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镀覆孔的质量控制和检测方法(下)

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-05  浏览次数:698
核心提示:无论是全板镀金或局部镀金,首先要确保表面无沾污、金层表面处于激活状态和严格地控制工艺规范所提供的工艺参数及槽液成份正常的情况下,才能镀出高质量的光亮的金黄色金层。
 

三.溶液冲击电镀铜工艺技术

它是和电镀金生产线高速流动的金液冲击印制电路板插头的表面进行电镀的原理同样的工艺方法。其具体的实施方法就是在电镀槽中安装2个5马力的的马达,迫使阴极附近的溶液以0.56-1.12kg/cm2的压力喷出管道上孔径为12.7mm的孔,射向印制电路板的一边,然后从印制电路板的另一边流出,电镀通孔的进出口压力不同,两管道平行放置,溶液以150-250克/分钟的流速循环通过管道,这可以提高板面镀层的均匀性,阴极并以50.8MM的半径旋转,而不是平行来回移动,冲击电镀与常规的空气搅拌电镀相类似,都依赖于化学特性和电气特性。这一种类型的工艺方法,给槽体系统的制造带来一系列的困难,因为要适应这种工艺方法的需要,还必须设计一套复杂的专用泵、特殊的夹具和电镀槽的结构形式,能否很快地运用到解决高纵横比小孔电镀铜问题,这需很长一段时间,但从原理分析,应是可行的,但需要作很大的改进。

四.全化学镀铜工艺技术

全化学镀铜工艺方法解决深孔电镀问题是一种途径,它是利用化学催化作用,而不是电气作用来沉积铜,由于不需要施加电流,因而也就不存在由于电流分布不均匀而导致的镀层分布不均匀的问题。全化学镀铜的沉积速率为1.78-2.03μm/hr,按照这个速率沉积30μm的铜层需要18小时以上,生产效率很低,但它的工作负载高达0.25-0.5平方英尺/4.5升(0.05-0.10平方米/升)而电化学方法的工作负载只有0.002平方米/升,其化学组份采用自动分析仪来控制,在生产过程中沉积速度可以采用沉积速度试验板来定期监控。如把此种类型的工艺技术用生产自动流水线上,仅需要在现有的化学沉铜线上增加一个10%弱腐蚀槽和一个全化学沉铜槽就可以了。但从试验报告中获知,此种类型的工艺方法,对通孔电镀能力很强,表面与孔镀层厚度比接近1:1,但它的最大缺陷就是铜层的最重要的物性-延伸率只有2-3%,离标准差距较大,而且镀层脆,特别是经热冲击后铜镀层容易产生破裂。

五.改进型空气搅拌电镀技术

空气搅拌电镀体系,此种类型的工艺方法已被诸多厂家运用于生产流水线上,取得较明显的技术效果。该工艺体系是采用印制电路板来回移动搅拌溶液,使孔内的溶液得到及时交换,同时又采用高酸低铜的电解液,通过提高酸浓度增加溶液的电导率,降低铜浓度达到减小孔内溶液的欧姆电阻,并借助优良的添加剂的配合,确保高纵横比印制电路板电镀的可靠性和稳定性。根据电解液的特性,要使得深孔电镀达到技术要求,就必限制电流密度的取值,原因是因为欧姆电阻的直接影响,而不是物质的传递。重要的是确保孔内要有足够的电流,使电极反应的控制区扩大到整个孔内表面,使铜离子很快的转化成金属铜,为此应把常规使用的电流密度值降低到50%,使电镀通孔内的过电位比高电流密度电镀时,孔内可以获得足够的电流。

以上所介绍的工艺方法,其中有些技术现已经运用在生产高纵横比的印制电路板电镀铜上,取得很好的效果。目前较为成熟的脉冲电镀技术,经过研制和开发,采用“定时反脉冲”工艺技术运用到多层和积层多层印制电路板的深孔或深盲孔电镀铜上,制造出适应脉冲电镀的反脉冲整流器,使此种类型的工艺方法定会得到普遍应用。

全板镀金镀层起层与色变的原因分析及控制

在型号研制生产过程中,其控制系统中的四层板需全板镀金,该板的特点是密度高,导线细、间距窄(只有0.05mm)导线宽度0.30mm。为确保金-镍-铜层的结合力,对所经过的工序都进行分析和处理,使各种类型的处理溶液处于最佳状态,首先排除各类溶液对三者之间结合强度的直接影响。但稍为不慎就会产生镍层从铜层上分离开来或者金镀层从镍镀层表面脱落,其原因经过多次试验,有以下三个方面:

