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PCBボードへのニッケルめっきの導入とトラブルシューティングについて
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PCBボードへのニッケルめっきの導入とトラブルシューティングについて

PCBボードへのニッケルめっきの導入とトラブルシューティングについて

2022-04-29
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Author:ipcb

1. ニッケルめっきプロセスの役割と特性 PCBボード
ニッケルめっきを用いる PCBボード貴金属および母材用の基板被覆としてのS, また、いくつかの片面プリント基板の表面層として一般的に使用される. 厚手の表面に, スイッチ接点など, 連絡先, またはプラグゴールド, 金の裏打ち層としてニッケルを用いることは耐摩耗性を大幅に改善する. 障壁として使われるとき, ニッケルは銅と他の金属との間の拡散を防ぐのに有効である. ダムニッケル/金の組合せコーティングは、しばしばエッチング耐性金属コーティングとして使われる, ホットプレス溶接とろう付の要求を満たす. ホットプレス溶接のないアンモニアベースエッチング液の耐食性コーティングとしてニッケルのみを使用することができる. PCBボード明るいメッキのSも必要です, 通常明るいニッケルで/金めっき. ニッケルめっきの厚さは、通常2.5ミクロン, 通常4~5ミクロン. PCB上の低応力ニッケルの堆積層は、通常、応力低減添加剤によって、改良されたワットニッケル浴及びいくつかのスルファミン酸ニッケル浴でめっきされる. 私たちはよく、ニッケルめっきのことを言う PCBボード。明るいニッケルとマットニッケル(低ストレスニッケルまたは半明るいニッケルとも呼ばれます)を含みます。通常、均一で細心のメッキを必要とする, 低間隙率, 低応力と良好な延性.

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2. スルファミン酸ニッケル(アンモニアニッケル)

スルファミン酸ニッケルは、メタライズされたホールめっきおよびプリントプラグコンタクト上の基板コーティングとして広く使用されている。得られた堆積層は内部応力が低い, 高硬度と優れた延性. ストレスリリーフを浴室に加え、結果として生じるコーティングはわずかにストレスになる. 様々な処方で様々なスルファマートのバスがあります. 典型的なスルファミン酸塩浴式は以下の表に示されている. コーティングの低いストレスのため, 広く使われている, しかし、スルファミン酸ニッケルの安定性は悪い, コストが比較的高い.

3. 改良ワットニッケル(硫黄ニッケル)

硫酸ニッケルを用いた改良Wattsニッケル処方。臭化ニッケルまたは塩化ニッケルの添加とともに. 内部応力のため, 臭化ニッケルはよく使われる. それは半明るいを生成することができます, わずかに内部応力, 良い延性コーティングそして、このコーティングはその後の電気めっきのために活性化しやすい, そして、コストは比較的低い.

