Fabbricazione PCB di precisione, PCB ad alta frequenza, PCB ad alta velocità, PCB standard, PCB multistrato e assemblaggio PCB.
La fabbrica di servizi personalizzati PCB e PCBA più affidabile.
Tecnologia PCB
Risoluzione dei problemi del processo di nichelatura elettroless per PCB multistrato
Tecnologia PCB
Risoluzione dei problemi del processo di nichelatura elettroless per PCB multistrato

Risoluzione dei problemi del processo di nichelatura elettroless per PCB multistrato

2021-12-26
View:162
Author:pcb

1. Funzione e caratteristiche della nichelatura su PCB multistrato

Nickel plating is used as the substrate coating of precious and base metals on multi-layer PCB. È anche comunemente usato come strato superficiale per alcuni PCB unilaterali. Per some surfaces worn under heavy load, Per il pezzo di contatto o la spina oro, nickel is used as the substrate coating of gold, che può notevolmente migliorare la resistenza all'usura. When used as a barrier, Il nichel può efficacemente prevenire la diffusione tra rame e altri metalli. Dumb nickel / Il rivestimento composito oro è spesso utilizzato come rivestimento metallico anti incisione, and can meet the requirements of hot press welding and brazing. Solo il nichel può essere utilizzato come rivestimento anticorrosivo contenente ammoniaca senza saldatura a caldo. For PCB multistrato with bright coating, nichel leggero / gold coating is usually used. Lo spessore del rivestimento di nichel è generalmente non inferiore a 2.5 microns, di solito 4-5 micron.

Lo strato di deposizione di nichel a basso stress del PCB multistrato è solitamente placcato con la soluzione modificata di nichelatura di watt e alcune soluzioni di nichelatura di acido solfammico con additivi che riducono lo stress.

Spesso diciamo che la nichelatura su PCB multistrato has the characteristics of smooth nickel and dumb nickel (also known as low stress nickel or semi bright nickel). Generalmente, il rivestimento deve essere uniforme e fine, bassa porosità, low stress and good ductility


2. Solfamato di nichel (nichel ammoniaca)

Il solfammato di nichel è ampiamente usato come rivestimento del substrato sulla galvanizzazione del foro metallizzato e sul contatto stampato della spina. The internal stress of the deposited layer is low High hardness and excellent ductility. Quando un agente antistress viene aggiunto al bagno, the resulting coating will be slightly stressed. Ci sono molte formulazioni diverse della soluzione di placcatura del solfammato, e la formulazione tipica della soluzione di nichelatura solfamata è mostrata nella tabella sottostante. A causa della bassa sollecitazione del rivestimento, it has been widely used, ma la stabilità del solfammato di nichel è scarsa e il suo costo è relativamente alto.


3. Modificato watt nichel (nichel zolfo)

The modified watt nickel formula adopts nickel sulfate, insieme all'aggiunta di bromuro di nichel o cloruro di nichel. Due to internal stress, bromuro di nichel è utilizzato principalmente. It can produce a semi - bright A little internal stress Coating with good ductility; Moreover, Questo rivestimento è facile da attivare per la successiva galvanizzazione, and the cost is relatively low.

PCB

4. Function of each component of plating solution:

Sali principali - solfammato di nichel e solfato di nichel sono i sali principali nella soluzione di nichel. Il sale di nichel fornisce principalmente ioni metallici di nichel necessari per la nichelatura e svolge anche il ruolo di sale conduttivo. 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, l'alta densità di corrente catodica e la velocità di deposizione veloce possono essere utilizzati. È comunemente 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 della soluzione di placcatura sarà grande. Il contenuto di sale di nichel è basso, la velocità di deposizione è bassa, ma la capacità di dispersione è molto buona e il rivestimento cristallino fine e luminoso può essere ottenuto.

Buffer - 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 sarà ridotta; Quando il valore pH è troppo alto, a causa della precipitazione continua di H2, il valore pH dello strato liquido vicino alla superficie del catodo aumenta rapidamente, con conseguente formazione di Ni (OH) 2 colloide. L'inclusione di Ni (OH) 2 nel rivestimento aumenta la fragilità del rivestimento. Allo stesso tempo, l'adsorbimento del colloide Ni (OH) 2 sulla superficie dell'elettrodo causerà anche la ritenzione di bolle di idrogeno sulla superficie dell'elettrodo e aumenterà la porosità del rivestimento. L'acido borico non solo ha effetto tampone del pH, ma può anche migliorare la polarizzazione catodica, in modo da migliorare le prestazioni del bagno e ridurre il fenomeno di "coking" sotto alta densità di corrente. L'esistenza di acido borico favorisce anche il miglioramento delle proprietà meccaniche del rivestimento.

