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Introduzione e risoluzione dei problemi di galvanizzazione del nichel sulla scheda PCB
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Introduzione e risoluzione dei problemi di galvanizzazione del nichel sulla scheda PCB

Introduzione e risoluzione dei problemi di galvanizzazione del nichel sulla scheda PCB

2022-04-29
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Author:pcb

1. Il ruolo e le caratteristiche del processo di galvanizzazione del nichel su Scheda PCB
La nichelatura è utilizzata su Scheda PCBs come rivestimento di substrato per metalli preziosi e metalli comuni, ed è anche comunemente usato come strato superficiale per alcune schede stampate unilaterali. Per alcune superfici fortemente usurate, come contatti di commutazione, contatti, o spina oro, L'uso del nichel come strato di supporto dell'oro può migliorare notevolmente la resistenza all'usura. Quando utilizzato come barriera, Il nichel è efficace nel prevenire la diffusione tra rame e altri metalli. Stupido nichel/I rivestimenti combinati oro sono spesso utilizzati come rivestimenti metallici resistenti all'incisione, e può soddisfare i requisiti della saldatura a caldo-pressa e brasatura. Solo il nichel può essere utilizzato come rivestimento resistente alla corrosione per incisioni a base di ammoniaca senza saldatura a caldo. Scheda PCBs con placcatura luminosa sono anche richiesti, di solito con nichel brillante/placcatura in oro. Lo spessore della nichelatura è generalmente non inferiore a 2.5 micron, di solito 4-5 micron. Lo strato depositato di nichel a bassa sollecitazione sul PCB è solitamente placcato con un bagno di nichel modificato Watts e alcuni bagni di nichel solfamato con additivi che riducono lo stress. Spesso diciamo che la nichelatura di Scheda PCBs includes bright nickel and matt nickel (also known as low stress nickel or semi-bright nickel), che di solito richiedono una placcatura uniforme e meticolosa, bassa porosità, bassa tensione e buona duttilità.

Scheda PCB

2. Solfamato di nichel (nichel ammoniaca)

Il solfammato di nichel è ampiamente usato come rivestimento del substrato sulla placcatura del foro metallizzato e sui contatti stampati della spina. Lo strato depositato ottenuto ha basso stress interno, elevata durezza e ottima duttilità. Aggiungere un sollievo dallo stress al bagno e il rivestimento risultante sarà leggermente stressato. Ci sono una varietà di bagni di solfammato con formulazioni diverse. La tipica formula del bagno di solfammato di nichel è mostrata nella tabella sottostante. A causa della bassa sollecitazione del rivestimento, è ampiamente usato, ma la stabilità del solfammato di nichel è scarsa, e il suo costo è relativamente alto.


3.Nichel Watt modificato (Nichel di zolfo)

Watt modificati Formulazione di nichel utilizzando solfato di nichel, insieme all'aggiunta di bromuro di nichel o cloruro di nichel. A causa di stress interno, bromuro di nichel è utilizzato principalmente. Può produrre un semi-luminoso, leggero stress interno, buona duttilità; e questo rivestimento è facile da attivare per la successiva galvanizzazione, e il costo è relativamente basso.


4. Il ruolo di ogni componente della soluzione di placcatura:

1) I sali principali del solfammato di nichel e del solfato di nichel sono i sali principali nella soluzione di nichel. I sali di nichel forniscono principalmente ioni metallici di nichel necessari per la nichelatura e svolgono anche il ruolo di sali conduttivi. La concentrazione della soluzione di nichelatura varia leggermente con i diversi fornitori, e il contenuto ammissibile di sale di nichel varia notevolmente. L'alto contenuto di sale di nichel consente l'uso di una maggiore densità di corrente catodica e di un tasso di deposizione veloce, ed è spesso usato per nichelatura spessa ad alta velocità. Tuttavia, se la concentrazione è troppo alta, la polarizzazione catodica sarà ridotta, la capacità di dispersione sarà scarsa, e la perdita di esecuzione della soluzione di placcatura sarà grande. Il basso contenuto di sale di nichel ha un basso tasso di deposizione, ma ha una buona capacità di dispersione, e può ottenere cristallo fine e rivestimento luminoso.

