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脉冲电镀在镀铬、镀银、镀镍铜等方面的应用

放大字体  缩小字体发布日期:2012-01-12  浏览次数:859
核心提示:由于各种金属离子在不同镀液中的电化学行为的不同,电源波型对各种电沉积过程的影响也是不一样的,实践中要根据不同的镀种和不同

由于各种金属离子在不同镀液中的电化学行为的不同,电源波型对各种电沉积过程的影响也是不一样的,实践中要根据不同的镀种和不同的工艺来选用不同的脉冲电源。以下只是一些常用镀种带共性的例子。

脉冲镀铜

普通酸性镀铜几乎不受脉冲的影响,但是在进行相位调制以后,分散能力大大提高。氰化物镀铜使用单相半波电源(W=121%)后,在不常会使镀层烧焦的电流密度下电沉积,可以得到半光亮镀层。酸性光亮镀铜在采用相位调制后,可用W=142%的脉冲电流使分散能力进一步提高,低电流区的光亮度增加。

有研究表明脉冲电流主要是改善了微观深度能力,特别是双脉冲电流可以提高印制板深孔镀层的均匀性。目前印制板电镀已经有采用双脉冲电流镀铜的动向,反向高脉冲电流有利于解决高厚径比(high desity interconnection,HDI)印制板中微孔的电镀问题。

脉冲电镀在镀镍上的应用

对于普通(瓦特型)镀镍,采用脉冲为W=144%和W=234%的电流,镀层的表面正反射率提高。以镜面的反射率为l00计,对于平稳直流,不论加温与否,镀层的反射率有40左右。而采用单相不完全整流(W=234%)和三相不完全整流(W=144%)时,随着温度的升高,镀层的反射率明显增加。45℃时,是60;60℃时,达到70;而在70℃进,可以达80。另外,交直流重叠,可以得到低应力的镀层。这种影响对氨基磺酸盐镀镍也有同样的效果。

脉冲率对光亮镀镍的影响不大,这可能是由于光亮镀镍结晶的优先取向不受脉冲电流的影响,但是采用周期断电,可以提高其光亮度。

双脉冲镀镍的配方与工艺如下:

硫酸镍

200~250g/L

氯化镍

30~45g/L

硼酸

35~509/L

硫酸镁

60~80g/L

十二烷基硫酸钠

0.Olg/L

pH值

3.6~4.1

温度

40~45℃

脉冲电流参数 

正向脉冲

l000Hz

反向脉冲

l0000Hz

工作比(正向:反向)

20%:l0%

时间比(正向:反向)

800ms:100ms

脉冲电镀在镀铬上的应用

镀铬对电源波型非常敏感。有人对低温镀铬、微裂纹镀铬、自调镀铬以及标准镀铬做过试验[3]。对于低温镀铬,试验证明要采用脉冲尽量小的电源,但W值仍可以达到30%。对于微裂纹镀铬,由于随着脉冲的加大,裂纹减少,当脉冲率达到W=60%时,裂纹完全消失,因而不宜采用脉冲电流。三相全波的W=4.5%,可以用于镀铬。

对于标准镀铬,在不用波型调制时,W不应超过66%。但是在采用皱波以后,则频率提高,镀层光亮。

自调镀铬在Cr03250h/L、K2SiF612.5g/L、Si(S04)25g/L的镀液中,在40℃时电镀,当脉冲率达到40%时,镀层明显减少,而W超过50%时,又能获得较好的镀层,但是当W达到l08%时,则不能电镀。在采用阻流线圈调制以后,W在60%以内,可以使镀层的外观得到改善。

特别值得一提的是脉冲电源对三价铬镀铬的作用更为明显。三价铬镀铬由于比六价铬的毒性要小得多,因而作为镀铬的过渡性替代镀层已经在工业产品中推广开来,但是三价铬镀铬由于硬度不够高而主要用于装饰性镀层,对于镀硬铬则还存在一定技术困难。而当采用脉冲电源后,在含有以次磷酸钠为络合剂的甲酸铵兰价铬槽可获得厚而硬的铬镀层,并且使镀层的内应力下降了25%--75%。获得最佳镀层的镀液配方如下:

三氯化铬(6个结晶水)

0.4mol/L

硼酸

0.2mol/L

次磷酸钠

2.2mol/L

氟化钠

0.1mol/L

甲酸铵

3.28mol/L

脉冲镀银

普通镀银的分散能力随着波型因素的增加而下降,但是光亮镀银不受影响。采用单相半波整流进行光亮镀银时,随着电流密度的增加,镀层的平滑度也增加。现在的脉冲镀银采用可调制波型,合理利用负半周的抛光作用来提高镀层的平整度,增加镀层的致密度,从而可以提高镀层性能的同时,节约贵金属资源。

氰化银

45g/L

温度

25℃

氰化钾

120g/L

平均电流密度

l A/dm2

氢氧化钾

7.5g/L

占空比

10%

商业添加剂A

l5mL/L

频率

800Hz

商业添加剂B

l5mL/L

适合镀银锑合金的脉冲参数为:

关断时间

toff=4.5ms.

脉冲电流密度

jp=6.5 A/dm2

导通时间

ton=0.5ms

   脉冲镀金

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