极电流效率。
在水溶液中, H3BO3产生如下平衡:H3BO3 H++ H3BO3-当溶液PH↑时, H3BO3离解出H+,以稳定PH值。
4) PH控制溶液的PH值对镍的电沉积过程及所得镀层性质有很大影响,PH一般在3.8~4.5之间,PH值偏高,镀液分散能力较好,较高的阴极电流效率和沉积速率。
但PH过高,有出现碱试镍盐的倾向,并有利于H2气泡的滞留。
导致镀层结晶粗糙,且PH控制对镀层应力,延伸率都有很大的影响,镀层的延伸率随PH 的变化曲线图镀层的应力随PH 的变化曲线图5) 温度提高温度,也即提高了镀液中离子的迁移速度,改善了溶液的电导,提高了溶液的分散能力与深镀能力,但过高的温度会加剧镍盐生成氢氧化物沉淀的倾向,从而使镀液的分散能力下降。
且操作温度对镀层内应力影响较大.温度对镀层内应力影响如下图:镀层内应力随温度的变化而变化6) 添加剂添加剂的主要成份是应力消除剂,应力消除剂的加入,改善了镀液的阴极极化,降低了镀层的内应力,随着应力消除剂浓度的变化,可以使镀层内应力由张应力改变为压应力。
常用的添加剂有:萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精等。
与没有去应力剂的镍镀层相比,镀液中加入去应力剂将会获得均匀细致并具有半光亮的镀层。
通常去应力剂是按安培一小时来添加的(现通用组合专用添加剂包括防针孔剂等)。
虽然镀镍时的阴极电流效率很高,但在实际生产中仍会有少量的H+参与放电,在阴极上以氢气泡的形式析出吸附在阴极表面,特别是当有机杂质吸附在阴极表面时,溶液与阴极表面张力增大,氢气泡更容易滞留在阴极表面而造成针孔。
为了减少或防止针孔的产生,应当向镀液中加入少量的表示活性剂:表示活性剂作用主要表现在以下几个方面:ü降低溶液的表面张力。
ü改善溶液对电极的润湿作用。
ü使镀膜晶粒细化及改变晶料取向。
ü改变镀膜应力,延展性等机械性能。
ü防止镀层产生针孔和凹洞。
我司金手指拉使用的是十二烷基硫酸钠作为防针孔剂,其结构如下:[CH 2 CH 2……CH 2 S ] Na +CH 2OOOO镀镍时因溶液的表面张力大,阴极析出的H2难以离去,因而易产生针孔及凹洞,加入防针孔剂后,溶液表面张力可降至3~3.5×10-5N/cm,镀液中的H2易脱离。
实际生产中,也可以用H2O2作为防针孔剂,用量为3%的H2O2溶液1~3ml/l。
十二烷基硫酸钠与H2O2优缺点分析:7) 阳极对于镀Ni工艺来说,阴极溶解除取决于阳极材料成份和制作方法外,还取决于溶液的PH、Cl-、及DK。
实际生产表明:采用纯度很高的电解镍板作阳极,电镀时很容易钝化,而且在含CL的镀液中约有0.05%的镍阳极成为疏松的镍渣落入溶液中,这不但降低了镍阳极的利用率,而且很容易使镀层产生毛刺。
国内外活性镍阳极技术条件:我司所用的阳极是钛篮装含S的镍角,它的特点是溶解性能好,不产生阳极泥,特别是所含的S,在阳极溶解的同时,可把镀液中的铜杂质除去。
反应方程式为:Cu 2 ++S 2- → CuS↓8)电流密度:镀镍时的极限电流密度DK的大小,与溶液的温度、浓度、PH值、搅拌程度有关。
一般来说,随着温度、浓度的升高,搅拌程度的加剧,PH的降低,镀液可采用的阴极电流密度(DK)的上限值也升高。
在允许的电流密度范围内,电流密越高,电流效率也越高。
因此,在可能的条件下,应尽可能采用较高的电流密度。
电流密度的确定方法:客户所要求的最小金、镍厚设计板的图形分布阴极电流效率及目前药水状态电流的计算方法:I= 1/144 ×ρ×S ×板的块数ρ:电流密度(ASF)S :电镀面积(IN2)I :电流(A)(二)镀金板面镀金--板面镀金是24K纯金层,以低应力镍和光亮镍为底层,镍镀层作为中间层起着金、铜层之间的挡作用,它可以阻止金铜间的相互扩散。