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電鍍鎳金板生產(chǎn)中金面變色改善分析

發(fā)布時間:2018/12/01 16:36:34 瀏覽量:6264 次
摘要:PCB電鍍鎳金生產(chǎn)過程中有時會發(fā)生金面變色的問題,金是穩(wěn)定的金屬元素,理論上金的氧化并非自發(fā),分析認為出現(xiàn)三種情況會導致金面變色。本篇將從導致變色的生產(chǎn)流程重要環(huán)節(jié)上加以探討分析。
關(guān)鍵詞:電鍍鎳金板;金面變色
中圖分類號:TN41文獻標識碼:A文章編號:1009-0096(2014)05-0048-04
1·前言
PCB表面電鍍鎳金主要在銅面上有了電鍍鎳、電鍍金組合,使鍍層具備了特性功能:(1)鎳作為銅面與金面之間的阻礙層防止銅離子遷移,同時作為蝕刻銅面保護層,免受蝕刻液攻擊有效的銅面;(2)鎳金鍍層具有優(yōu)越的耐磨能力,也同時具備較低的接觸電阻;(3)鎳金層表面也具有良好的可焊性能。
通過了解金的物理及化學性質(zhì),分析金面發(fā)生變色是由3種情況引起:(1)鎳層的空隙率過大,銅離子遷移造成;(2)鎳面鈍化;(3)金面上附著的異物產(chǎn)生了離子污染。我們實驗將從電鍍鎳、鍍金、養(yǎng)板槽、蝕刻管控、水質(zhì)要求等五個方面逐一加以分析,改善這一品質(zhì)問題。

