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Einführung und Fehlerbehebung von Nickel Galvanik auf Leiterplatte
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Einführung und Fehlerbehebung von Nickel Galvanik auf Leiterplatte

Einführung und Fehlerbehebung von Nickel Galvanik auf Leiterplatte

2022-04-29
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Author:pcb

1. Die Rolle und Eigenschaften des Nickelgalvanikprozesses auf Leiterplatte
Vernickelung wird auf Leiterplattes als Substratbeschichtung für Edelmetalle und unedle Metalle, und wird auch häufig als Oberflächenschicht für einige einseitige Druckplatten verwendet. Für einige stark verschlissene Oberflächen, wie Schaltkontakte, Kontakte, oder Stecker gold, Die Verwendung von Nickel als Deckschicht aus Gold kann die Verschleißfestigkeit erheblich verbessern. Bei Verwendung als Barriere, Nickel ist wirksam bei der Verhinderung der Diffusion zwischen Kupfer und anderen Metallen. Dummes Nickel/Goldkombinationsbeschichtungen werden häufig als ätzfeste Metallbeschichtungen verwendet, und kann die Anforderungen des Heißpressschweißens und Lötens erfüllen. Nur Nickel kann als korrosionsbeständige Beschichtung für Ammoniakätzungen ohne Heißpressschweißen verwendet werden. Leiterplattes mit heller Beschichtung sind ebenfalls erforderlich, in der Regel mit hellem Nickel/Vergoldung. Vernickelungsdicke ist im Allgemeinen nicht kleiner als 2.5 Mikron, normalerweise 4-5 Mikron. Die abgeschiedene Schicht aus Low-Stress-Nickel auf der Leiterplatte wird normalerweise mit einem modifizierten Watt-Nickelbad und einigen Sulfamin-Nickelbädern mit spannungsreduzierenden Additiven überzogen. Wir sagen oft, dass die Vernickelung von Leiterplattes includes bright nickel and matt nickel (also known as low stress nickel or semi-bright nickel), die in der Regel eine gleichmäßige und sorgfältige Beschichtung erfordern, geringe Porosität, geringe Spannung und gute Duktilität.

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2. Nickel sulfamate (ammonia nickel)
Nickel sulfamate is widely used as a substrate coating on metallized hole plating and printed plug contacts. Die erhaltene abgeschiedene Schicht hat eine geringe innere Spannung, hohe Härte und ausgezeichnete Duktilität. Fügen Sie dem Bad einen Spannungsentlastungsmittel hinzu und die resultierende Beschichtung wird leicht beansprucht. Es gibt eine Vielzahl von Sulfamatbädern mit verschiedenen Formulierungen. Die typische Nickelsulfamat-Badeformel ist in der folgenden Tabelle dargestellt. Durch die geringe Spannung der Beschichtung, es ist weit verbreitet, aber die Stabilität von Nickelsulfamat ist schlecht, und seine Kosten sind relativ hoch.

3. Modified Watt Nickel (Sulfur Nickel)
Modified Watts Nickel formulation using nickel sulfate, zusammen mit der Zugabe von Nickelbromid oder Nickelchlorid. Durch innere Beanspruchung, Nickelbromid wird hauptsächlich verwendet. Es kann eine halbhelle, leichte innere Belastung, gute Duktilitätsbeschichtung; und diese Beschichtung ist einfach zu aktivieren für nachfolgende Galvanik, und die Kosten sind relativ niedrig.