4.めっき液の各成分の役割

1) 主塩は、ニッケル溶液中の主な塩である。ニッケル塩は主にニッケルめっきに必要なニッケル金属イオンを提供し、また、導電塩の役割を果たす. ニッケルめっき液の濃度は異なる供給者とわずかに異なる, そして、ニッケル塩の許容される内容は、大いに異なります. ニッケル塩の高含有量は、より高いカソード電流密度及び高速堆積速度の使用を可能にする, そして、高速の厚いニッケルメッキのためにしばしば使われます. しかし, 濃度が高すぎるならば, 陰極分極は減少する, 分散能力は乏しい, そして、めっき液の搬出損失は大きい. 低いニッケル塩含有量は、堆積速度が低い, しかし、良い分散能力, そして、優れた結晶と明るいコーティングを得ることができます.
2) バッファ−ホウ酸は、ニッケルメッキ溶液のpH値を一定範囲内に維持するバッファとして用いられる。実際には、ニッケルめっき液のpH値が低すぎるということがわかった, カソード電流効率は減少するpH値が高すぎると, カソード表面に近い液体層のpH値はH 2の連続沈殿により急速に増加する, niによる(oh)2コロイドの形成とni中のni(oh)2の封入は,コーティングの脆性を増加させる。同時に, 電極表面へのni(oh)2コロイドの吸着はまた,水素気泡が電極表面に留まる原因となる。コーティングの多孔性は増加する. ホウ酸はpH緩衝効果を有する, しかし、彼は陰極分極を増やすことができます, これにより高い電流密度での浴性能の改善と「燃焼」の低減. ホウ酸の存在も、コーティングの機械的性質を改善するのに有益である.
3)不溶性陽極を使用する硫酸塩-ニッケルメッキ液を除いて、陽極活性化剤は、うんち。他のタイプのニッケルめっきプロセスは可溶性アノードを使用する. ニッケルアノードは帯電過程で容易に不動態化される. 陽極の通常の溶解を確実にするために, 一定量のアノード活性化剤をメッキ液に添加する. CI塩化物イオンがニッケル陽極の活性化剤であることを実験により見いだした. 塩化ニッケルを含むニッケルめっき液中, 主要な塩と伝導塩であることに加えて, 塩化ニッケルもアノード活性化剤として機能する. 塩化ニッケルを含有しないニッケルめっきまたはその含有量は低い, 実際の状況に応じて一定量の塩化ナトリウムを加えなければならない. 臭化ニッケルまたは塩化ニッケルは、コーティングの内部応力を維持し、コーティングを半明るい外観とするための応力緩和剤として一般的に使用される.
4) 添加剤-添加物の主成分は、ストレスリリーフです。応力緩和剤の添加は、めっき液の陰極分極を改善し、コーティングの内部応力を減少させる. ストレス解消の濃度の変化で, コーティングの内部応力を低減することができる. 引張応力から圧縮応力への変化. 一般的に使用される添加剤:ナフタレンスルホン酸, p -トルエンスルホンアミド, サッカリンなど. 応力緩和のないニッケル被覆と比較して, バスへのストレス解消を加えることは、均一に終わります, ファインコーティング. 通常、ストレスリリーフ剤はアンペア1時間(現在)で追加されます。汎用コンビネーション特殊添加剤は、ピンホール剤を含む。
5) 電気めっきプロセス中の湿潤剤、陰極上の水素の進化は不可避である. 水素の発展は陰極電流効率を低下させるばかりでなく, しかし、電極表面上の水素気泡の保持によるコーティングのピンホールも引き起こす. ニッケルめっき層の気孔率は比較的高い. ピンホールの発生を低減または防止するために, めっき液に少量の湿潤剤を添加しなければならない, 硫酸ナトリウムラウリル, 硫酸ジエチルヘキシル, N‐オクタンは陰イオン界面活性物質である, 陰極表面に吸着できる, 電極と溶液との間の界面張力が減少するようにする, また、電極上の水素気泡の濡れ接触角が減少する, 気泡が電極表面から容易に離れるように, めっきピンホールの発生の防止または軽減.

5. めっき液のメンテナンス

5.1温度-異なるニッケルプロセスは、異なるバス温度を使います. ニッケルめっきプロセスに対する温度変化の影響はより複雑である. 高温でのニッケルめっき液中, 得られたニッケル被膜は内部応力が低く良好な延性を有する, また、50℃°Cまで温度が上昇すると、コーティングの内部応力が安定する. 一般的な動作温度は、55℃. 温度が高すぎるならば, ニッケル塩の加水分解が起こる, そして、得られた水酸化ニッケルコロイドはコロイド状水素気泡を保持する, コーティングのピンホールの結果, 同時に、陰極分極を減少させる. したがって, 作動温度は非常に厳しく、指定範囲内で制御されるべきである. 実際には, 通常の温度コントローラは、供給される温度制御値に従ってその作動温度の安定性を維持するために使用される.

