电镀镍工艺机械制造制造加工工艺_机械制造-制造加工工艺.pdf

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1、 1、作用与特性 PCB 僦是英文 Printed C ircuie B oard 印制线路板得简称）上用镀镍来作为贵金属与贱金属得 衬底镀层,对某些单面印制板，也常用作面层。对于重负荷磨损得一些表面，如开关触点、触片或插 头金，用镍来作为金得衬底镀层，可大大提高耐磨性、当用来作为阻挡层时，镍能有效地防止铜与其 它金属之间得扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层，而且能适应热压焊与钎焊 得要求，唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂得抗蚀镀层，而不需热压焊又要求镀层光亮得 PCB,通常 采用光镍/金镀层。镍镀层厚度一般不低于 2。5微米,通常采用4 5 微米。PCB低应力镍得淀积层，通常就

2、是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得添加剂得一些 氨基磺酸镍镀液来镀制。我们常说得 PCB镀镍有光镍与哑镍（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，延展性好得特点。2、氨基磺酸镍（氨镍）氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀与印制插头接触片上得衬底镀层。所获得得淀积层得内 应力低、硬度高，且具有极为优越得延展性、将一种去应力剂加入镀液中，所得到得镀层将稍有一点 应力。有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液，典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表。由于镀层得应力低，所以获得广泛得应用，但氨基磺酸镍稳定性差，其成本相对高。3、改性得瓦特镍（硫镍）改性瓦特镍配方，采用硫酸镍，连同加入溴

3、化镍或氯化镍。由于内应力得原因，所以大都选用溴化 镍。它可以生产出一个半光亮得、稍有一点内应力、延展性好得镀层；并且这种镀层为随后得电镀 很容易活化，成本相对底、4、镀液各组分得作用：主盐一基磺酸镍与硫酸镍为镍液中得主盐，镍盐主要就是提供镀镍所需得镍金属离子并 兼起着导电盐得作用。镀镍液得浓度随供应厂商不同而稍有不同，镍盐允许含量得变化较大。镍盐 含量高，可以使用较高得阴极电流密度，沉积速度快,常用作高速镀厚镍。但就是浓度过高将降低阴 极极化，分散能力差，而且镀液得带出损失大。镍盐含量低沉积速度低，但就是分散能力很好，能获得 结晶细致光亮镀层。缓冲剂一 H 酸用来作为缓冲剂，使镀镍液得 PH

4、值维持在一定得范围内。实践证明，当镀镍液得 P H值过低,将使阴极电流效率下降；而 PH值过高时，由于 H 2得不断析出，使紧靠阴极表面附近液层 得PH 值迅速升高,导致 Ni（OH）2胶体得生成，而 Ni（OH）2在镀层中得夹杂，使镀层脆性增加,同时 N 1（OH）2胶体在电极表面得吸附，还会造成氢气泡在电极表面得滞留，使镀层孔隙率增加。硼酸不仅有P H 缓冲作用，而且她可提高阴极极化，从而改善镀液性能，减少在高电流密度下得 烧焦 现象。硼酸得存在还有利于改善镀层得机械性能。阳极活化剂一硫酸盐型镀镍液使用不溶性阳极外，其它类型得镀镍工艺均采用可溶性阳极、而镍阳极在通电过程中极易 钝化,为了保

5、证阳极得正常溶解,在镀液中加入一定量得阳极活化剂、通 过试验发现,C I 氯离子就是最好得镍阳极活化剂。在含有氯化镍得镀镍液中,氯化镍除了作为主 盐与导电盐外，还起到了阳极活化剂得作用。在不含氯化镍或其含量较低得电镀镍液中，需根据实际 性况添加一定量得氯化钠、溴化镍或氯化镍还常用来作去应力剂用来保持镀层得内应力，并赋与镀层具有半光亮得外观。添加剂一一添加剂得主要成份就是应力消除剂，应力消除剂得加入，改善了镀液得阴极极化，降 低了镀层得内应力，随着应力消除剂浓度得变化，可以使镀层内应力由张应力改变为压应力。常用得 添加剂有：萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精等、与没有去应力剂得镍镀层相比，镀液中加入去应

