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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:6356 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(dǎo)致金面變色。本篇將從導(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)致金面顏色異?;蚪鹈孀兩?,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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)率,特殊流程段也需要用到DI水質(zhì)。


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