4. The role of each component of the plating solution:
1) Main salts—nickel sulfamate and nickel sulfate are the main salts in the nickel solution. Nickelsalze liefern hauptsächlich Nickelmetallionen, die für die Vernickelung benötigt werden und spielen auch die Rolle von leitfähigen Salzen. Die Konzentration der Vernickelungslösung variiert leicht mit verschiedenen Lieferanten, und der zulässige Gehalt an Nickelsalz variiert stark. Der hohe Gehalt an Nickelsalz ermöglicht die Verwendung einer höheren Kathodenstromdichte und einer schnellen Abscheiderate, und wird oft für die schnelle dicke Vernickelung verwendet. Allerdings, wenn die Konzentration zu hoch ist, die kathodische Polarisation wird reduziert, die Streuungsfähigkeit wird schlecht sein, und der Durchführungsverlust der Plattierungslösung wird groß sein. Niedriger Nickelsalzgehalt hat eine niedrige Abscheidungsrate, hat aber gute Dispergierbarkeit, und kann feinen Kristall und helle Beschichtung erhalten.
2) Buffer - Boric acid is used as a buffer to maintain the pH value of the nickel plating solution within a certain range. Die Praxis hat bewiesen, dass wenn der PH-Wert der Vernickelungslösung zu niedrig ist, die Effizienz des Kathodenstroms sinkt; wenn der PH-Wert zu hoch ist, Der PH-Wert der Flüssigkeitsschicht nahe der Kathodenoberfläche steigt aufgrund der kontinuierlichen Ausfällung von H2 schnell an, resulting in Ni The formation of (OH)2 colloid and the inclusion of Ni(OH)2 in the coating increase the brittleness of the coating. Zur gleichen Zeit, the adsorption of Ni(OH)2 colloid on the electrode surface will also cause hydrogen bubbles to stay on the electrode surface. Die Porosität der Beschichtung erhöht sich. Borsäure hat nicht nur eine pH-Pufferwirkung, aber er kann die kathodische Polarisation erhöhen, Dadurch wird die Badleistung verbessert und das "Brennen" bei hohen Stromdichten reduziert. Das Vorhandensein von Borsäure ist auch vorteilhaft, um die mechanischen Eigenschaften der Beschichtung zu verbessern.
3) Anode activator—except for sulfate-type nickel plating solutions that use insoluble anodes, Andere Arten von Vernickelungsverfahren verwenden lösliche Anoden. Die Nickelanode wird während des Elektrifizierungsprozesses leicht passiviert. Um die normale Auflösung der Anode zu gewährleisten, Eine bestimmte Menge Anodenaktivator wird der Beschichtungslösung hinzugefügt. Durch Experimente wird festgestellt, dass CI-Chloridion der Aktivator der Nickelanode ist. In der Vernickelungslösung, die Nickelchlorid enthält, Neben dem Hauptsalz und leitfähigem Salz, Nickelchlorid wirkt auch als Anodenaktivator. In der galvanischen Nickellösung, die kein Nickelchlorid enthält oder ihr Gehalt niedrig ist, Eine bestimmte Menge Natriumchlorid sollte entsprechend der tatsächlichen Situation hinzugefügt werden. Nickelbromid oder Nickelchlorid wird auch allgemein als Spannungsentlastungsmittel verwendet, um die innere Spannung der Beschichtung aufrechtzuerhalten und der Beschichtung ein halbhelles Aussehen zu verleihen.
4) Additives - the main component of additives is stress reliever. Die Zugabe von Spannungsentlastungsmittel verbessert die kathodische Polarisation der Beschichtungslösung und reduziert die innere Spannung der Beschichtung. Mit der Änderung der Konzentration des Stressabbaus, die innere Spannung der Beschichtung kann reduziert werden. Wechsel von Zug- zu Druckspannung. Häufig verwendete Additive sind: Naphthalinsulfonsäure, p-Toluolsulfonamid, Saccharin und so weiter. Verglichen mit der Nickelbeschichtung ohne Spannungsentlastung, Das Hinzufügen des Stressabbaus zum Bad führt zu einer gleichmäßigen, feine und halbhelle Beschichtung. Usually the stress relief agent is added by ampere one hour (currently, Die universellen Kombinations-Spezialadditive enthalten Anti-Pinhole-Mittel, etc.).
5) Wetting agent - During the electroplating process, die Entwicklung von Wasserstoff auf der Kathode ist unvermeidlich. Die Entwicklung von Wasserstoff reduziert nicht nur den Kathodenstrom-Wirkungsgrad, aber verursacht auch Nadellöcher in der Beschichtung durch die Retention von Wasserstoffblasen auf der Elektrodenoberfläche. Die Porosität der Vernickelungsschicht ist relativ hoch. Um die Entstehung von Nadellöchern zu reduzieren oder zu verhindern, Eine kleine Menge Benetzungsmittel sollte der Beschichtungslösung zugegeben werden, wie Natriumlaurylsulfat, Natriumdiethylhexylsulfat, n-Octan Es ist ein anionischer oberflächenaktiver Wirkstoff, die auf der Oberfläche der Kathode adsorbiert werden können, so dass die Grenzflächenspannung zwischen Elektrode und Lösung reduziert wird, und der Benetzungskontaktwinkel von Wasserstoffblasen an der Elektrode wird reduziert, so dass die Blasen leicht von der Elektrodenoberfläche entfernt sind, Vermeidung oder Minderung der Bildung von Plating-Pinholes.

