PCB部落格 - PCB板鍍鎳故障介紹及排除

1 電鍍鎳工藝在電鍍中的作用和特點 PCB電路板
鍍鎳用於 PCB板s作為貴金屬和賤金屬的基材塗層, 也常用作某些單面印製板的表層. 對於一些嚴重磨損的表面, 例如開關觸點, 聯絡, 或塞金, 使用鎳作為金的背襯層可以大大提高耐磨性. 當用作屏障時, 鎳能有效防止銅和其他金屬之間的擴散. 啞鎳/金複合塗層通常用作耐腐蝕金屬塗層, 並能滿足熱壓焊接和釺焊的要求. 只有鎳可以用作氨基蝕刻劑的耐腐蝕塗層，而無需熱壓焊接. PCB板還需要鍍有光亮鍍層的不銹鋼, 通常含亮鎳/鍍金. 鍍鎳厚度一般不小於25.微米, 通常為4.-5微米. PCB上的低應力鎳沉積層通常鍍有改良的Watts鎳槽和一些帶有應力降低添加劑的氨基甲酸鹽鎳槽. 我們常說電鍍鎳 PCB板s includes bright nickel and matt nickel (also known as low stress nickel or semi-bright nickel), 通常需要均勻細緻的電鍍, 低孔隙度, 低應力和良好的延展性.

2. Nickel sulfamate (ammonia nickel)
Nickel sulfamate is widely used as a substrate coating on metallized hole plating and printed plug contacts. 獲得的沉積層具有低內應力, 高硬度和良好的延展性. 向鍍液中添加應力消除劑，所得塗層將受到輕微應力. 有各種不同配方的氨基甲酸鹽浴. 典型的氨基磺酸鎳鍍液配方如下表所示. 由於塗層的低應力, 它被廣泛使用, 但氨基磺酸鎳的穩定性較差, 成本相對較高.

3. Modified Watt Nickel (Sulfur Nickel)
Modified Watts Nickel formulation using nickel sulfate, 同時添加溴化鎳或氯化鎳. 由於內應力, 主要使用溴化鎳. 它可以產生半明亮的, 輕微內應力, 良好的延展性塗層； 該塗層易於活化，用於後續電鍍, 而且成本相對較低.

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. 鎳鹽主要提供鍍鎳所需的鎳金屬離子，也起到導電鹽的作用. 不同供應商的鍍鎳溶液濃度略有不同, 鎳鹽的允許含量變化很大. 高含量的鎳鹽允許使用更高的陰極電流密度和快速沉積速率, 通常用於高速厚鍍鎳. 然而, 如果濃度過高, 陰極極化將降低, 分散能力較差, 而且鍍液的執行損耗很大. 鎳鹽含量低，沉積速率低, 但具有良好的分散能力, 並能獲得晶瑩剔透的塗層.
2) Buffer - Boric acid is used as a buffer to maintain the pH value of the nickel plating solution within a certain range. 實踐證明，當鍍鎳液的PH值過低時, 陰極電流效率降低； PH值過高時, 由於H2的連續沉澱，靠近陰極表面的液體層的PH值將迅速新增, 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. 同時, the adsorption of Ni(OH)2 colloid on the electrode surface will also cause hydrogen bubbles to stay on the electrode surface. 塗層的孔隙率新增. 硼酸不僅具有pH緩衝作用, 但他可以新增陰極極化, 從而提高鍍液效能，减少高電流密度下的“燃燒”. 硼酸的存在也有利於改善塗層的機械效能.
3) Anode activator—except for sulfate-type nickel plating solutions that use insoluble anodes, 其他類型的鍍鎳工藝使用可溶性陽極. 鎳陽極在通電過程中容易鈍化. 為了保證陽極的正常溶解, 在鍍液中加入一定量的陽極活化劑. 通過實驗發現，氯離子是鎳陽極的活化劑. 在含有氯化鎳的鍍鎳溶液中, 除主鹽和導電鹽外, 氯化鎳也可用作陽極活化劑. 在不含氯化鎳或其含量低的電鍍鎳溶液中, 應根據實際情況添加一定量的氯化鈉. 溴化鎳或氯化鎳也常用作應力消除劑，以保持塗層的內應力，並使塗層呈現半光亮的外觀.
4) Additives - the main component of additives is stress reliever. 應力消除劑的添加改善了鍍液的陰極極化，並降低了塗層的內應力. 隨著應力釋放劑濃度的變化, 可以降低塗層的內應力. 從拉應力到壓應力的變化. 常用添加劑有：萘磺酸, 對甲苯磺醯胺, 糖精等. 與無應力消除裝置的鎳塗層相比, 向鍍液中添加應力消除器將產生均勻的, 精細和半光亮塗層. Usually the stress relief agent is added by ampere one hour (currently, 通用組合專用添加劑包括防針孔劑, 等.).
5) Wetting agent - During the electroplating process, 氫在陰極上的演化是不可避免的. 氫的析出不僅降低了陰極電流效率, 但由於氫氣泡滯留在電極表面，也會導致塗層中出現針孔. 鍍鎳層的孔隙率相對較高. 為了减少或防止針孔的產生, 鍍液中應加入少量潤濕劑, 如十二烷基硫酸鈉, 二乙基己基硫酸鈉, 正辛烷是一種陰離子表面活性物質, 可以吸附在陰極表面, 從而降低了電極和溶液之間的介面張力, 降低了氫氣泡在電極上的潤濕接觸角, 囙此氣泡很容易遠離電極表面, 防止或減輕電鍍針孔的產生.