2·電鍍鎳金流程
自動電鎳金線流程中間是沒有上/下板動作,手動操作掛具容易破膠,破膠后的掛具容易藏藥水,不更換專用的掛具容易污染鍍金缸。

3·金面變色處理過程及實驗部分
3.1電鍍鎳(氨基磺酸鎳體系)
3.1.1藥水使用參數(shù)
3.1.2鍍鎳的電流密度
鍍鎳的電流密度過大會直接導致陰極待鍍面析出的鎳呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)、鎳晶格孔隙過大,外觀上表現(xiàn)為鍍鎳粗糙??紫哆^大鎳下面的銅就會很容易遇酸、水、空氣氧化后向外擴散,銅離子穿過鎳孔隙到達鍍金層后則會直接導致金面顏色異常或金面變色,鎳層作為銅與金面之間的阻隔層失效。
為了選擇合適的電流密度,我們做過電流密度、鍍板時間、鍍鎳厚度、鎳面孔隙率相關(guān)聯(lián)實驗,數(shù)據(jù)說明最佳電流密度為2.5A/dm2~2.7A/dm2,此電流密度下的孔隙率小于0.5個/cm2,而且電鍍效率也較高。若采用2.0A/dm2~2.2A/dm2的電流密度鍍板時間長可能會影響生產(chǎn)效率。
通過鍍鎳時電流密度的管控,得到一個均勻細致的鍍層,在銅面與金面之間能起到良好的”阻隔”作用,能有效防止銅離子擴散遷移。
3.1.3鎳缸的電解處理電流密度
鎳缸由于做板會帶進雜質(zhì),補充液位時水/輔料中也含有少量的雜質(zhì),不斷的累積就需要用電解方法將雜質(zhì)去除,電解時建議采用電流密度(0.2~0.3)A/dm2為宜。若電解電流超過0.5A/dm2會導致上鎳過快,那么電解去除雜質(zhì)的效果也會變差,同時也浪費了鎳。所以鎳缸的去除雜質(zhì)先采?。?.2~0.3)A/dm2電流密度進行電解(2~3)H,后期采取0.5A/dm2電解(0.5~1)H即可,所取得的電解效果就非常好。
3.1.4鍍鎳后
鍍鎳后經(jīng)過水洗缸浸洗,將鍍好鎳板拆下放入養(yǎng)板槽水中,養(yǎng)板槽中需要添加1g/l~3g/l的檸檬酸,弱酸環(huán)境有助于保持鎳面活性。鍍鎳后建議在0.5h~1h內(nèi)完成鍍金工藝,不可以在養(yǎng)板槽防置時間過長。
3.2鍍金
3.2.1金缸的過濾
金缸的過濾建議用1μm規(guī)格的濾芯連續(xù)過濾,正常生產(chǎn)時要每周更換一次濾芯。過濾效果差的金缸藥水顏色相當于紅茶顏色,雜質(zhì)過多會導致鍍金后線邊發(fā)紅等問題。
3.2.2鍍金的均勻性
鍍金均勻性不良主要發(fā)生在手動鍍金過程,手動鍍金操作時使用的單夾具因鼓氣攪動板偏離了中心位置,正反兩個受鍍面與陽極的距離不對等而導致鍍金厚度不均勻。經(jīng)測量靠近陽極的板面鍍金層偏厚,而偏離陽極位置的板面金偏薄,在鍍金薄地方容易引起變色。
改善方案:在鍍金的陰極鈦扁下面安裝兩塊PP材料的網(wǎng)格,間距約12cm~15cm,板在網(wǎng)格內(nèi)擺動就受限制,鍍板兩面距離陽極鈦網(wǎng)的距離相差不大,所以鍍金就會厚度均勻。改善鍍金均勻性的效果非常理想。
3.2.3鍍金時要使用專用的夾具
手動電鎳金使用的都是使用包膠夾具,包膠的夾具使用久就會存在包膠部分破損,破損的部位因清洗不足而藏有藥水。為防止夾具中藏有雜質(zhì),故鍍金時必須使用專用的夾具,也就是在手動鍍金流程中存在上下板的更換夾具操作流程,拆下來的板立即放入養(yǎng)板槽中,從保護金缸的出發(fā)這是非常重要的舉措。
3.3鍍鎳/鍍金后的養(yǎng)板槽
3.3.1養(yǎng)板槽水質(zhì)要求
不管是鍍鎳后養(yǎng)板槽還是鍍金后的養(yǎng)板槽水質(zhì)要求較高,都需要用10μs以內(nèi)電導率低的DI水。鍍鎳后放板的養(yǎng)板槽水中需要添加1g/L~3g/L的檸檬酸,保持鍍鎳后的鎳面活性。
鍍金后的養(yǎng)板槽水中需要添加1g/L~3g/L的碳酸鈉,若添加過多的碳酸鈉會加劇干膜溶出,水質(zhì)污濁對板面不利。
3.3.2養(yǎng)板槽水溫控制
養(yǎng)板槽一定要安裝冷卻水,水溫控制在18℃~25℃即可,水溫過高時較容易出現(xiàn)鎳面鈍化。在養(yǎng)板槽安裝冷卻水,經(jīng)過改善后我們發(fā)現(xiàn)鎳面鈍化問題立即得到大幅度的改善,鎳面鈍化出現(xiàn)金面變色問題基本上沒再發(fā)現(xiàn)。
3.3.3養(yǎng)板槽水更換頻率
鍍鎳、鍍金的養(yǎng)板槽建議每班更換一次水,提前換水并開啟冷卻系統(tǒng)為下一班生產(chǎn)做準備。養(yǎng)板槽水之所以要勤更換,主要是鍍鎳后板面的藥水不易清洗干凈,板面還是有少量的殘留液帶進養(yǎng)板槽水中,每班更換一次非常有必要的。加強鍍鎳后養(yǎng)板槽的管理目的就是避免鎳面鈍化/氧化,同時添加檸檬酸保持鎳面活性的過程。
3.4蝕刻
為驗證蝕刻滯留時間對電鍍鎳金板變色的影響,為此做過針對性的實驗,實驗分兩次進行,采取相同的型號規(guī)格,在不同時間內(nèi)完成蝕刻,后通過檢查金面變色數(shù)量。
實驗說明鍍金后若蝕刻不及時滯留時間過長也會引起金面變色。鍍金后一般要做到在30分鐘內(nèi)蝕刻,放置過久容易出現(xiàn)金面雜質(zhì)污染越容易變色,特別是焊盤稍大些的板更要加強鍍金后蝕刻時間的管控,鍍金后立即蝕刻出來。
3.5水質(zhì)要求
(1)鍍金板在鍍銅以后的水洗都要用DI水質(zhì),電導率最好控制在60μs以下。
(2)蝕刻后風干前水洗也一定要用到DI水。蝕刻的酸洗缸做到每班更換酸洗一次,酸洗缸的銅離子影響金面變色。
(3)蝕刻烘干前的吸水海綿在生產(chǎn)過程中,上面也會不間斷地堆積過多的雜質(zhì)會污染板面,生產(chǎn)中要定期用DI水清洗,并每隔1~2個月更換一次吸水海綿。
鍍金后及時蝕刻以及提高水質(zhì)質(zhì)量可減少板面異物離子污染幾率,對改善變色行之有效。

4·總結(jié)
金面變色可能原因分析:(1)鎳層的空隙率過大,銅離子遷移造成;(2)鎳面鈍化;(3)金面上附著的異物發(fā)生了離子污染。
從以下五個方面采取措施,最終取得良好的效果,改善了變色這一品質(zhì)缺陷。
(1)鍍鎳缸管控措施:鍍鎳的電流密度要合適,電解鎳缸去雜質(zhì)處理要低電流密度,同時鍍完鎳后要在0.5h~1h內(nèi)完成鍍金工藝。
(2)鍍金缸管控措施:過濾建議用1μm規(guī)格的濾芯,要監(jiān)測下鍍金均勻性;使用專用的鍍金夾具。
(3)養(yǎng)板槽管控措施:水質(zhì)電導率要在10μs,每班換水,同時養(yǎng)板槽要保持水溫在18℃~25℃。
(4)蝕刻時間管控:建議鍍金后半小時內(nèi)完成蝕刻。
(5)水質(zhì)要求為:養(yǎng)板槽的水要勤換水、低電導率,特殊流程段也需要用到DI水質(zhì)。


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