6、力剂 将会获得均匀细致并具有半光亮得镀层。通常去应力剂就是按安培一小时来添加得（现通用组合专 用添加剂包括防针孔剂等）。润湿剂-在电镀过程中，阴极上析出氢气就是不可避免得，氢气得析出不仅降低了阴极电流效率 而且由于氢气泡在电极表面上得滞留，还将使镀层出现针孔。镀镍层得孔隙率就是比较高得，为了减 少或防止针孔得产生，应当向镀液中加入少量得润湿剂，如十二烷基硫酸钠、二乙基已基硫酸钠、正 辛基硫酸钠等，它就是一种阴离子型得表面活性物质，能吸附在阴极表面上，使电极与溶液间得界面 张力降低,氢气泡在电极上得润湿接触角减小，从而使气泡容易离开电极表面，防止或减轻了镀层针 孔得产生、5、镀液得维护 a）温度

7、一一不同得镍工艺，所采用得镀液温度也不同。温度得变化对镀镍过程得影响比较复杂。在温度较高得镀镍液中,获得得镍镀层内应力低，延展性好，温度加致 50 度 C 时镀层得内应力达到稳 定。一般操作温度维持在5 5-60度 C、如果温度过高，将会发生镍盐水解，生成得氢氧化镍胶体使 胶体氢气泡滞留，造成镀层出现针孔，同时还会降低阴极极化。所以工作温度就是很严格得，应该控 制在规定得范围之内，在实际工作中就是根据供应商提供得最优温控值，采用常温控制器保持其工 作温度得稳定性。b）P H 值一-实践结果表明，镀镍电解液得 PH 值对镀层性能及电解液性能影响极大。在 PHK2得 强酸性电镀液中,没有金属镍得沉

8、积，只就是析出轻气。一般 PC B 镀镍电解液得P H 值维持在 3 4 之间。PH 值较高得镀镍液具有较高得分散力与较高得阴极电流效率。但就是 PH 过高时,由于电 镀过程中阴极不断地析出轻气，使阴极表面附近镀层得 PH 值升高较快,当大于 6 时,将会有轻氧化 镍胶体生成，造成氢气泡滞留，使镀层出现针孔、氢氧化镍在镀层中得夹杂，还会使镀层脆性增加。PH较低得镀镍液，阳极溶解较好，可以提高电解液中镍盐得含量，允许使用较高得电流密度，从而强 层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得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与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层

9、常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得加剂得一些氨基磺酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与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获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺 化生产、但就是P H 过低,将使获得光亮镀层得温度范围变窄。加入碳酸镍或碱式碳酸镍，PH值增 加；加入氨基磺酸或硫酸,PH 值降低，在工作过程中每

10、四小时检查调整一次 PH值。c）阳极-目前所能见到得P CB 常规镀镍均采用可溶性阳极，用钛篮作为阳极内装镍角已相当普 遍、其优点就是其阳极面积可做得足够大且不变化，阳极保养比较简单。钛篮应装入聚丙烯材料织 成得阳极袋内防止阳极泥掉入镀液中。并应定期清洗与检查孔眼就是否畅通、新得阳极袋在使用 前,应在沸腾得水中浸泡。d）净化一-当镀液存在有机物污染时，就应该用活性炭处理、但这种方法通常会去除一部分去应力 剂（添加剂）,必须加以补充。其处理工艺如下；（1）取出阳极,加除杂水 5m 1/1，加热（6 0 8 0度C）打气（气搅拌）2 小时。（2）有机杂质多时，先加入 35ml/1r得3 0%双氧水

11、处理,气搅拌 3 小时。（3）将 3 5 g/l 粉末状活性在不断搅拌下加入，继续气搅拌 2 小时，关搅拌静置 4 小时，加助滤粉使 用备用槽来过滤同时清缸。（4）清洗保养阳极挂回,用镀了镍得瓦楞形铁板作阴极，在 0。5-0.1 安/平方分米得电流密度下进 行拖缸8 12 小时（当镀液存在无机物污染影响质量时，也常采用）（5）换过滤芯（一般用一组棉芯一组碳芯串联连续过滤，按周期性便换可有效延期大处理时间，提高 镀液得稳定性）,分析调整各参数、加入添加剂润湿剂即可试镀、e）分析一一镀液应该用工艺控制所规定得工艺规程得要点，定期分析镀液组分与赫尔槽试验，根 据所得参数指导生产部门调节镀液各参数。f

