Blogue PCB - Introduction et dépannage de nickelage de carte PCB

Le nickelage est utilisé comme revêtement de substrat pour les métaux précieux et les métaux de base sur les cartes PCB et est également couramment utilisé comme couche de surface pour certaines plaques d'impression à un seul côté. Pour certaines surfaces fortement usées, telles que les contacts de commutation, les contacts ou l'or de prise, l'utilisation de nickel comme couche de support en or peut grandement améliorer la résistance à l'usure. Lorsqu'il est utilisé comme couche barrière, le nickel empêche efficacement la diffusion entre le cuivre et d'autres métaux. Le revêtement composite nickel / or mat est généralement utilisé comme revêtement métallique résistant à la gravure et peut répondre aux exigences du soudage et du brasage par pressage à chaud. Seul le nickel peut être utilisé comme revêtement résistant à la corrosion pour les agents de gravure aminés sans soudure par pressage à chaud. Une carte PCB plaquée avec un placage brillant est également nécessaire, généralement avec un placage nickel / or brillant.

L'épaisseur de nickelage n'est généralement pas inférieure à 2,5 microns, généralement 4 - 5 microns. Les dépôts de nickel à faible contrainte sur les PCB sont généralement revêtus d'un bain de nickel de watts modifié et d'un bain de nickel d'aminosulfonate contenant un additif réducteur de contrainte. Nous disons souvent que le nickelage de la carte PCB comprend du nickel brillant et du nickel mat (également appelé nickel à faible contrainte ou nickel semi - brillant), ce qui nécessite généralement un placage uniforme et méticuleux, une faible porosité, une faible contrainte et une bonne ductilité.

Acide aminosulfonique de nickel (nickel ammoniacal) l'acide aminosulfonique de nickel est largement utilisé comme revêtement de substrat pour le placage de trous métallisés et les contacts de fiches imprimées. La couche déposée obtenue présente de faibles contraintes internes, une dureté élevée et une excellente ductilité. Ajouter un agent de libération de contrainte dans le bain et le revêtement résultant sera légèrement contraint. Il existe une variété de bains d'acides aminosulfoniques de différentes formulations. La formulation typique d'un bain d'aminosulfonate de nickel est présentée dans le tableau ci - dessous. En raison de la faible contrainte du revêtement, l'application est large, mais la stabilité du sulfame de nickel est médiocre et le coût est relativement élevé. Watt nickel modifié (thionickel) formule Watt nickel modifiée utilisant du sulfate de nickel et additionnée de bromure ou de chlorure de nickel. En raison des contraintes internes, le bromure de nickel est principalement utilisé. Il peut produire un revêtement semi - brillant, légèrement contraint intérieurement et bien malléable; Et un tel revêtement est facilement activable pour un placage ultérieur et d'un coût relativement faible. Rôle des composants du placage: 1) les sels principaux - sulfate de nickel et sulfate de nickel sont les principaux sels dans la solution de nickel. Les sels de nickel fournissent principalement les ions Nickel - métal nécessaires au nickelage et jouent également le rôle de sels conducteurs. Les concentrations de nickelage varient légèrement d'un fournisseur à l'autre et les teneurs admissibles en sels de nickel varient considérablement. La teneur élevée en sels de nickel permet l'utilisation de densités de courant cathodique plus élevées et de vitesses de dépôt rapides, et est généralement utilisée pour le placage de nickel épais à grande vitesse. Mais si la concentration est trop élevée, la polarisation de la cathode diminue, la capacité de dispersion est faible et la perte d'exécution du placage est importante. La vitesse de dépôt à faible teneur en sel de nickel est faible, mais la capacité de dispersion est bonne, ce qui permet d'obtenir des cristaux fins et un revêtement brillant. 