Attivatore di anodi - tranne che l'anodo insolubile è utilizzato nella soluzione di nichelatura solfata, l'anodo solubile è utilizzato in altri tipi di processi di nichelatura. L'anodo del nichel è facile da passivare durante l'accensione. Per garantire la dissoluzione normale dell'anodo, una certa quantità di attivatore dell'anodo viene aggiunta alla soluzione di placcatura. Si è scoperto che CI - cloruro ione è il miglior attivatore dell'anodo del nichel. Nella soluzione di nichelatura contenente cloruro di nichel, il cloruro di nichel non solo agisce come sale principale e sale conduttivo, ma agisce anche come attivatore dell'anodo. Nella soluzione di nichelatura senza cloruro di nichel o a basso contenuto, è aggiunta una certa quantità di cloruro di sodio a seconda della situazione reale. Il bromuro di nichel o il cloruro di nichel è spesso utilizzato anche come agente di sollievo dallo stress per mantenere lo stress interno del rivestimento e dare al rivestimento un aspetto semi luminoso.

Additivo - il componente principale dell'additivo è l'agente antistress. The addition of the stress relief agent improves the cathodic polarization of the plating solution and reduces the internal stress of the coating. Con il cambiamento della concentrazione dell'agente di riduzione dello stress, the internal stress of the coating can be changed from tensile stress to compressive stress. Gli additivi comuni sono l'acido naftalensulfonico P-toluensulfonamide Saccharina, etc. Rispetto al rivestimento di nichel senza agente di riduzione dello stress, L'aggiunta di agente di sollievo dallo stress nella soluzione di placcatura otterrà uniformità, rivestimento fine e semiluminoso. Usually, the stress relief agent is added according to ampere for one hour (now the general combination special additives include pinhole inhibitor, etc.).

Agente bagnante - nel processo di galvanizzazione, la precipitazione di idrogeno sul catodo è inevitabile. La precipitazione 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 i fori di spillo, una piccola quantità di agente bagnante, come il solfato di dodecile di sodio, dovrebbe essere aggiunta alla soluzione di placcatura Sodio dietilessilo solfato Sodio ottile solfato è un tensioattivo anionico, che può essere adsorbito sulla superficie del catodo, ridurre la tensione interfacciale tra l'elettrodo e la soluzione, e ridurre l'angolo di contatto bagnato delle bolle di idrogeno sull'elettrodo, in modo che le bolle siano facili da lasciare la superficie dell'elettrodo e prevenire o ridurre la generazione di fori di rivestimento.


5. Manutenzione della soluzione di placcatura

a. Temperatura - diversi processi di nichel utilizzano diverse temperature del bagno. L'influenza del cambiamento di temperatura sul processo di nichelatura è complessa. Nella soluzione di nichelatura a temperatura più elevata, il rivestimento di nichel ottenuto ha bassa tensione interna e buona duttilità. Quando la temperatura è aumentata a 50 ° C, lo sforzo interno del rivestimento raggiunge stabilità. Generalmente, la temperatura di funzionamento è mantenuta a 55-60 ° C. Se la temperatura è troppo alta, si verificherà l'idrolisi del sale di nichel e il colloide generato dell'idrossido di nichel manterrà le bolle colloidali di idrogeno, con conseguente fori di spillo nel rivestimento e ridurrà la polarizzazione catodica. Pertanto, la temperatura di lavoro è molto rigorosa e dovrebbe essere controllata entro l'intervallo specificato. Nel lavoro effettivo, il regolatore di temperatura normale è utilizzato per mantenere la stabilità della sua temperatura di lavoro secondo il valore ottimale di controllo della temperatura fornito dal fornitore.