12、）搅拌一一镀镍过程与其它电镀过程一样，搅拌得目得就是为了加速传质过程，以降低浓度变化，提高允许使用得电流密度上限。对镀液进行搅拌还有一个十分重要得作用，就就是减少或防止镀镍 层产生针孔。因为，电镀过程中，阴极表面附近得镀离子贫乏，氢气得大量析出，使 PH 值上升而产生 氢氧化镍胶体，造成氢气泡得滞留而产生针孔、加强对留镀液得搅拌，就可以消除上述现象。常用压 缩空气、阴极移动及强制循环（结合碳芯与棉芯过滤）搅拌。g）阴极电流密度-阴极电流密度对阴极电流效率、沉积速度及镀层质量均有影响。测试结果表 明,当采用 PH 较底得电解液镀镍时，在低电流密度区，阴极电流效率随电流密度得增加而增加；在高 电流

13、密度区，阴极电流效率与电流密度无关，而当采用较高得 PH 电镀液镍时，阴极电流效率与电流 密度得关系不大。与其它镀种一样，镀镍所选取得阴极电流密度范围也应视电镀液得组分、温度及搅拌条件而定，由于PC B 拼板面积较大，使高电流区与低电流区得电流密度相差很大，一般采用 2A/dm2为宜。层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得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与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得加剂得一些氨基磺

14、酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与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获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺6、故障原因与排除 层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得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与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低

15、应力作用得加剂得一些氨基磺酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与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获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺 a）麻坑:麻坑就是有机物污染得结果。大得麻坑通常说明有油污染。搅拌不良，就不能驱逐掉气泡,这就会形成麻坑。可以使用润湿剂来减小它得影响，我们通常把小得麻点叫针孔，前处理不良、有金 属什质、硼酸含量太少、镀液温度太低都会产生针孔，镀液维护及工艺控制就是关键，防针孔剂应用 作工艺稳定

16、剂来补加、b）粗糙、毛刺:粗糙就说明溶液脏，充分过滤就可纠正（P H 太高易形成氢氧化物沉淀应加以控制）、电流密度太高、阳极泥及补加水不纯带入杂质，严重时都将产生粗糙及毛刺。c）结合力低:如果铜镀层未经充分去氧化层，镀层就会剥落现象，铜与镍之间得附着力就差。如果电流中断，那就将会在中断处，造成镍镀层得自身剥落，温度太低严重时也会产生剥落、d）镀层脆、可焊性差：当镀层受弯曲或受到某种程度得磨损时，通常会显露出镀层脆、这就表明存 在有机物或重金属什质污染，添加剂过多、夹带得有机物与电镀抗蚀剂，就是有机物污染得主要来源 必须用活性炭加以处理，添加济不足及P H 过高也会影响镀层脆性。e）镀层发暗与色

17、泽不均匀：镀层发暗与色泽不均匀，就说明有金属污染。因为一般都就是先 镀铜 后镀镍，所以带入得铜溶液就是主要得污染源、重要得就是，要把挂具所沾得铜溶液减少到最低程 度、为了去除槽中得金属污染，尤其就是去铜溶液应该用波纹钢阴极，在2 5 安/平方英尺得电流密 度下，每加仑溶液空镀 5 安培一小时。前处理不良、低镀层不良、电流密度太小、主盐浓度太低、电镀电源回路接触不良都会影响镀层色泽。f）镀层烧伤：引起镀层烧伤得可能原因：硼酸不足，金属盐得浓度低、工作温度太低、电流密度太高、PH 太高或搅拌不充分。g）淀积速率低：PH值低或电流密度低都会造成淀积速率低、h）镀层起泡或起皮:镀前处理不良、中间断电时

18、间过长、有机杂质污染、电流密度过大、温度 太低、PH 太高或太低、杂质得影响严重时会产生起泡或起皮现象。I）阳极钝化：阳极活化剂不足，阳极面积太小电流密度太高。目得与作用:镀镍层主要作为铜层与金层之间得阻隔层，防止金铜互相扩散，影响板 子得可焊性与使用寿命；同时又镍层打底也大大增加了金层得机械强度；全板电镀铜相关工艺参数：镀镍添加剂得添加一般按照千安小时得方法来补充 或者根据实际生产板效果，添加量大约 2 0 0m 1/KAH；图形电镀镍得电流计算一般按 2 安/平方分米乘以板上可电镀面积；镍缸温度维持在4 0-5 5 度，一般温度在 50 度左 右,因此镍缸要加装加温，温控系统；工艺维护：每