2) utilisez l'acide borique tampon comme tampon pour maintenir le pH du placage de nickel dans une certaine plage. Il a été démontré en pratique que l'efficacité du courant cathodique diminue lorsque le pH du liquide de nickelage est trop faible; Lorsque le pH est trop élevé, le pH de la couche liquide proche de la surface de la cathode augmente rapidement par précipitation continue de H2, conduisant à la formation de colloïdes de ni (OH) 2, les inclusions de ni (OH) 2 augmentant la fragilité du revêtement. Dans le même temps, l'adsorption du colloïde de ni (OH) 2 à la surface de l'électrode provoque également le maintien de bulles d'hydrogène à la surface de l'électrode. La porosité du revêtement augmente. L'acide borique a non seulement un effet tampon de pH, mais peut également augmenter la polarisation cathodique, améliorant ainsi les propriétés de placage et réduisant la « combustion» à haute densité de courant. La présence d'acide borique est également bénéfique pour améliorer les propriétés mécaniques du revêtement. 3) activateur d'anode - en plus des solutions de nickelage de type sulfate utilisant des anodes insolubles, d'autres types de procédés de nickelage utilisent des anodes solubles. Les anodes en nickel sont facilement passivées lors de la mise sous tension. Pour garantir une dissolution normale de l'anode, une certaine quantité d'activateur d'anode est ajoutée au bain de placage. Des expériences ont montré que les ions chlorure sont des activateurs pour les anodes de nickel. Dans les solutions nickelées contenant du chlorure de nickel, le chlorure de nickel agit comme activateur d'anode en plus d'être le sel principal et le sel conducteur. Dans les solutions de nickelage qui ne contiennent pas de chlorure de nickel ou dont la teneur est faible, une certaine quantité de chlorure de sodium doit être ajoutée en fonction des circonstances réelles. Le bromure de nickel ou le chlorure de nickel sont également couramment utilisés comme agents de libération de stress pour maintenir les contraintes internes du revêtement et donner au revêtement un aspect semi - brillant. 4) Additifs - le composant principal de l'additif est un agent de libération de stress. L'ajout d'un agent de libération de contraintes améliore la polarisation cathodique du placage et réduit les contraintes internes du revêtement. Avec le changement de la concentration de l'agent de libération de stress, les contraintes internes du revêtement peuvent être réduites. Passage d'une contrainte de traction à une contrainte de compression. Les additifs couramment utilisés sont: l'acide naphtalènesulfonique, le paratoluènesulfonamide, la saccharine, etc. par rapport à un revêtement de nickel sans agent de libération de stress, l'ajout d'un agent de libération de stress dans le placage donne un revêtement uniforme, délicat et semi - brillant. Habituellement, les agents de libération de stress sont ajoutés à l'ampère pendant une heure (actuellement, les additifs spécifiques à la combinaison universelle comprennent des agents anti - piqûres, etc.). 5) agents mouillants - le dégagement d'hydrogène sur la cathode est inévitable pendant le processus de placage. La libération d'hydrogène réduit non seulement l'efficacité du courant cathodique, mais crée également des trous d'épingle dans le revêtement en raison de la rétention de bulles d'hydrogène à la surface de l'électrode. La porosité de la couche nickelée est relativement élevée. Pour réduire ou empêcher la production de trous d'épingle, une petite quantité d'agent mouillant doit être ajoutée au placage, comme le Laurylsulfate de sodium, le sulfate de diéthylhexyle de sodium, le n - octane. C'est une substance tensio - active anionique qui peut être adsorbée sur la surface de la cathode, réduisant ainsi la tension interfaciale entre l'électrode et la solution, réduisant l'angle de contact mouillant des bulles d'hydrogène sur l'électrode, permettant aux bulles de s'éloigner facilement de la surface de l'électrode, empêchant ou atténuant la production de trous d'épingle. Maintenance de la température de placage - différents processus de nickel utilisent différentes températures de placage. Les effets des variations de température sur le processus de nickelage sont plus complexes. Dans une solution de nickelage à température plus élevée, le revêtement de nickel obtenu présente des contraintes internes plus faibles et une bonne ductilité, les contraintes internes du revêtement devenant stables lorsque la température augmente jusqu'à 50°C. La température générale de fonctionnement est maintenue à 55 - 60 degrés Celsius. Si la température est trop élevée, le sel de nickel sera hydrolysé et le colloïde d'hydroxyde de nickel résultant conservera les