5. Maintenance of plating solution
5.1溫度-不同的鎳工藝使用不同的鍍液溫度. 溫度變化對鍍鎳過程的影響更為複雜. 在溫度較高的鍍鎳溶液中, 所得鎳鍍層具有低內應力和良好的延展性, 當溫度升高到50°C時，塗層的內應力變得穩定. 一般工作溫度保持在55-60攝氏度. 如果溫度過高, 鎳鹽將發生水解, 由此產生的氫氧化鎳膠體將保留膠體氫氣泡, 導致塗層出現針孔, 同時降低陰極極化. 因此, 工作溫度非常嚴格，應控制在規定範圍內. 在實際工作中, 正常溫度控制器用於根據供應商提供的溫度控制值保持其工作溫度的穩定性.

5.2 PH值-實際結果表明，鍍鎳電解液的PH值對塗層和電解液的效能有很大影響. 在PH值為2的强酸性電鍍溶液中, 沒有金屬鎳沉積, 只有輕氣體沉澱. 通常地, 鍍鎳電解液的pH值 PCB板 保持在3到4之間. pH值較高的鎳鍍液具有更高的分散能力和更高的陰極電流效率. 然而, pH過高時, 由於電鍍過程中陰極不斷析出輕氣體, 陰極表面附近塗層的pH值迅速上升. 塗層中出現針孔. 塗層中的氫氧化鎳也會新增塗層的脆性. pH值較低的鍍鎳液具有更好的陽極溶解性, 可以新增電解液中鎳鹽的含量, 允許使用更高的電流密度, 從而提高生產. 然而, 如果pH值過低, 獲得光亮塗層的溫度範圍將縮小. 添加碳酸鎳或堿式碳酸鎳, pH值升高； 添加氨基磺酸或硫酸, pH值降低, 在工作過程中，每四小時檢查並調整一次pH值.

5.3陽極-常規鍍鎳 PCB板 可以看出，現時使用的是可溶性陽極, 通常使用鈦籃作為陽極，內寘鎳角. 優點是陽極面積可以足够大且不會發生變化, 陽極維護相對簡單. 鈦籃應放置在由聚丙烯資料製成的陽極袋中，以防止陽極泥落入鍍液中. 並應定期清理檢查孔洞是否通暢. 新陽極袋在使用前應浸泡在沸水中.

