Blog de PCB - Introducción y solución de problemas del recubrimiento de níquel en la placa de PCB

El níquel se utiliza como recubrimiento de sustrato de metales preciosos y comunes en placas de pcb, y también se utiliza comúnmente como capa superficial de algunas placas impresas de un solo lado. Para algunas superficies muy desgastadas, como los contactos del interruptor, los contactos o el oro del enchufe, el uso de níquel como soporte de oro puede mejorar considerablemente la resistencia al desgaste. Cuando se utiliza como barrera, el níquel puede prevenir eficazmente la difusión entre cobre y otros metales. Los recubrimientos compuestos de níquel / oro mudo se utilizan generalmente como recubrimientos metálicos resistentes al grabado y pueden cumplir con los requisitos de soldadura y soldadura en caliente. Solo el níquel se puede utilizar como recubrimiento resistente a la corrosión de grabado de aminoácidos sin soldadura por presión caliente. También se necesitan placas de PCB recubiertas con recubrimiento brillante, generalmente con níquel / oro brillante.

El espesor del níquel generalmente no es inferior a 2,5 micras, generalmente 4 - 5 micras. La capa de depósito de níquel de bajo estrés en el PCB suele estar recubierta con baños de níquel Watts modificados y algunos baños de níquel sulfamato que contienen aditivos para reducir el estrés. A menudo decimos que el níquel de las placas de PCB incluye níquel brillante y níquel subbrillante (también conocido como níquel de bajo estrés o níquel semibrillante), lo que generalmente requiere un recubrimiento uniforme y fino, baja permeabilidad, bajo estrés y buena ductilidad.

El sulfamato de níquel (níquel amoniacal) es ampliamente utilizado como recubrimiento de sustrato para recubrimientos de agujeros metálicos y contactos de enchufe impresos. La capa de depósito obtenida tiene baja tensión interna, alta dureza y excelente ductilidad. Añadir un agente liberador de estrés al baño hará que el recubrimiento resultante se vea ligeramente estresado. Hay varios baños de sal de ácido aminosulfónico de diferentes fórmulas. Las fórmulas típicas de baño de níquel de sulfamato de níquel se muestran en la siguiente tabla. Debido a la baja tensión del recubrimiento y la amplia aplicación, el sulfamato de níquel tiene poca estabilidad y un costo relativamente alto. Mejorar el níquel Watt (azufre y níquel) mejorar la fórmula de níquel watt, usar sulfato de níquel y agregar bromuro de níquel o cloruro de níquel. Debido al estrés interno, se utiliza principalmente bromuro de níquel. Puede producir un recubrimiento semibrillante, ligero estrés interno y buena ductilidad; Y este recubrimiento es fácil de activar para la galvanoplastia posterior y es relativamente barato. Acción de los componentes del baño de chapado: 1) las principales sales - sulfamato de níquel y sulfato de níquel - son las principales sales en la solución de níquel. La sal de níquel proporciona principalmente los iones metálicos de níquel necesarios para el recubrimiento de níquel, y también desempeña el papel de sal conductora. Las concentraciones de líquidos de níquel varían ligeramente de un proveedor a otro, y el contenido permitido de sal de níquel varía mucho. El alto contenido de sal de níquel permite una mayor densidad de corriente catódica y una tasa de deposición rápida, y generalmente se utiliza para recubrimientos de níquel gruesos de alta velocidad. Sin embargo, si la concentración es demasiado alta, la polarización catódica disminuye, la capacidad de dispersión es pobre y la pérdida de ejecución del baño de níquel es grande. el bajo contenido de sal de níquel tiene una baja tasa de depósito, pero una buena capacidad de dispersión, lo que permite obtener un recubrimiento de grano fino y brillante. 2) el uso de ácido bórico amortiguador como amortiguador mantiene el pH del baño de níquel dentro de un cierto rango. La práctica ha demostrado que cuando el pH del baño de níquel es demasiado bajo, la eficiencia de la corriente catódica se reducirá; Cuando el valor de pH es demasiado alto, el valor de pH de la capa líquida cerca de la superficie del cátodo aumentará rápidamente debido a la precipitación continua de h2, lo que dará lugar a la formación de coloides (oh) 2 por ni, y la inclusión en ni (oh) 2 aumentará la fragilidad del recubrimiento. Al mismo tiempo, la adsorción del coloide ni (oh) 2 en la superficie del electrodo también hará que las burbujas de hidrógeno permanezcan en la superficie del electrodo. La permeabilidad del recubrimiento aumenta. El ácido bórico no solo tiene un efecto amortiguador de ph, sino que también puede aumentar la polarización catódica, mejorando así el rendimiento del baño y reduciendo la "combustión" a alta densidad de corriente. La presencia de ácido bórico también favorece la mejora de las propiedades mecánicas del recubrimiento. 