2) Buffer - L'acido borico è usato come tampone per mantenere il valore pH della soluzione di nichelatura entro un certo intervallo. La pratica ha dimostrato che quando il valore PH della soluzione di nichelatura è troppo basso, l'efficienza della corrente catodica diminuirà; quando il valore PH è troppo alto, il valore PH dello strato liquido vicino alla superficie del catodo aumenterà rapidamente a causa della precipitazione continua di H2, La formazione di colloide (OH)2 e l'inclusione di Ni(OH)2 nel rivestimento aumentano la fragilità del rivestimento. Allo stesso tempo, L'adsorbimento del colloide Ni(OH)2 sulla superficie dell'elettrodo causerà anche bolle di idrogeno a rimanere sulla superficie dell'elettrodo. La porosità del rivestimento aumenta. Non solo l'acido borico ha un effetto tampone del pH, ma può aumentare la polarizzazione catodica, migliorando così le prestazioni del bagno e riducendo la "combustione" ad alte densità di corrente. La presenza di acido borico è utile anche per migliorare le proprietà meccaniche del rivestimento.
3)Attivatore anodo—eccetto le soluzioni di nichelatura tipo solfato che utilizzano anodi insolubili, altri tipi di processi di nichelatura utilizzano anodi solubili. L'anodo di nichel è facilmente passivato durante il processo di elettrificazione. Al fine di garantire la normale dissoluzione dell'anodo, una certa quantità di attivatore anodico viene aggiunta alla soluzione di placcatura. Si è scoperto attraverso esperimenti che lo ione del cloruro di CI è l'attivatore dell'anodo del nichel. Nella soluzione di nichelatura contenente cloruro di nichel, oltre ad essere il sale principale e il sale conduttivo, Il cloruro di nichel agisce anche come attivatore di anodi. Nella soluzione galvanica di nichel che non contiene cloruro di nichel o il suo contenuto è basso, una certa quantità di cloruro di sodio deve essere aggiunta a seconda della situazione reale. Il bromuro di nichel o il cloruro di nichel è anche comunemente usato come sollievo dallo stress per mantenere lo stress interno del rivestimento e dare al rivestimento un aspetto semi-luminoso.
4) Additivi - il componente principale degli additivi è il sollievo dallo stress. L'aggiunta di stress relief migliora la polarizzazione catodica della soluzione di placcatura e riduce lo stress interno del rivestimento. Con il cambiamento della concentrazione del sollievo dallo stress, lo stress interno del rivestimento può essere ridotto. Passaggio da sforzo di trazione a sforzo di compressione. Gli additivi comunemente usati sono: acido solfonico naftalene, p-toluensulfonamide, saccarina e così via. Rispetto al rivestimento di nichel senza lo stress relief, L'aggiunta dello stress alleviante al bagno si tradurrà in un uniforme, rivestimento fine e semiluminoso. Solitamente l'agente antistress viene aggiunto per ampere un'ora (attualmente, gli additivi speciali per uso generale comprendono agenti anti-foro, ecc.).
5) Bagnante agente - Durante il processo di galvanizzazione, l'evoluzione dell'idrogeno sul catodo è inevitabile. L'evoluzione dell'idrogeno non solo riduce l'efficienza della corrente catodica, ma provoca anche fori di spillo nel rivestimento a causa della ritenzione di bolle di idrogeno sulla superficie dell'elettrodo. La porosità dello strato di nichelatura è relativamente alta. Al fine di ridurre o prevenire la generazione di fori di spillo, una piccola quantità di agente bagnante deve essere aggiunta alla soluzione di placcatura, come sodio lauril solfato, solfato di dietilessile di sodio, n-ottano È un principio attivo anionico di superficie, che può essere adsorbito sulla superficie del catodo, in modo che la tensione interfacciale tra l'elettrodo e la soluzione sia ridotta, e l'angolo di contatto bagnato delle bolle di idrogeno sull'elettrodo è ridotto, in modo che le bolle siano facilmente lontane dalla superficie dell'elettrodo, prevenire o mitigare la generazione di fori di placcatura.

5. Manutenzione della soluzione di placcatura

5.1 Temperatura - Diversi processi di nichel utilizzano diverse temperature del bagno. L'effetto del cambiamento di temperatura sul processo di nichelatura è più complicato. Nella soluzione di nichelatura con temperatura più elevata, Il rivestimento in nichel ottenuto ha bassa tensione interna e buona duttilità, e lo stress interno del rivestimento diventa stabile quando la temperatura è aumentata a 50°C. La temperatura di funzionamento generale è mantenuta a 55--60 gradi C. Se la temperatura è troppo alta, si verificherà l'idrolisi del sale di nichel, e il colloide risultante dell'idrossido di nichel manterrà le bolle colloidali di idrogeno, con conseguente foro di spillo nel rivestimento, e allo stesso tempo riducendo la polarizzazione catodica. Pertanto, la temperatura di lavoro è molto rigorosa e dovrebbe essere controllata entro l'intervallo specificato. Nel lavoro reale, il regolatore di temperatura normale è utilizzato per mantenere la stabilità della sua temperatura di lavoro secondo il valore di controllo della temperatura fornito dal fornitore.