5. Maintenance of plating solution
5.1 Temperatur und Unterschiedliche Nickelprozesse verwenden unterschiedliche Badtemperaturen. Der Effekt der Temperaturänderung auf den Vernickelungsprozess ist komplizierter. In der Vernickelungslösung mit höherer Temperatur, Die erhaltene Nickelbeschichtung hat eine geringe innere Spannung und gute Duktilität, und die innere Spannung der Beschichtung wird stabil, wenn die Temperatur auf 50°C erhöht wird. Die allgemeine Betriebstemperatur wird bei 55--60 Grad C beibehalten. Wenn die Temperatur zu hoch ist, die Hydrolyse des Nickelsalzes erfolgt, und das resultierende Nickelhydroxidkolloid behält die kolloidalen Wasserstoffblasen, mit Nadellöchern in der Beschichtung, und gleichzeitig die kathodische Polarisation reduzieren. Daher, Die Arbeitstemperatur ist sehr streng und sollte innerhalb des angegebenen Bereichs kontrolliert werden. In der Praxis, Der Normaltemperaturregler wird verwendet, um die Stabilität seiner Arbeitstemperatur entsprechend dem vom Lieferanten bereitgestellten Temperaturregelwert aufrechtzuerhalten.

5.2-PH-Wert: Praktische Ergebnisse zeigen, dass der PH-Wert des Vernickelelektrolyten einen großen Einfluss auf die Leistung der Beschichtung und des Elektrolyts hat. In der stark säurehaltigen Galvaniklösung mit PHâ­2, keine Ablagerung von metallischem Nickel, Es wird nur leichtes Gas ausgefällt. Allgemein, der pH-Wert des vernickelten Elektrolyten für Leiterplatte wird zwischen 3 und 4 gehalten. Nickelbäder mit höherem pH-Wert haben höhere Dispergierleistung und höhere Kathodenstromeffizienz. Allerdings, wenn der pH-Wert zu hoch ist, Durch die kontinuierliche Ausfällung von Lichtgas aus der Kathode während des Galvanikprozesses, Der pH-Wert der Beschichtung in der Nähe der Kathodenoberfläche steigt schnell an. Pinholes erscheinen in der Beschichtung. Die Einbeziehung von Nickelhydroxid in die Beschichtung erhöht auch die Sprödigkeit der Beschichtung. Vernickelungsbäder mit niedrigerem pH-Wert haben bessere Anodenauflösung, die den Gehalt an Nickelsalzen im Elektrolyt erhöhen kann, Verwendung höherer Stromdichte, dadurch die Produktion zu steigern. Allerdings, wenn der pH-Wert zu niedrig ist, der Temperaturbereich für die Gewinnung heller Beschichtungen wird verengt. Hinzufügen von Nickelkarbonat oder basischem Nickelkarbonat, der pH-Wert steigt; Zugabe von Sulfamsäure oder Schwefelsäure, der pH-Wert sinkt, Überprüfung und Einstellung des pH-Wertes alle vier Stunden während des Arbeitsprozesses.