5.2つのpH値-実用的な結果は、ニッケルメッキ電解質のpH値がコーティングおよび電解質の性能に大きな影響を及ぼすことを示している. pHを酸とする強酸性電解液中で, 金属ニッケルの堆積はない, 軽ガスのみが沈殿する. 一般に, ニッケルめっき電解質のpH値 PCBボード の間に維持されます. pHが高いニッケル浴は高い分散パワーと高いカソード電流効率を持つ. しかし, pHが高すぎると, 電気めっきプロセス中の陰極からの軽ガスの連続沈殿により, カソード表面近傍のコーティングのpH値は、急上昇する. ピンホールはコーティングに現れる. コーティング中に水酸化ニッケルを含有させると、コーティングの脆性も増加する. pHが低いニッケルめっき浴は優れたアノード溶解を有する, 電解質中のニッケル塩の含有量を増加させることができる, より高い電流密度を使用できるようにする, それにより、生産を高める. しかし, pHが低すぎるならば, 明るいコーティングを得るための温度範囲は狭くなる. 炭酸ニッケルまたは塩基性炭酸ニッケルの添加, pHは上昇するスルファミン酸または硫酸を加えること, pH値は減少する, 作業プロセス中にpH値を4時間毎にチェック・調整する.

5.3アノード-従来のニッケルめっき PCBボード 現在、可溶なアノードを使用することができる, そして、ビルトインニッケル角で陽極としてチタンバスケットを使うことは、全く一般的です. 利点は、アノード面積を十分大きくでき、変化しないことである, アノードメンテナンスは比較的簡単です. チタンバスケットは、アノードスライムがめっき液に落下するのを防止するために、ポリプロピレン材料からなるアノード袋に配置されるべきである. そして、定期的にきれいにして、穴が妨げられないかどうかチェックしなければなりません. 使用する前に新しい陽極袋を沸騰水に浸す.

5.浴槽が有機汚染を持つとき、4つの浄化, 活性炭で処理しなければならない. しかし, この方法は、通常、応力レリーフ(添加剤)の一部を除去する。補充しなければならない. 治療法は以下の通りである。

1)陽極を取り出します。5 ml追加/不純物除去水,ヒートイット(60〜80℃)とアレレート。
2) 有機不純物が多い場合、まず3 - 5 mlを加える/30 %過酸化水素のLR処理, 3時間攪拌.
3) 3-5g/一定攪拌下でのL粉末活性を添加、 ガス攪拌2時間継続, 攪拌をオフにし、4時間スタンド, フィルターパウダーを追加して予備タンクを使用してタンクをフィルターしてきれいにします.
4)陽極ハンガーをきれいにして、維持してください。陰極としてニッケルメッキされた波形鉄板を使用する, そして、現在の密度0で8~12時間の間、シリンダーをドラッグしてください.5 - 0.1/square デシメーター(メッキ液が無機物で汚染されている場合)。それは品質に影響する。
5)フィルタエレメント(通常はコットンコア群、カーボンコア群を直列に連続濾過するために使用され、周期的な置換によって大きな処理時間が長くなり、メッキ液の安定性が向上する)。各種パラメータの解析と調整, そして、あなたがメッキを試みることができる添加湿潤剤を加えてください.
6) 分析-メッキ液は、プロセス制御で指定されたプロセス規則の主要なポイントを使用する必要があります。めっき液成分とハル細胞試験を定期的に分析する, そして、得られたパラメータに従ってメッキ液のパラメータを調整するために製造部門を案内する.
7) 攪拌は、他の電気めっきプロセスと同じである。撹拌の目的は、濃度変化を低減し、許容電流密度の上限を増加させるための物質移動プロセスを加速することである. めっき液を攪拌することは、ニッケルめっき層のピンホールを低減または防止するのに非常に重要な役割を有する. だって, 電気めっき工程中, カソードの表面近くのめっきイオンは空乏化される, そして多量の水素が沈殿する, これはpH値を増加させ、水酸化ニッケルコロイドを生成する, 水素気泡の保持とピンホールの発生. 上記の現象は、めっき液の攪拌を強化することによって除去することができる. 圧縮空気, 陰極運動と強制循環(炭素コアと綿コアろ過と組み合わせる)は、攪拌に一般的に使用される。