3) el activación anódica - además de la solución de recubrimiento de níquel tipo sulfato que utiliza un ánodo insolvente, otros tipos de procesos de recubrimiento de níquel utilizan un ánodo soluble. El ánodo de níquel se pasiva fácilmente durante el proceso de electrificación. Para garantizar la disolución normal del ánodo, se añade una cierta cantidad de activación anódica al baño de galvanoplastia. Los experimentos encontraron que los iones de cloro eran los catalizadores del ánodo de níquel. En soluciones de níquel que contienen cloruro de níquel, el cloruro de níquel, además de actuar como la sal principal y la sal conductora, también actúa como agente activado anódico. En soluciones de galvanoplastia de níquel que no contengan cloruro de níquel o su bajo contenido, se debe agregar una cierta cantidad de cloruro de sodio de acuerdo con la situación real. El bromuro de níquel o el cloruro de níquel también se utilizan comúnmente como liberadores de estrés para mantener la tensión interna del recubrimiento y darle una apariencia semibrillante. 4) el ingrediente principal del aditivo es el liberador de estrés. La adición de un agente liberador de estrés mejora la polarización catódica del baño y reduce el estrés interno del recubrimiento. A medida que cambia la concentración del agente liberador de estrés, el estrés interno del recubrimiento puede reducirse. De la tensión de tracción a la tensión de compresión. Los aditivos comunes son: ácido sulfónico de naftaleno, P - tolueno - sulfonamida, sacarina, etc. en comparación con el recubrimiento de níquel sin agente liberador de estrés, la adición de un liberador de estrés en el baño de chapado obtendrá un recubrimiento uniforme, delicado y semibrillante. Por lo general, los liberadores de estrés se agregan en una hora por ampeón (actualmente, los aditivos especiales combinados generales incluyen agentes antiparasitarios, etc. 5) agentes humectantes - durante el proceso de galvanoplastia, la precipitación de hidrógeno en el cátodo es inevitable. La liberación de hidrógeno no solo reduce la eficiencia de la corriente catódica, sino que también produce agujeros de aguja en el recubrimiento debido a la retención de burbujas de hidrógeno en la superficie del electrodo. La permeabilidad de la capa de níquel es relativamente alta. Para reducir o prevenir la producción de agujeros de aguja, se deben agregar pequeñas cantidades de humectantes al baño de chapado, como sulfato de sodio de dodecilo, sulfato de sodio de dietilhexilo, n - octano. es una sustancia activa superficial aniónica que se puede adsorber en la superficie del cátodo, reduciendo así la tensión de la interfaz entre el electrodo y la solución, reduciendo El ángulo de contacto húmedo de las burbujas de hidrógeno sobre el electrodo, haciendo que las burbujas se alejen fácilmente de la superficie del electrodo y evitando o reduciendo la producción de agujeros de aguja. Mantenimiento de la temperatura del baño - diferentes procesos de níquel utilizan diferentes temperaturas del baño. El impacto de los cambios de temperatura en el proceso de galvanoplastia de níquel es más complejo. En una solución de níquel a una temperatura más alta, el recubrimiento de níquel obtenido tiene una tensión interna más baja y una buena ductilidad, y cuando la temperatura aumenta a 50 ° c, la tensión interna del recubrimiento se estabiliza. En general, la temperatura de funcionamiento se mantiene en 55 - 60 grados centígrados. si la temperatura es demasiado alta, la sal de níquel se hidroliza y el coloide de hidróxido de níquel resultante conserva la burbuja de hidrógeno coloide, lo que provoca la aparición de agujeros de aguja en el recubrimiento, reduciendo al mismo tiempo la polarización catódica. Por lo tanto, la temperatura de trabajo es muy estricta y debe controlarse dentro del rango prescrito. En el trabajo real, de acuerdo con los valores de control de temperatura proporcionados por el proveedor, se utiliza un controlador de temperatura ambiente para mantener la estabilidad de su temperatura de trabajo. Valor de pH - los resultados reales muestran que el valor de pH del electrolito de níquel tiene un gran impacto en las propiedades del recubrimiento y el electrolito. En una solución de galvanoplastia de ácido fuerte con