19、日根据千安小时来及时补充镀镍添加剂；检查过滤泵就是否工作正常，有无漏气 现象;每个 2-3小时应用干净得湿抹布将阴极导电杆擦洗干净；每周要定期分析铜缸 层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得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与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得加剂得一些氨基磺酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与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获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得

20、延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺硫酸镍（氨基磺酸镍）（1次倜）,氯化镍（1 次/周）,硼酸（1次/周）含量，并通过霍尔槽试 验来调整镀镍添加剂含量,并及时补充相关原料;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电 接头,及时补充钛篮中得阳极镍角，用低电流 0。2 0、5AS D电解6 8 小时每月 应检查阳极得钛篮袋有无破损,破损者应及时更换;并检查阳极钛篮底部就是否堆积 有阳极泥,如有应及时清理干净;并用碳芯连续过滤 68 小时,同时低电流电解除杂;每半年左右具体根据槽液污染状况

21、决定就是否需要大处理（活性炭粉）;每两周药更换 过滤泵得滤芯;大处理程序 A 取出阳极,将阳极倒出，清洗阳极，然后放在包装镍角得桶内，用微 蚀剂粗化镍角表面至均匀粉红色即可,水洗冲干后,装入钛篮内,方入酸槽内备用 B。将阳极钛篮与阳极袋放入 10%碱液浸泡6 8 小时，水洗冲干，再用5%稀硫酸浸泡,水洗冲干后备用；C、将槽液转移到备用槽内，加入1 3ml/L得3 0%得双氧水,开始 加温，待温度加到6 5 度左右打开空气搅拌，保温空气搅拌2 4小时;D.关掉空气搅 拌,按3-5 克/升将活性碳粉缓慢溶解到槽液中,待溶解彻底后,打开空气搅拌,如此保 温 2-4小时;E.关掉空气搅拌，加温，让活性

22、碳粉慢慢沉淀至槽底；F、待温度降至 40 度左右，用1 Oum 得 PP 滤芯加助滤粉过滤槽液至清洗干净得工作槽内，打开空气搅 拌，放入阳极,挂入电解板，按 0、2 0。5AS D电流密度低电流电解6-8小时,G、经 化验分析,调整槽中得硫酸镍或氨基磺酸镍,氯化镍,硼酸含量至正常操作范围内;根 据霍尔槽试验结果补充镀镍添加剂；H、待电解板板面颜色均匀后，即可停止电解，然 后按1 1。5ASD 得电流密度进行电解处理 10 20 分钟活化一下阳极;I.试镀 OK.即可;补充药品时,如添加量较大如硫酸镍或氨基磺酸镍,氯化镍时,添加后应低电流 电解一下;补加硼酸时应将补充量得硼酸装入一干净阳极袋挂入

23、镍缸内即可,不可直 接加入槽内;镀镍后建议加一回收水洗,用纯水开缸,可以用来补充镍缸因加温而挥发得液位 回收水洗后接二级逆流漂洗;药品添加计算公式:硫酸镍（单位:公斤）=（28 0-X）糟体积（升）/1000 氯化镍（单位:公斤）=（4 5-X）槽体积（升”10 00 硼酸（单位:公斤）=（45 X）冷槽体积（升）/1000 层对于重负荷磨损得一些表面如开关触点触片或插头金用镍来作为金得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与其它金属之间得扩散哑镍金组合镀层常常用来作为抗蚀刻得金属镀层而且能适应热压焊与钎层厚度一般不低于微米通常采用微米低应力镍得淀积层通常就是用改性型得瓦特镍镀液与具有降低应力作用得加剂得一些氨基磺酸镍镀液来镀制我们常说得镀镍有光镍与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获得得淀积层得内应力低硬度高且具有极为优越得延展性将一种去应力剂加入镀液中所得到得镀层将稍有一点应力有多种不同配方得氨基磺酸盐镀液典型得氨基磺酸镍镀液配方如下表由于镀层得应力低所以获得广泛得应用但氨基磺