b. Valore PH - i risultati della pratica mostrano che il valore pH dell'elettrolita nichelato ha una grande influenza sulle proprietà del rivestimento e dell'elettrolita. In the strong acid electroplating solution with pH ¤ 2, non vi è deposizione di nichel metallico, but light gas is precipitated. Generally, the pH value of nickel plating electrolyte for PCB multistrato è mantenuto tra 3-4. The nickel plating solution with higher pH value has higher dispersion force and higher cathode current efficiency. Tuttavia, quando il pH è troppo alto, due to the continuous precipitation of light gas from the cathode during the electroplating process, il valore pH del rivestimento vicino alla superficie catodica aumenta rapidamente. When it is greater than 6, Il colloide leggero dell'ossido di nichel sarà generato, resulting in the retention of hydrogen bubbles and pinholes in the coating. L'inclusione di idrossido di nichel nel rivestimento aumenterà anche la fragilità del rivestimento. The nickel plating solution with lower pH has better anodic dissolution, che può migliorare il contenuto di sale di nichel nell'elettrolita e consentire l'uso di una maggiore densità di corrente, so as to strengthen production. Tuttavia, if the pH is too low, l'intervallo di temperatura per ottenere il rivestimento luminoso sarà ristretto. Adding nickel carbonate or basic nickel carbonate increases the pH value; Add sulfamic acid or sulfuric acid to reduce the pH value. Controllare e regolare il valore del pH ogni quattro ore durante il funzionamento.

c. Anodo - attualmente, la nichelatura convenzionale del PCB multistrato adotta l'anodo solubile ed è abbastanza comune usare il cesto di titanio come anodo per installare l'angolo del nichel. Il modello di utilità ha i vantaggi che l'area dell'anodo può essere fatta abbastanza grande senza cambiamento e la manutenzione dell'anodo è relativamente semplice. Il cesto di titanio deve essere messo nel sacchetto dell'anodo fatto di materiale polipropilene per evitare che il fango dell'anodo cada nella soluzione di placcatura. E pulire regolarmente e controllare se l'occhiello è sbloccato. I sacchetti nuovi dell'anodo devono essere immersi in acqua bollente prima dell'uso.

d. Purificazione - quando la soluzione di placcatura è inquinata da materia organica, it should be treated with activated carbon. Tuttavia, this method usually removes some stress relief agents (additives) and must be supplemented. Il processo di trattamento è il seguente:

(1. estrarre l'anodo, aggiungere acqua di rimozione dell'impurità 5ml/L, calore (60-80 ° C), pompaggio dell'aria (agitazione dell'aria) per 2 ore.

(2) when there are many organic impurities, aggiungere 3-5ml / LR of 30% hydrogen peroxide for treatment, e mescolare con aria per 3 ore.

(3) aggiungere 3-5g/L di attività in polvere sotto agitazione continua, continuare a mescolare l'aria per 2 ore, spegnere la mescolanza e riposare per 4 ore, aggiungere polvere di aiuto del filtro, utilizzare il serbatoio in attesa per filtrare e pulire il cilindro allo stesso tempo.

(4. Pulire e mantenere l'anodo, use the corrugated iron plate plated with nickel as the cathode, e trascinare il cilindro per 8-12 ore sotto la densità corrente di 0.5-0.1 A / square decimeter (it is also often used when inorganic pollution exists in the plating solution and affects the quality)

(5) cambiare l'elemento filtrante (generalmente, un gruppo di nuclei di cotone e un gruppo di nuclei di carbonio sono utilizzati per la filtrazione continua in serie. Può essere cambiato periodicamente, che può ritardare efficacemente il grande tempo di trattamento e migliorare la stabilità della soluzione di placcatura. Analizzare e regolare vari parametri. Aggiungere agente bagnante additivo per testare placcatura.

e) Analysis - the plating solution should use the key points of the process specification specified in the process control to regularly analyze the composition of the plating solution and Hull cell test, and guide the production department to adjust the parameters of the plating solution according to the obtained parameters.

f) Mescolare - come altri processi di galvanizzazione, lo scopo della miscelazione è di accelerare il processo di trasferimento di massa, ridurre il cambiamento di concentrazione e aumentare il limite superiore della densità di corrente ammissibile. Mescolare la soluzione di placcatura svolge anche un ruolo molto importante nel ridurre o prevenire i fori di spillatura nello strato di nichelatura. Nel processo di galvanizzazione, gli ioni di placcatura vicino alla superficie del catodo sono poveri e una grande quantità di idrogeno viene precipitata, il che aumenta il valore del pH e produce il colloide dell'idrossido di nichel, con conseguente ritenzione di bolle di idrogeno e fori di spillo. Il fenomeno di cui sopra può essere eliminato rafforzando la mescolanza della soluzione di placcatura rimanente. Movimento catodico comunemente usato e circolazione forzata (combinato con filtrazione e agitazione del nucleo di carbonio e cotone).

g) Cathode current density - the effect of cathode current density on cathode current efficiency The deposition rate and coating quality are affected. I risultati mostrano che l'efficienza della corrente catodica aumenta con l'aumento della densità di corrente nella regione a bassa densità di corrente quando la nichelatura viene effettuata nell'elettrolita con basso pH; Nella regione ad alta densità di corrente, L'efficienza della corrente catodica non ha nulla a che fare con la densità di corrente, ma quando si utilizza una soluzione galvanica di nichel ad alto pH, the cathode current efficiency has little to do with the current density.