5.2 valore PH - risultati pratici dimostrano che il valore PH dell'elettrolita nichelato ha una grande influenza sulle prestazioni del rivestimento e dell'elettrolita. Nella forte soluzione di galvanizzazione acida con PHâ¤2, non vi è deposizione di nichel metallico, precipitato solo gas leggero. Generalmente, il valore pH dell'elettrolita nichelato per Scheda PCB è mantenuto tra 3 e 4. I bagni di nichel con pH più alto hanno maggiore potenza di dispersione e maggiore efficienza della corrente catodica. Tuttavia, quando il pH è troppo alto, a causa della continua precipitazione di gas leggero proveniente dal catodo durante il processo di galvanizzazione, il valore pH del rivestimento vicino alla superficie del catodo aumenta rapidamente. Pinholes appaiono nel rivestimento. L'inclusione di idrossido di nichel nel rivestimento aumenterà anche la fragilità del rivestimento. I bagni di nichelatura con pH più basso hanno una migliore dissoluzione dell'anodo, che può aumentare il contenuto di sali di nichel nell'elettrolita, che consente di utilizzare una maggiore densità di corrente, migliorando così la produzione. Tuttavia, se il pH è troppo basso, l'intervallo di temperatura per ottenere rivestimenti luminosi sarà ristretto. Aggiunta di carbonato di nichel o di carbonato di nichel basico, il valore del pH aumenta; aggiunta di acido solfammico o acido solforico, il valore pH diminuisce, controllare e regolare il valore del pH ogni quattro ore durante il processo di lavorazione.

5.Anodo 3 - La nichelatura convenzionale di Scheda PCB che può essere visto attualmente utilizza anodi solubili, ed è abbastanza comune usare cesti in titanio come anodi con angoli di nichel incorporati. Il vantaggio è che l'area dell'anodo può essere resa abbastanza grande e non cambia, e la manutenzione dell'anodo è relativamente semplice. Il cesto di titanio deve essere posizionato in un sacchetto anodico in materiale polipropilene per evitare che la melma anodica cada nella soluzione di placcatura. E dovrebbe pulire regolarmente e controllare se i fori sono liberi. I sacchetti nuovi dell'anodo devono essere immersi in acqua bollente prima dell'uso.

5.4 Purificazione€”Quando il bagno ha contaminazione organica, deve essere trattato con carbone attivo. Tuttavia, Questo metodo di solito rimuove una porzione dello stress relief (additivo), che devono essere ricostituiti. Il suo processo di trattamento è il seguente;

1) Estrarre l'anodo, aggiungere 5ml/l di acqua per rimuovere le impurità, riscaldarlo (60-80°C) e aerare (gas-mescolando) per 2 ore.

2) Quando ci sono molte impurità organiche, aggiungere 3-5ml/lr di 30% di perossido di idrogeno per il trattamento, e mescolare per 3 ore.

3) Add 3-5g/l attività polverizzata in costante agitazione, continuare a mescolare il gas per 2 ore, Spegnere la mescolanza e lasciare riposare per 4 ore, aggiungere polvere filtrante e utilizzare un serbatoio di riserva per filtrare e pulire il serbatoio allo stesso tempo.

4) Pulire e mantenere l'anodo hanger, utilizzare un piatto di ferro ondulato placcato con nichel come catodo, e trasferire il cilindro per 8-12 ore ad una densità di corrente di 0.5-0.1 A/square decimeter (quando la soluzione di placcatura è contaminata da sostanze inorganiche, influenza la qualità.

5) Sostituire l'elemento filtrante (solitamente un gruppo di nuclei di cotone e un gruppo di nuclei di carbonio sono utilizzati per la filtrazione continua in serie e la sostituzione periodica può prolungare efficacemente il grande tempo di lavorazione e migliorare la stabilità della soluzione di placcatura), analizzare e regolare vari parametri, Puoi provare la placcatura e aggiungere l'agente bagnante additivo.

6) Analisi - La soluzione di placcatura dovrebbe utilizzare i punti principali delle normative di processo specificate nel controllo di processo, analizzare regolarmente i componenti della soluzione di placcatura e la prova della cella dello scafo, e guidare il reparto produttivo per regolare i parametri della soluzione di placcatura in base ai parametri ottenuti.
7) Mescolare - il processo di nichelatura è lo stesso di altri processi di galvanizzazione. Lo scopo della miscelazione è di accelerare il processo di trasferimento di massa per ridurre il cambiamento di concentrazione e aumentare il limite superiore della densità di corrente ammissibile. Mescolare la soluzione di placcatura ha anche un ruolo molto importante nella riduzione o prevenzione dei fori di spillatura nello strato di nichelatura. Perché, durante il processo di galvanizzazione, gli ioni di placcatura vicino alla superficie del catodo sono esauriti, e una grande quantità di idrogeno è precipitata, che aumenta il valore pH e produce nichel idrossido colloide, con conseguente ritenzione di bolle di idrogeno e generazione di fori di spillo. Il fenomeno di cui sopra può essere eliminato rafforzando la mescolanza della soluzione di placcatura. Aria compressa,

Il movimento del catodo e la circolazione forzata (combinati con il nucleo di carbonio e la filtrazione del nucleo di cotone) sono comunemente usati per mescolare.