un valor de pH de 2, no hay deposición de níquel metálico, solo precipitación de gas ligero. En general, el pH del electrolito de níquel de la placa de PCB se mantiene entre 3 y 4. los baños de níquel con un pH más alto tienen una mayor capacidad de dispersión y una mayor eficiencia de la corriente catódica. Sin embargo, cuando el pH es demasiado alto, el pH del recubrimiento cerca de la superficie del cátodo aumenta rápidamente debido a la precipitación continua del gas ligero del cátodo durante el proceso de galvanoplastia. Hay agujeros de aguja en el recubrimiento. La adición de hidróxido de níquel al recubrimiento también aumentará la fragilidad del recubrimiento. Los baños recubiertos de níquel con un pH más bajo tienen una mejor disolución anódica, lo que puede aumentar el contenido de sal de níquel en el electrolito, permitiendo el uso de una mayor densidad de corriente, aumentando así la producción. Sin embargo, si el pH es demasiado bajo, el rango de temperatura para obtener un recubrimiento brillante se reducirá. Añadir carbonato de níquel o carbonato básico de níquel y aumentar el ph; Después de agregar ácido aminosulfónico o ácido sulfúrico, el pH disminuye, y el pH se revisa y ajusta cada cuatro horas durante el Trabajo. ánodos - el chapado tradicional de níquel de las placas de PCB que se pueden ver actualmente utiliza ánodos solubles, y es común usar cestas de titanio como ánodos con ángulos de níquel incorporados. La ventaja es que el área del ánodo se puede hacer lo suficientemente grande como para no cambiar, y el mantenimiento del ánodo es relativamente simple. La canasta de titanio debe colocarse en una bolsa de ánodo hecha de material de polipropileno para evitar que el barro de ánodo caiga en el baño. Y los agujeros deben limpiarse e inspeccionarse regularmente para ver si están abiertos. Las nuevas bolsas de ánodo deben remojarse en agua hirviendo antes de su uso. Purificación - cuando hay contaminantes orgánicos en el baño, se debe tratar con carbón activado. Sin embargo, este método suele eliminar una parte de los liberadores de estrés (aditivos) que deben complementarse. Su proceso de tratamiento es el siguiente: 1) retire el ánodo, agregue 5 ml / L de agua de eliminación de impurezas, caliente (60 - 80 ° c) e inflar (agitación de gas) durante 2 horas. 2) cuando haya más impurezas orgánicas, primero agregue el 30% de peróxido de hidrógeno de 3 - 5 ml / LR para el tratamiento, revuelva durante 3 horas. 3) agregue 3 - 5 g / L de reactivo en polvo bajo agitación continua, continúe agitando durante 2 horas, cierre la mezcla y deje reposar durante 4 horas, agregue polvo filtrante, filtre con un tanque de repuesto y limpie el tanque al mismo tiempo. 4) limpie y mantenga el colgante del ánodo, utilice una placa de hierro corrugado recubierta de níquel como cátodo y arrastre el cilindro con densidad de corriente durante 8 - 12 horas 0,5 - 0,1 A / MIN cuadrado (min).cuando el baño está contaminado por sustancias inorgánicas, afecta la calidad. también se usa con frecuencia) 5) reemplazar el filtro (generalmente con un grupo de núcleos de algodón y un grupo de núcleos de carbono en serie para la filtración continua, el reemplazo regular puede prolongar efectivamente el tiempo de procesamiento grande y mejorar la estabilidad del baño de chapado), analizar y ajustar varios parámetros, y agregar un humectante aditivo para probar el baño. 6) analizar - el baño debe utilizar los puntos clave del Protocolo de proceso especificado en el control del proceso, analizar regularmente la composición del baño de chapado y la prueba del tanque de casco, y guiar al Departamento de producción a ajustar los parámetros del baño de chapado de acuerdo con los parámetros obtenidos. 7) el proceso de agitación - níquel es el mismo que otros procesos de chapado. El objetivo de la agitación es acelerar el proceso de transferencia de masa, reducir los cambios de concentración y aumentar el límite superior de la densidad de corriente permitida. El baño de agitación también juega un papel muy importante en la reducción o prevención de los agujeros de aguja en la capa de níquel. Debido a que durante el proceso de galvanoplastia, los iones de galvanoplastia cerca de la superficie del cátodo se agotan y se precipita una gran cantidad de hidrógeno, lo que aumenta el pH y produce coloides de hidróxido de níquel, lo que resulta en burbujas de hidrógeno varadas y agujeros de aguja. Al fortalecer la agitación del baño, se puede eliminar el fenómeno anterior. El aire comprimido, el movimiento del cátodo y el ciclo forzado (combinado con la filtración del núcleo de carbono y el núcleo de algodón) se utilizan generalmente para la agitación. 