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Introducción y solución de problemas del recubrimiento de níquel en PCB
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Introducción y solución de problemas del recubrimiento de níquel en PCB

Introducción y solución de problemas del recubrimiento de níquel en PCB

2022-04-29
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Author:pcb

1.. Función y características del proceso de galvanoplastia de níquel en galvanoplastia PCB Board
Niquelado para PCB BoardS como recubrimiento básico de metales nobles y comunes, También se utiliza a menudo como capa superficial de algunos PCB de un solo lado. Para algunas superficies severamente desgastadas, Por ejemplo, cambiar contacto, Enlace, Segin, El uso de níquel como capa de respaldo de oro puede mejorar en gran medida la resistencia al desgaste. Cuando se utiliza como barrera, El níquel puede prevenir eficazmente la difusión entre cobre y otros metales. Níquel tonto/Los recubrimientos compuestos de oro se utilizan generalmente como recubrimientos metálicos resistentes a la corrosión, Y puede satisfacer los requisitos de soldadura y soldadura en caliente. Sólo el níquel se puede utilizar como recubrimiento resistente a la corrosión para el grabado de amino sin soldadura en caliente. PCB BoardTambién se requiere un recubrimiento brillante de acero inoxidable, Generalmente níquel brillante/Chapado en oro. El espesor del recubrimiento de níquel no suele ser inferior a 2..5.... micrones, Generalmente 4. - 5 micrones. Los depósitos de níquel de bajo estrés en PCB suelen estar recubiertos con ranuras de níquel Watts modificadas y algunas ranuras de níquel carbamato con aditivos de reducción de estrés. A menudo decimos galvanoplastia de níquel PCB Boards includes bright nickel and matt nickel (also known as low stress nickel or semi-bright nickel), A menudo se requiere un recubrimiento uniforme y detallado, Baja porosidad, Bajo estrés y buena ductilidad.

PCB Board

2. Nickel sulfamate (ammonia nickel)
Nickel sulfamate is widely used as a substrate coating on metallized hole plating and printed plug contacts. La capa sedimentaria obtenida tiene un bajo estrés interno, Alta dureza y buena ductilidad. La adición de un agente de alivio del estrés a la solución de recubrimiento causará un ligero estrés en el recubrimiento resultante.. Baño de carbamato con varias formulaciones. Las formulaciones típicas de baño de níquel sulfamato se muestran en la siguiente tabla. Debido al bajo estrés del recubrimiento, Se utiliza ampliamente, Sin embargo, la estabilidad del sulfamato de níquel es pobre., Costo relativamente alto.

3. Modified Watt Nickel (Sulfur Nickel)
Modified Watts Nickel formulation using nickel sulfate, Adición simultánea de bromuro de níquel o cloruro de níquel. Debido al estrés interno, Uso principal de bromuro de níquel. Puede producir semibrillante, Tensión interna leve, Buen recubrimiento dúctil; El recubrimiento es fácil de activar para galvanoplastia posterior, Y el costo es relativamente bajo.