Come altri tipi di placcatura, la gamma di densità di corrente catodica selezionata per la nichelatura dovrebbe anche dipendere dalla composizione della soluzione di placcatura A seconda della temperatura e delle condizioni di miscelazione, a causa della grande area del PCB multistrato, la densità di corrente nell'area ad alta corrente e nell'area a bassa corrente è molto diversa e 2A / DM2 è generalmente adatto.


6. Fault causes and troubleshooting

a) Pozzo di canapa: Pozzo di canapa è il risultato dell'inquinamento organico. Grandi pozzi di solito indicano contaminazione da olio. Se la miscelazione non è buona, le bolle non possono essere espulse, che formeranno pozzi di canapa. L'agente bagnante può essere utilizzato per ridurre il suo effetto. Di solito chiamiamo fori di spillo piccoli pozzi, e il pretrattamento è povero Che tipo di metallo hai il contenuto di acido borico è troppo basso I pinholes saranno prodotti quando la temperatura del bagno è troppo bassa. La manutenzione del bagno e il controllo del processo sono la chiave. L'inibitore del pinhole deve essere utilizzato come stabilizzatore di processo.

b) Rough Burr: roughness means that the solution is dirty, which can be corrected by full filtration (if the pH is too high, precipitazione di idrossido è facile da formare, which should be controlled. Se la densità di corrente è troppo alta, impurities will be brought in by impure anode mud and make-up water, che produrrà rugosità e sbavatura in casi gravi.

c) Bassa adesione: se il rivestimento di rame non è completamente ossidato, il rivestimento si stacca e l'adesione tra rame e nichel è scarsa. Se la corrente viene interrotta, causerà l'auto sbucciatura del rivestimento di nichel all'interruzione e si verificherà anche quando la temperatura è troppo bassa.

d) The coating is brittle Poor weldability: when the coating is bent or worn to some extent, the coating brittleness is usually exposed. Ciò indica che c'è materia organica o inquinamento da metalli pesanti e troppi additivi La materia organica entrata e la resistenza galvanica sono le principali fonti di inquinamento da materia organica, which must be treated with activated carbon. L'aggiunta insufficiente e l'alto pH influenzeranno anche la fragilità del rivestimento.

e) Rivestimento oscurante e colore irregolare: rivestimento oscurante e colore irregolare indicano inquinamento metallico. Poiché la placcatura di rame è generalmente seguita dalla nichelatura, la soluzione di rame introdotta è la principale fonte di inquinamento. È importante ridurre al minimo la soluzione di rame sul gancio. Per rimuovere l'inquinamento metallico nel serbatoio, in particolare la soluzione di rimozione del rame, dovrebbe essere utilizzato il catodo d'acciaio ondulato. Ad una densità di corrente di 2 ~ 5 A / piede quadrato, placcatura vuota di 5 ampere per gallone di soluzione per un'ora. Scarso pretrattamento Scarso placcatura bassa La densità di corrente è troppo bassa La concentrazione principale di sale è troppo bassa Il contatto inadeguato del circuito di potenza galvanizzante influenzerà il colore del rivestimento.

f) Coating burn: possible causes of coating burn: insufficient boric acid and low concentration of metal salt The operating temperature is too low The current density is too high PH is too high or mixing is insufficient.

g) Basso tasso di deposizione: basso valore di pH o bassa densità di corrente causerà basso tasso di deposizione.

h) Blistering or peeling of coating: poor treatment before plating The intermediate power off time is too long Contamination by organic impurities Excessive current density The temperature is too low PH is too high or too low Blistering or peeling will occur when the influence of impurities is serious.

1. passivazione dell'anodo: l'attivatore dell'anodo è insufficiente, l'area dell'anodo è troppo piccola e la densità corrente è troppo alta.