8) カソード電流密度−カソード電流密度は、カソード電流効率に影響を及ぼす。堆積速度と被覆品質. 試験結果はニッケルが低pHの電解質でめっきされていることを示す, カソード電流効率は、低電流密度領域における電流密度の増加と共に増加する高電流密度領域, カソード電流効率は電流密度とは無関係である, また,陰極電流効率が高pHニッケルめっき溶液での電流密度とほとんど関係ない場合. 他のめっき種と同様, ニッケルめっきのために選択されるカソード電流密度の範囲はまた組成に依存する, めっき液の温度と攪拌条件. 密度は大いに変化する, 一般的に2 A/DM 2は適切です.

6. トラブルシューティングとトラブルシューティング

1) マケッグ:有機汚染の結果です。大きなヘンプピットは、通常油汚染を示します. 貧弱な撹乱は気泡を除去できない, ピットを作る. 湿潤剤は、その影響を減らすために用いることができる. 我々は通常ピンホールとして小さなピットを呼ぶ. 前処理, 貧しい金属品質, ほう酸含有量が少なすぎること, そして、あまりに低いバス温度は、ピンホールを引き起こします. プロセス制御がキー, プロセス安定剤としてアンチピンホール剤を添加する.
2) 粗さとバリ:粗さは、溶液が汚れていることを意味し、それは完全なろ過によって修正することができます(pHは、水酸化物の沈殿を形成するには高すぎて、制御する必要があります)。電流密度が高すぎるなら, アノードスライムと不純な水は不純物をもたらす, これはひどいケースで粗さとバリを引き起こす.
3) 低接着力:銅コーティングが完全に脱酸化されない場合、コーティングは剥離する, そして、銅とニッケルの間の接着は貧しい. を返します。, それは中断された場所でニッケルコーティングを剥がす, そして、温度があまりに低いとき、それはまた剥離します.
4) コーティングは脆性であり、溶接性が悪い。被覆が曲げられたり、ある程度の摩耗を受けた場合。コーティングは通常脆い. これは、有機または重金属汚染があることを示します. 多すぎる添加剤, 有機材料と電気めっきレジストは有機汚染の主な原因である. 彼らは活性炭で処理しなければならない. 不十分な添加と高いpHは、コーティングの脆性にも影響します.
5)コーティングは暗いです、そして、色は不均一です:コーティングは暗いです、そして、色は不均一です。金属汚染があること. 銅は通常めっきされ、ニッケルはめっきされるので, 入った銅溶液は汚染の主な原因である. ハンガーの銅溶液を最小にすることが重要である. タンク内の金属汚染を除去するために, 特に銅除去溶液, 波形鋼陰極を使用すべきである, 2〜5アンペアの電流密度で/平方フィート, 1時間の解決のガロンあたりの5つのamps. 前処理, 下塗り, 低電流密度, 低塩分主塩濃度, 電気めっきパワー回路の接触不良は、コーティングの色に影響する.
6) 被覆燃焼:被覆燃焼の可能な原因:ホウ酸不足、低濃度の金属塩, 低労働温度, 高電流密度, あまりに高いpHまたは不十分な攪拌.
7) 低い堆積速度:低いpH値または低い電流密度は、低い堆積率を引き起こします。
8) 被覆層のブリスタリングまたは剥離:予備めっき前処理、過度に長い中断時間, 有機不純物汚染, 過剰電流密度, 低すぎる, あまりにも高いか低pH, そして、不純物の重大な影響は、水ぶくれまたは剥離現象を引き起こすでしょう.
9) アノードパッシベーション:アノード活性剤は不十分である。陽極領域が小さすぎる, そして、電流密度が高すぎる PCBボード.


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