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. La sal de níquel proporciona principalmente los iones metálicos de níquel necesarios para el recubrimiento de níquel, y también actúa como sal conductora.. La concentración de la solución de recubrimiento de níquel varía ligeramente de un proveedor a otro, El contenido permisible de sal de níquel varía considerablemente. El alto contenido de sal de níquel permite una mayor densidad de corriente catódica y una tasa de deposición rápida, Se utiliza generalmente para el recubrimiento de níquel grueso de alta velocidad. Sin embargo,, Si la concentración es demasiado alta, La polarización catódica disminuirá, Escasa capacidad de dispersión, Además, la pérdida de ejecución del baño es muy grande.. Bajo contenido de sal de níquel y baja tasa de deposición, Pero tiene una buena capacidad de dispersión, Y puede obtener un recubrimiento transparente.
2) Buffer - Boric acid is used as a buffer to maintain the pH value of the nickel plating solution within a certain range. La práctica demuestra que cuando el pH del baño de níquel es demasiado bajo, Disminución de la eficiencia de la corriente catódica; Cuando el pH es demasiado alto, Debido a la precipitación continua de H2, el pH de la capa líquida cerca de la superficie del cátodo aumentará rápidamente., 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. Al mismo tiempo, the adsorption of Ni(OH)2 colloid on the electrode surface will also cause hydrogen bubbles to stay on the electrode surface. Aumento de la porosidad del recubrimiento. El ácido bórico no sólo tiene un efecto tampón de pH, Pero puede aumentar la polarización catódica, Por lo tanto, se puede mejorar el rendimiento del baño y reducir la "combustión" en alta densidad de corriente.. La presencia de ácido bórico también es beneficiosa para mejorar las propiedades mecánicas del recubrimiento..
3) Anode activator—except for sulfate-type nickel plating solutions that use insoluble anodes, Otros tipos de procesos de recubrimiento de níquel utilizan ánodos solubles. El ánodo de níquel es fácil de pasivar en el proceso de electrificación. Para garantizar la disolución normal del ánodo, A ñadir una cierta cantidad de activador de ánodo al baño de galvanoplastia. Se encontró que el Ion cloruro era el activador del ánodo de níquel.. En solución de recubrimiento de níquel que contiene cloruro de níquel, Excepto la sal principal y la sal conductora, El cloruro de níquel también se puede utilizar como activador anódico. En una solución de galvanoplastia de níquel libre de cloruro de níquel o de bajo contenido, Se debe a ñadir una cierta cantidad de cloruro de sodio de acuerdo con la situación real.. El bromuro de níquel o el cloruro de níquel también se utilizan comúnmente como agentes de alivio del estrés para mantener el estrés interno de los recubrimientos y dar una apariencia semibrillante a los recubrimientos..
4) Additives - the main component of additives is stress reliever. La adición de un agente de alivio del estrés mejoró la polarización catódica del baño y redujo el estrés interno del recubrimiento.. Con el cambio de la concentración del agente liberador de estrés, Puede reducir el estrés interno del recubrimiento. Variación del esfuerzo de tracción al esfuerzo de compresión. Los aditivos comunes son: ácido naftalenosulfónico, Sulfonamida de P - Tolueno, Sacarina, Etc... En comparación con el recubrimiento de níquel sin dispositivo de alivio del estrés, La adición de un eliminador de estrés al baño producirá un, Recubrimiento fino y semibrillante. Usually the stress relief agent is added by ampere one hour (currently, Aditivos especiales para combinaciones de uso general, incluidos los agentes antiagujeros, etc.).
5) Wetting agent - During the electroplating process, La evolución del hidrógeno en el cátodo es inevitable. La precipitación de hidrógeno no sólo reduce la eficiencia de la corriente catódica, Sin embargo, debido a que las burbujas de hidrógeno permanecen en la superficie del electrodo, los agujeros de alfiler aparecen en el recubrimiento.. La porosidad del recubrimiento de níquel es relativamente alta. Para reducir o prevenir la formación de agujeros, Se debe a ñadir una pequeña cantidad de agente humectante al baño de recubrimiento., Como laurilsulfato de sodio, Sulfato de dietilhexilo sódico, El n - octano es un tensioactivo aniónico, Puede adsorbirse en la superficie del cátodo, Por lo tanto, la tensión Interfacial entre el electrodo y la solución se reduce., Reducción del ángulo de contacto de humectación de la burbuja de hidrógeno en el electrodo, Por lo tanto, las burbujas de aire se alejan fácilmente de la superficie del electrodo., Prevenir o reducir la producción de orificios de galvanoplastia.

5. Maintenance of plating solution
5.1 temperatura - diferentes temperaturas de baño para diferentes procesos de níquel. El efecto del cambio de temperatura en el proceso de recubrimiento de níquel es más complejo.. En solución de níquel a alta temperatura, El recubrimiento de níquel tiene baja tensión interna y buena ductilidad., Cuando la temperatura aumenta a 50 °C, el esfuerzo interno del recubrimiento se estabiliza. Temperatura de funcionamiento general 55 - 60 grados Celsius. Si la temperatura es demasiado alta, La sal de níquel se hidrolizará, Los coloides de hidróxido de níquel resultantes mantendrán las burbujas de hidrógeno coloidal, Causa agujeros en el recubrimiento, Reducción simultánea de la polarización catódica. Por consiguiente,, La temperatura de funcionamiento es muy estricta y debe controlarse dentro de los límites especificados.. En el trabajo práctico, El controlador de temperatura normal se utiliza para mantener la estabilidad de la temperatura de funcionamiento de acuerdo con los valores de control de temperatura proporcionados por el proveedor..