(一)镀层分层的原因分析

1.经光亮镀铜后,没有进行彻底地的清除表面膜,因此清洗后直接转入镍镀槽内进行电镀作业。因此镀后镍层从铜的表面分离。为什么会产生微薄膜呢?因为光亮镀铜溶液含有一定量的添加剂如光亮剂、整平剂、润湿剂等,也就指少量的添加剂,它在电解液内不会明显地改变镀液的性质,但会显著的改善镀层的性质,但镀层表面会吸附有此类添加剂等有机物质,这些有机物质在经过镀铜的表面吸附的很牢,很难使用一般的流动清洗水除去,必须配有专用的处理溶液进行一定时间的清除处理,方能达到满意的表面效果。就是因为这些看不见的透明薄膜,直接影响镍镀层与铜表面的结合强度。

2.铜表面还必须进行微粗化处理,使铜表面形成微粗糙的表面,以增加铜层与镍层的结合强度。因为镍镀层具有一定的应力,这种应力特别在光亮的铜表面就会形成拉应力,而从铜的表面分离,微粗化的目的就是增加与镍镀层的结合力。由于粗化处理不当,造成铜层表面不均匀状态,使镍镀层的分布的一致性受到直接影响,造成局部结合力好,星星点点的部位差,而发生镍层从铜的表面上分层。

3.铜的表面经过处理后,清洗的时间不易过长,因为清洗水也含有一定的酸性物质尽管其含量微弱,但对铜的表面影响不能掉以轻心,应严格按照工艺规范规定的时间进行清洗作业。

4.金层从镍层表面脱落的主要原因,就是镍的表面处理的问题。镍金属表面活性差很难取得令人满意的效果。镍镀层表面易在空气中产生钝化膜,如处理不当,就会使金层从镍层表面分离。如活化不当在进行电镀金时,金层就会从镍层表面脱离即起皮脱落。第二方面的原因是因为活化后,清洗的时间过长,造成镍表面重新生成钝化膜层,然后再去进行镀金,必然会产生镀层脱落的疵。

以上分析了三种镀层间产生质量缺陷的主要原因。解决此种类型的质量问题,就必须针对其表面特点,采取不同的工艺方法进行处理。

根据光亮镀铜表面的特性分析,要获得高质量的镀层品质,就必须采取镀后进行弱腐蚀处理,以除去表面由于添加剂造成的表面膜,使用稀硫酸水溶液进行处理,使铜表面呈现激化状态,立即带电转入镍槽内,根据被镀面积选取适当的电流密度进行电镀。镀镍后立即经过新盐酸活化处理,经清洗后立即进行金槽内进行镀金。经过这样的处理后,三者镀层的之间的结合力才能达到规定的工艺技术指标。

(二)金层颜色不正或变色的原因分析

酸性镀硬金所使用的电流密度很小,控制不好镀层就会发黑或发红,这就说明使用的电流密度不当,当电流的设定值确定后,金层表面仍然显示不出金的本色,这主要原因是溶液的温度选择不当。这是控制方面选择不当所造成的镀层颜色不正常。另一方面由于柠檬酸盐镀液的粘度增高,镀金后回收槽清洗后,再用流动水冲洗表面没有冲洗干净,当暴露于空气中而变色。所以,镀金后的表面清洗要严格按照工艺规范进行,以确保镀层质量的可靠性和稳定性。

(三)镀金工艺规范中规定的电流密度很窄,所以控制时要非常严格,稍微电流密度控制失灵,金层质量就无法保证。根据这种工艺特性,最好采用“面积测定法”即进行严格而又精确的计算的圆面积,安装导电挂具,将不需要镀的部位用绝缘物保护起来,只留下规定的电流密度所需的电镀面积,使电流密度保持在规定的工艺范围内。采用此种工艺措施就能确保镀金部位所需要的电流,使金层质量有很大的提高。

因此,无论是全板镀金或局部镀金,首先要确保表面无沾污、金层表面处于激活状态和严格地控制工艺规范所提供的工艺参数及槽液成份正常的情况下,才能镀出高质量的光亮的金黄色金层。

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