8) la densidad de corriente catódica - densidad de corriente catódica tiene un impacto en la eficiencia de la corriente catódica, la tasa de deposición y la calidad del recubrimiento. Los resultados de las pruebas muestran que cuando se recubre de níquel, en la zona de baja densidad de corriente, la eficiencia de la corriente catódica aumenta con el aumento de la densidad de corriente; En la región de alta densidad de corriente, la eficiencia de la corriente catódica no está relacionada con la densidad de corriente, mientras que en la solución de níquel con un pH más alto, el coeficiente de corriente catódica no está relacionado con la densidad de corriente. Al igual que otros tipos de recubrimiento, el rango de densidad de corriente catódica seleccionado para el recubrimiento de níquel también debe depender de la composición del baño, la temperatura y las condiciones de agitación. La densidad cambia mucho y generalmente es apropiado tomar 2a / dm2. Resolución de problemas y resolución de problemas 1) makeng: makeng es el resultado de la contaminación orgánica. Los pozos de cannabis suelen indicar contaminación por petróleo. La agitación inadecuada no puede eliminar las burbujas de aire, lo que produce pozos. Se pueden usar agentes humectantes para reducir sus efectos. Normalmente llamamos a los pequeños pozos agujeros de aguja. El mal pretratamiento, la mala calidad del metal, el bajo contenido de ácido bórico y la baja temperatura del baño pueden causar agujeros de aguja. El control del proceso es clave y se debe añadir un antipolvo como estabilizador del proceso. 2) la rugosidad y el burr: la rugosidad significa que la solución está sucia y se puede corregir mediante una filtración completa (el pH es demasiado alto para formar una precipitación de hidróxido, que debe controlarse). Si la densidad de corriente es demasiado alta, el barro anódico y el agua impura traen impurezas que, en casos graves, causan ásperas y burras. 3) baja adherencia: si el recubrimiento de cobre no está completamente desoxidado, el recubrimiento se pelará y la adherencia entre cobre y níquel empeorará. Si se interrumpe la corriente eléctrica, el recubrimiento de níquel se pela en el punto de interrupción y también cuando la temperatura es demasiado baja. 4) el recubrimiento es frágil y tiene poca soldabilidad: cuando el recubrimiento se dobla o se desgasta en cierta medida, el recubrimiento suele ser frágil. Esto indica la presencia de contaminación orgánica o por metales pesados. El exceso de aditivos, la materia orgánica intercalada y los resistencias a la galvanoplastia son las principales fuentes de contaminación orgánica. Deben ser tratados con carbón activado. La cantidad insuficiente de adición y el pH excesivo también pueden afectar la fragilidad del recubrimiento. 5) el recubrimiento es más oscuro y el color es desigual: el recubrimiento es más oscuro y el color es desigual, lo que significa que hay contaminación metálica. Debido a que generalmente se Chapada en cobre primero y luego en níquel, la solución de cobre traída es la principal fuente de contaminación. Es muy importante minimizar la solución de cobre en la horca. Para eliminar los contaminantes metálicos en el tanque, especialmente la solución de eliminación de cobre, se debe utilizar un cátodo de Acero corrugado con una densidad de corriente de 2 a 5 amps por pie cuadrado y 5 amps por galón de solución durante una hora. El mal pretratamiento, el bajo recubrimiento, la baja densidad de corriente, la baja concentración de sal principal y el contacto deficiente con el circuito de alimentación de galvanoplastia pueden afectar el color del recubrimiento. 6) quemaduras en el recubrimiento: posibles causas de quemaduras en el recubrimiento: ácido bórico insuficiente, baja concentración de sal metálica, baja temperatura de trabajo, alta densidad de corriente excesiva, valor de pH excesivo o agitación insuficiente. 7) baja tasa de deposición: bajo pH o baja densidad de corriente puede causar baja tasa de deposición. 8) ampollas o descamación del recubrimiento: mal pretratamiento, tiempo de interrupción excesivo, contaminación por impurezas orgánicas, alta densidad de corriente excesiva, baja temperatura, valor de pH excesivo o bajo, efectos graves de impurezas pueden causar ampollas o descamación del ánodo. 9) pasivación del ánodo insuficiente, área del ánodo demasiado pequeña la densidad de corriente en la placa de PCB es demasiado alta.