5.2 PH - los resultados reales muestran que el pH del electrolito de níquel tiene una gran influencia en las propiedades del recubrimiento y el electrolito. En una solución de galvanoplastia ácida fuerte con pH 2, No hay depósito de níquel metálico, Sólo precipitación de gas ligero. Normalmente, PH del electrolito de níquel PCB Board Mantener entre 3 y 4. El baño de níquel con un pH más alto tiene una mayor capacidad de dispersión y una mayor eficiencia de la corriente catódica.. Sin embargo,, Cuando el pH es demasiado alto, Debido a la continua precipitación de gas ligero en el cátodo durante el proceso de galvanoplastia, El pH del recubrimiento cerca de la superficie del cátodo aumenta rápidamente. Agujeros en el recubrimiento. El hidróxido de níquel en el recubrimiento también aumenta la fragilidad del recubrimiento.. La solución de recubrimiento de níquel con un pH más bajo tiene una mejor solubilidad anódica, Puede aumentar el contenido de sal de níquel en el electrolito., Permitir una mayor densidad de corriente, Para mejorar la producción. Sin embargo,, Si el pH es demasiado bajo, El rango de temperatura para obtener un recubrimiento brillante se reducirá. Adición de carbonato de níquel o carbonato básico de níquel, Aumento del pH; Añadir ácido aminosulfónico o ácido sulfúrico, Disminución del pH, Comprobar y ajustar el pH cada cuatro horas durante el trabajo.

5.3 ánodo - recubrimiento convencional de níquel PCB Board Se puede ver que el ánodo soluble se utiliza actualmente, La cesta de titanio se utiliza generalmente como ánodo con ángulo de níquel incorporado. La ventaja es que el área del ánodo puede ser lo suficientemente grande como para no cambiar, El mantenimiento del ánodo es relativamente simple. La cesta de titanio debe colocarse en una bolsa de ánodo hecha de polipropileno para evitar que el lodo de ánodo caiga en el baño.. Los agujeros deben limpiarse e inspeccionarse periódicamente para ver si están limpios.. La nueva bolsa de ánodo debe sumergirse en agua hirviendo antes de su uso..

5.4 purificación - cuando el baño está contaminado orgánicamente, Debe tratarse con carbón activado. Sin embargo,, this method usually removes a portion of the stress reliever (additive), Debe complementarse. Its treatment process is as follows;
1) Take out the anode, Añadir 5 ml/L agua de eliminación de impurezas, heat it (60-80°C) and aerate (gas-stirring) for 2 hours.
2) When there is a lot of organic impurities, Añadir primero 3 - 5 ml/LR del 30% de peróxido de hidrógeno utilizado para el tratamiento, Agitar durante 3 horas.
3) Add 3-5g/Actividad del polvo bajo agitación continua, Continuar la mezcla de gas durante 2 horas, Cerrar la mezcla y Dejar reposar durante 4 horas, Añadir polvo filtrante y utilizar tanques de reserva para filtrar y limpiar.
4) Clean and maintain the anode hanger, Usar una placa de hierro corrugado recubierta de níquel como cátodo, Cuando la densidad de corriente es 0, arrastre el cilindro durante 8 - 12 horas..5 - 0.1 a/square decimeter (when the plating solution is contaminated with inorganic substances, Esto afecta a la calidad. 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), Análisis y ajuste de diversos parámetros, Y a ñadir un agente humectante aditivo, usted puede tratar de galvanizar.
6) Analysis - The plating solution should use the main points of the process regulations specified in the process control, Análisis periódico de la composición de la solución de recubrimiento y ensayo del tanque Hull, Y guiar al Departamento de producción para ajustar los parámetros del baño de acuerdo con los parámetros obtenidos.
7) Stirring - the nickel plating process is the same as other electroplating processes. El objetivo de la agitación es acelerar el proceso de transferencia de masa para reducir el cambio de concentración y aumentar el límite superior de la densidad de corriente permitida.. La solución de recubrimiento de agitación también desempeña un papel importante en la reducción o prevención del agujero de la aguja en el recubrimiento de níquel.. Porque, En el proceso de galvanoplastia, Los iones de galvanoplastia cerca de la superficie del cátodo se agotan, Precipitar una gran cantidad de hidrógeno, Esto aumenta el pH y produce coloides de hidróxido de níquel, Causa la retención de burbujas de hidrógeno y la formación de Poros. Estos fenómenos pueden eliminarse mediante el fortalecimiento de la agitación del baño de recubrimiento.. Aire comprimido, 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, Velocidad de deposición y calidad del recubrimiento. Los resultados experimentales muestran que cuando el electrolito de bajo pH se utiliza para el recubrimiento de níquel, En la región de baja densidad de corriente, la eficiencia de la corriente catódica aumenta con el aumento de la densidad de corriente. En la región de alta densidad de corriente, La eficiencia de la corriente catódica es independiente de la densidad de corriente, La relación entre la eficiencia de la corriente catódica y la densidad de corriente no es obvia en la solución de recubrimiento de níquel de alto Ph.. Al igual que otros tipos de galvanoplastia, El rango de densidad de corriente catódica elegido para el recubrimiento de níquel también debe depender de la composición, Temperatura del baño y condiciones de agitación. Gran cambio de densidad, General 2a/Dm2 es apropiado.