5.4淨化——當浴有有機污染時, 應該用活性炭處理. 然而, this method usually removes a portion of the stress reliever (additive), 必須補充. Its treatment process is as follows;
1) Take out the anode, 添加5ml/l除雜水, heat it (60-80°C) and aerate (gas-stirring) for 2 hours.
2) When there is a lot of organic impurities, 首先添加3-5ml/處理用30%過氧化氫的lr, 攪拌3小時.
3) Add 3-5g/l持續攪拌下的粉末活性, 繼續氣體攪拌2小時, 關閉攪拌，靜置4小時, 添加過濾粉，同時使用備用罐進行過濾和清潔.
4) Clean and maintain the anode hanger, 使用鍍有鎳的波紋鐵板作為陰極, 並在電流密度為0的情况下拖動圓柱體8-12小時.5-0.1 A/square decimeter (when the plating solution is contaminated with inorganic substances, 這會影響質量. 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), 分析和調整各種參數, 並添加添加劑潤濕劑，您可以嘗試電鍍.
6) Analysis - The plating solution should use the main points of the process regulations specified in the process control, 定期分析鍍液成分和赫爾槽試驗, 並指導生產部門根據獲得的參數調整鍍液參數.
7) Stirring - the nickel plating process is the same as other electroplating processes. 攪拌的目的是加速傳質過程，以减少濃度變化並提高允許電流密度的上限. 攪拌鍍液對减少或防止鍍鎳層中的針孔也有非常重要的作用. 因為, 電鍍過程中, 陰極表面附近的電鍍離子被耗盡, 沉澱出大量氫, 這會新增pH值並產生氫氧化鎳膠體, 導致氫氣泡的保留和針孔的產生. 通過加强鍍液的攪拌可以消除上述現象. 壓縮空氣, 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, 沉積速率和塗層質量. 試驗結果表明，當用pH值較低的電解液鍍鎳時, 在低電流密度區，陰極電流效率隨電流密度的新增而新增； 在高電流密度區域, 陰極電流效率與電流密度無關, 在較高pH值的鍍鎳溶液中，陰極電流效率與電流密度關係不大. 與其他電鍍品種一樣, 選擇用於鍍鎳的陰極電流密度範圍也應取決於成分, 鍍液的溫度和攪拌條件. 密度變化很大, 一般2A/dm2是合適的.

6. Troubleshooting and troubleshooting
1) Makeng: Makeng is the result of organic pollution. 大麻坑通常表示油污染. 攪拌不良無法排出氣泡, 這會產生凹坑. 潤濕劑可用於减少其影響. 我們通常把小坑叫做針孔. 預處理不良, 金屬質量差, 硼酸含量太少, 槽溫度過低會導致針孔. 過程控制是關鍵, 應添加防針孔劑作為過程穩定劑.
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). 如果電流密度過高, 陽極泥和不純的水會帶來雜質, 在嚴重情况下會導致粗糙和毛刺.
3) Low bonding force: If the copper coating is not fully deoxidized, 塗層會脫落, 銅和鎳之間的附著力會很差. 如果電流中斷, 這將導致鎳塗層在中斷的地方剝落, 溫度過低時也會脫落.
4) The coating is brittle and has poor weldability: when the coating is bent or subjected to a certain degree of wear, 塗層通常很脆. 這表明存在有機或重金屬污染. 添加劑過多, 夾帶有機物和電鍍電阻是有機污染的主要來源. 必須用活性炭處理. 添加不足和高pH值也會影響塗層的脆性.
5) The coating is dark and the color is uneven: the coating is dark and the color is uneven, 也就是說有金屬污染. 因為通常先鍍銅，然後再鍍鎳, 帶入的銅溶液是主要的污染源. 將吊架上的銅溶液减少到最低限度很重要. 為了清除儲罐中的金屬污染, 尤其是除銅溶液, 應使用波紋鋼陰極, 電流密度為2至5安培時/平方英尺, 每加侖溶液5安培，持續1小時. 預處理不良, 低塗層差, 電流密度過低, 主鹽濃度過低, 電鍍電源電路接觸不良會影響鍍層顏色.
6) Coating burn: Possible causes of coating burn: insufficient boric acid, 低濃度金屬鹽, 工作溫度過低, 電流密度過高, PH過高或攪拌不足.
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, 中斷時間過長, 有機雜質污染, 電流密度過大, 溫度過低, PH過高或過低, 雜質的嚴重影響會引起起泡或剝落現象.
9) Anode passivation: The anode activator is insufficient, 陽極面積太小, 電流密度太高 PCB板.