5.3-Anode-Die herkömmliche Vernickelung von Leiterplatte die derzeit gesehen werden können, verwendet lösliche Anoden, und es ist ziemlich üblich, Titankörbe als Anoden mit eingebauten Nickelecken zu verwenden. Der Vorteil ist, dass die Anodenfläche groß genug gemacht werden kann und sich nicht ändert, und die Anodenwartung ist relativ einfach. Der Titankorb sollte in einen Anodensack aus Polypropylen gelegt werden, um zu verhindern, dass der Anodenschleim in die Beschichtungslösung fällt. Und sollte regelmäßig reinigen und überprüfen, ob die Löcher frei sind. Neue Anodenbeutel sollten vor Gebrauch in kochendem Wasser eingeweicht werden.

5.4 Reinigung —Wenn das Bad organische Kontamination hat, es sollte mit Aktivkohle behandelt werden. Allerdings, this method usually removes a portion of the stress reliever (additive), die aufgefüllt werden müssen. Its treatment process is as follows;
1) Take out the anode, 5ml hinzufügen/l Verunreinigungswasser, heat it (60-80°C) and aerate (gas-stirring) for 2 hours.
2) When there is a lot of organic impurities, zuerst 3-5ml hinzufügen/Lr von 30% Wasserstoffperoxid zur Behandlung, und drei Stunden rühren.
3) Add 3-5g/l Pulveraktivität unter ständigem Rühren, Gasrühren für zwei Stunden fortsetzen, Rühren ausschalten und vier Stunden stehen lassen, Filterpulver hinzufügen und einen Ersatztank verwenden, um den Tank gleichzeitig zu filtern und zu reinigen.
4) Clean and maintain the anode hanger, Verwenden Sie eine mit Nickel überzogene Wellblechplatte als Kathode, und ziehen Sie den Zylinder für 8-12 Stunden bei einer Stromdichte von 0.5-0.1 A/square decimeter (when the plating solution is contaminated with inorganic substances, es wird die Qualität beeinträchtigen. is also often used)
5) Replace the filter element (usually a group of cotton cores and a group of carbon cores are used for continuous filtration in series, and periodic replacement can effectively prolong the large processing time and improve the stability of the plating solution), verschiedene Parameter analysieren und anpassen, und additives Benetzungsmittel hinzufügen Sie können Beschichtungen ausprobieren.
6) Analysis - The plating solution should use the main points of the process regulations specified in the process control, Regelmäßige Analyse der Plattierungslösungskomponenten und des Rumpfzellentests, und führen Sie die Produktionsabteilung, um die Parameter der Plattierungslösung entsprechend den erhaltenen Parametern anzupassen.
7) Stirring - the nickel plating process is the same as other electroplating processes. Der Zweck des Rührens ist, den Massenübertragungsprozess zu beschleunigen, um die Konzentrationsänderung zu reduzieren und die obere Grenze der zulässigen Stromdichte zu erhöhen. Das Rühren der Beschichtungslösung spielt auch eine sehr wichtige Rolle bei der Verringerung oder Verhinderung von Nadellöchern in der Vernickelungsschicht. Weil, während des galvanischen Prozesses, Die Beschichtungsionen in der Nähe der Kathodenoberfläche sind erschöpft, und eine große Menge an Wasserstoff ausfällt, das den pH-Wert erhöht und Nickelhydroxid-Kolloid erzeugt, was zur Retention von Wasserstoffblasen und zur Bildung von Pinholes führt. Das obige Phänomen kann durch Verstärkung des Rührs der Plattierungslösung beseitigt werden. Druckluft, cathode movement and forced circulation (combined with carbon core and cotton core filtration) are commonly used for stirring.
8) Cathode current density - Cathode current density has an effect on cathodic current efficiency, Abscheiderate und Beschichtungsqualität. Die Testergebnisse zeigen, dass Nickel mit einem Elektrolyt mit niedrigerem pH-Wert beschichtet wird, die Kathodenstromeffizienz steigt mit der Zunahme der Stromdichte im Bereich der niedrigen Stromdichte; im Bereich der hohen Stromdichte, Die Kathodenstromeffizienz hat nichts mit der Stromdichte zu tun, Die Kathodenstromeffizienz hat wenig mit der Stromdichte bei höheren pH-Nickellösungen zu tun. Wie andere Plattierungsarten, Der Bereich der Kathodenstromdichte, der für die Vernickelung ausgewählt wird, sollte auch von der Zusammensetzung abhängen, Temperatur und Rührbedingungen der Beschichtungslösung. Die Dichte variiert stark, allgemein 2A/dm2 ist angemessen.