6. Troubleshooting and troubleshooting
1) Makeng: Makeng is the result of organic pollution. Los pozos de cannabis suelen indicar contaminación por petróleo. No se puede eliminar la burbuja de aire debido a la agitación deficiente, Esto crea hoyos. Los agentes humectantes pueden utilizarse para reducir sus efectos. Normalmente llamamos a un agujero de alfiler.. Mal pretratamiento, Mala calidad del metal, Demasiado poco ácido bórico, La temperatura de la ranura demasiado baja puede causar agujeros. El control de procesos es la clave, Se debe a ñadir un agente antiagujero como estabilizador del proceso.
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). Si la densidad de corriente es demasiado alta, El lodo de ánodo y el agua impura traen impurezas, En casos graves puede causar rugosidad y Burr.
3) Low bonding force: If the copper coating is not fully deoxidized, El recubrimiento se cae, La adherencia entre cobre y níquel es pobre.. Si la corriente se interrumpe, Esto dará lugar a la descamación del recubrimiento de níquel en el punto de interrupción, También se cae cuando la temperatura es demasiado baja..
4) The coating is brittle and has poor weldability: when the coating is bent or subjected to a certain degree of wear, El recubrimiento suele ser frágil. Esto indica la presencia de contaminación orgánica o de metales pesados. Exceso de aditivos, La inclusión de compuestos orgánicos y la resistencia a la galvanoplastia son las principales fuentes de contaminación orgánica. Debe tratarse con carbón activado. La adición insuficiente y el alto pH también pueden afectar la fragilidad del recubrimiento..
5) The coating is dark and the color is uneven: the coating is dark and the color is uneven, Lo que significa que hay contaminación metálica. Porque por lo general el cobre primero, luego el níquel, La solución de cobre es la principal fuente de contaminación. Es importante reducir al mínimo la solución de cobre en la percha. Para eliminar la contaminación metálica en los tanques de almacenamiento, Especialmente la solución de eliminación de cobre, Se utilizarán cátodos de Acero corrugado, A una densidad de corriente de 2 a 5 amperios/Pies cuadrados, 5 amperios por galón durante 1 hora. Mal pretratamiento, Baja diferencia de recubrimiento, Baja densidad de corriente, Baja concentración de sal principal, El mal contacto del Circuito de alimentación de galvanoplastia puede afectar el color del recubrimiento.
6) Coating burn: Possible causes of coating burn: insufficient boric acid, Sales metálicas de baja concentración, Temperatura de funcionamiento demasiado baja, Alta densidad de corriente, PH demasiado alto o agitación insuficiente.
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, Tiempo de interrupción demasiado largo, Contaminación por impurezas orgánicas, Densidad de corriente excesiva, Baja temperatura, PH demasiado alto o demasiado bajo, Los efectos graves de las impurezas pueden causar ampollas o descamación.
9) Anode passivation: The anode activator is insufficient, El área de ánodo es demasiado pequeña, Densidad de corriente demasiado alta PCB Board.