8) Densità di corrente catodica - La densità di corrente catodica ha un effetto sull'efficienza della corrente catodica, tasso di deposizione e qualità del rivestimento. I risultati del test mostrano che quando il nichel è placcato con un elettrolita con un pH inferiore, l'efficienza della corrente catodica aumenta con l'aumento della densità di corrente nella regione a bassa densità di corrente; nella regione ad alta densità di corrente, L'efficienza della corrente catodica non ha nulla a che fare con la densità di corrente, L'efficienza della corrente catodica ha poco a che fare con la densità di corrente alle soluzioni di nichelatura a pH più elevato. Come altre specie di placcatura, la gamma di densità di corrente catodica selezionata per la nichelatura dovrebbe dipendere anche dalla composizione, temperatura e condizioni di agitazione della soluzione di placcatura. La densità varia notevolmente, in generale 2A/dm2 è appropriato.


6.Risoluzione dei problemi e risoluzione dei problemi

1) Fare: Fare è il risultato di inquinamento organico. Grandi pozzi di canapa di solito indicano contaminazione da olio. Scarsa agitazione non riesce a rimuovere le bolle d'aria, che crea pozzi. L'agente bagnante può essere utilizzato per ridurre la sua influenza. Di solito chiamiamo piccoli pozzi come fori di spillo. Scarso pretrattamento, scarsa qualità del metallo, contenuto troppo basso di acido borico, e la temperatura del bagno troppo bassa causerà buchi di spillo. E il controllo dei processi è la chiave, L'agente anti-foro dovrebbe essere aggiunto come stabilizzatore di processo.

2) Rugosità e sbavature: rugosità significa che la soluzione è sporca e può essere corretta dalla filtrazione completa (il PH è troppo alto per formare precipitazione di idrossido e dovrebbe essere controllato). Se la densità di corrente è troppo alta, la melma anodica e l'acqua impura porteranno in impurità, che causerà rugosità e sbavature in casi gravi.
3) Bassa forza di legame: Se il rivestimento di rame non è completamente deossidato, il rivestimento si stacca, e l'adesione tra rame e nichel sarà scarsa. Se la corrente viene interrotta, causerà la rimozione del rivestimento di nichel nel luogo interrotto, e si stacca anche quando la temperatura è troppo bassa.
4) Il rivestimento è fragile e ha scarsa saldabilità: quando il rivestimento è piegato o sottoposto a un certo grado di usura, il rivestimento è solitamente fragile. Ciò dimostra che c'è inquinamento organico o da metalli pesanti. Troppi additivi, Le sostanze organiche entrate e le resistenze galvaniche sono le principali fonti di inquinamento organico. Devono essere trattati con carbone attivo. L'aggiunta insufficiente e l'alto pH influenzeranno anche la fragilità del rivestimento.
5) Il rivestimento è scuro e il colore è irregolare: il rivestimento è scuro e il colore è irregolare, che significa che c'è inquinamento da metalli. Perché il rame è solitamente placcato prima e poi il nichel è placcato, la soluzione di rame introdotta è la principale fonte di inquinamento. È importante ridurre al minimo la soluzione di rame sul gancio. Per rimuovere la contaminazione metallica nel serbatoio, in particolare la soluzione di rimozione del rame, deve essere utilizzato un catodo d'acciaio ondulato, ad una densità di corrente da 2 a 5 ampere/piede quadrato, 5 ampere per gallone di soluzione per un'ora. Scarso pretrattamento, scarso rivestimento basso, densità di corrente troppo bassa, concentrazione salina principale troppo bassa, Il cattivo contatto del circuito di potenza galvanizzante influenzerà il colore del rivestimento.
6) Bruciatura del rivestimento: Possibili cause di bruciatura del rivestimento: insufficient boric acid, bassa concentrazione di sale metallico, temperatura di lavoro troppo bassa, densità di corrente troppo elevata, PH troppo alto o agitazione insufficiente.

7) Tasso basso di deposizione: Il valore basso di PH o la densità bassa di corrente causerà il tasso basso di deposizione.

8) Blistering o peeling dello strato di rivestimento: scarso trattamento pre-placcatura, tempi di interruzione eccessivamente lunghi, inquinamento da impurità organiche, densità eccessiva di corrente, temperatura troppo bassa, PH troppo alto o troppo basso, e grave influenza delle impurità causerà vesciche o fenomeno di peeling.

9) Passivazione dell'anodo: L'attivatore dell'anodo è insufficiente, l'area anodica è troppo piccola, e la densità di corrente è troppo alta Scheda PCB.