6. Troubleshooting and troubleshooting
1) Makeng: Makeng is the result of organic pollution. Große Hanfgruben deuten normalerweise auf Ölkontamination hin. Schlechte Bewegung löst die Luftblasen nicht aus, die Gruben erzeugt. Benetzungsmittel kann verwendet werden, um seinen Einfluss zu reduzieren. Wir nennen kleine Gruben normalerweise als Nadellöcher. Schlechte Vorbehandlung, schlechte Metallqualität, zu geringer Borsäuregehalt, und zu niedrige Badetemperatur verursacht Nadellöcher. Und Prozesssteuerung ist der Schlüssel, Anti-Pinhole Mittel sollte als Prozessstabilisator hinzugefügt werden.
2) Roughness and burrs: Roughness means that the solution is dirty, and it can be corrected by full filtration (the PH is too high to form hydroxide precipitation and should be controlled). Ist die Stromdichte zu hoch, Der Anodenschleim und das unreine Wasser bringen Verunreinigungen, die Rauheit und Grate in schweren Fällen verursachen.
3) Low bonding force: If the copper coating is not fully deoxidized, die Beschichtung löst sich ab, und die Haftung zwischen Kupfer und Nickel wird schlecht sein. Wenn der Strom unterbrochen wird, Es verursacht, dass sich die Nickelbeschichtung an der unterbrochenen Stelle abzieht, und es wird auch abziehen, wenn die Temperatur zu niedrig ist.
4) The coating is brittle and has poor weldability: when the coating is bent or subjected to a certain degree of wear, die Beschichtung ist in der Regel spröde. Dies zeigt, dass es organische oder Schwermetallbelastungen gibt. Zu viele Zusatzstoffe, Eingeschlossene organische Stoffe und galvanische Resiste sind die Hauptquellen der organischen Verschmutzung. Sie müssen mit Aktivkohle behandelt werden. Unzureichende Zugabe und hoher pH-Wert beeinflussen auch die Sprödigkeit der Beschichtung.
5) The coating is dark and the color is uneven: the coating is dark and the color is uneven, was bedeutet, dass es Metallverschmutzung gibt. Weil Kupfer normalerweise zuerst plattiert und dann vernickelt wird, die eingebrachte Kupferlösung ist die Hauptquelle der Verschmutzung. Es ist wichtig, die Kupferlösung auf dem Bügel auf ein Minimum zu reduzieren. Um Metallverunreinigungen im Tank zu entfernen, insbesondere die Kupferentfernungslösung, Es sollte eine Wellstahlkathode verwendet werden, bei einer Stromdichte von 2 bis 5 Amps/Quadratfuß, 5 Amper pro Gallone Lösung für eine Stunde. Schlechte Vorbehandlung, schlechte Beschichtung, zu geringe Stromdichte, zu niedrige Hauptsalzkonzentration, Schlechter Kontakt des galvanischen Stromkreises beeinflusst die Farbe der Beschichtung.
6) Coating burn: Possible causes of coating burn: insufficient boric acid, geringe Konzentration von Metallsalz, zu niedrige Betriebstemperatur, zu hohe Stromdichte, zu hoher PH oder unzureichendes Rühren.
7) Low deposition rate: Low PH value or low current density will cause low deposition rate.
8) Blistering or peeling of the coating layer: poor pre-plating treatment, zu lange Unterbrechungszeit, Verunreinigung durch organische Verunreinigungen, übermäßige Stromdichte, zu niedrige Temperatur, zu hoher oder zu niedriger PH, und ernster Einfluss von Verunreinigungen verursacht Blasenbildung oder Peeling Phänomen.
9) Anode passivation: The anode activator is insufficient, die Anodenfläche ist zu klein, und die Stromdichte ist zu hoch auf Leiterplatte.