bulles d'hydrogène colloïdales, provoquant l'apparition de trous d'épingle dans le revêtement tout en réduisant la polarisation cathodique. Par conséquent, la température de fonctionnement est très stricte et doit être contrôlée dans les limites spécifiées. Dans le travail réel, un contrôleur de température normale est utilisé pour maintenir la stabilité de sa température de fonctionnement en fonction des valeurs de contrôle de température fournies par le fournisseur. PH – les résultats réels montrent que le pH d’un électrolyte nickelé a un impact important sur les performances du revêtement et de l’électrolyte. Dans une solution de placage acide fort avec un pH de 2, il n'y a pas de dépôt de nickel métallique, seulement un léger précipité gazeux. En général, le pH de l'électrolyte nickelé de la plaque PCB est maintenu entre 3 et 4. Un bain de nickel avec un pH plus élevé a une capacité de dispersion plus élevée et une efficacité de courant cathodique plus élevée. Cependant, lorsque le pH est trop élevé, le pH du revêtement à proximité de la surface de la cathode augmente rapidement en raison de la précipitation continue des gaz légers de la cathode pendant le processus de placage. Des trous d'épingle apparaissent sur le revêtement. L'ajout d'hydroxyde de nickel au revêtement augmente également la fragilité du revêtement. Les bains nickelés avec un pH inférieur ont une meilleure solubilité anodique, ce qui peut augmenter la teneur en sels de nickel dans l'électrolyte, ce qui permet d'utiliser des densités de courant plus élevées et donc d'augmenter le rendement. Cependant, si le pH est trop bas, la plage de température pour obtenir un revêtement brillant se rétrécira. Ajout de carbonate de nickel ou de carbonate basique de nickel et augmentation du pH; Après l'addition d'Acide sulfamique ou d'acide sulfurique, le pH diminue et est vérifié et ajusté toutes les quatre heures pendant le travail. Anode - le nickelage traditionnel des plaques de PCB actuellement visibles utilise des anodes solubles, et il est courant d'utiliser des paniers en titane comme anodes avec des coins de nickel intégrés. L'avantage est que la surface de l'anode peut être suffisamment grande pour ne pas changer et que l'entretien de l'anode est relativement simple. Le panier en titane doit être placé dans une poche anodique en matériau polypropylène pour empêcher la boue anodique de tomber dans le placage. Et les trous doivent être nettoyés et vérifiés régulièrement pour voir s'ils sont ouverts. Les nouveaux sacs anodiques doivent être trempés dans de l'eau bouillante avant utilisation. Purification - lorsqu'il y a des contaminants organiques dans le bain, le traitement doit être effectué à l'aide de charbon actif. Cependant, cette méthode élimine généralement une partie des agents de libération de stress (additifs) qui doivent être complétés. Son processus de traitement est le suivant; 1) retirer l'anode, ajouter 5 ml / l d'eau déminéralisée, chauffer (60 - 80 ° c) et aérer (agitation gazeuse) pendant 2 heures. 2) Lorsque les impuretés organiques sont plus nombreuses, ajouter d'abord 3 - 5 ml / L de peroxyde d'hydrogène à 30% pour le traitement, agiter Pendant 3 heures. 3) ajouter 3 - 5 g / l d'agent actif en poudre sous agitation constante, continuer l'agitation gazeuse pendant 2 heures, fermer l'agitation et laisser reposer pendant 4 heures, ajouter la poudre de filtre, filtrer avec un réservoir de réserve et nettoyer le réservoir en même temps. 4) nettoyer et entretenir le support d'anode, en utilisant une plaque de fer ondulé nickelé comme cathode, en le traînant avec une densité de courant cylindre 8 - 12 heures 0,5 - 0,1 A / décimètre carré (lorsque le placage est contaminé par des substances inorganiques, cela affecte la qualité. également fréquemment utilisé) 5) Remplacement de la cartouche filtrante (généralement avec un ensemble de noyaux de coton et un ensemble de noyaux de carbone pour la filtration continue en série, le remplacement régulier peut effectivement prolonger le temps de traitement important et améliorer la stabilité du placage), l'analyse et l'ajustement de divers paramètres, et l'ajout d'un agent mouillant additif peut essayer le placage.? 6) Analyse - le placage doit utiliser les points de pratique du processus spécifiés dans le contrôle du processus, analyser régulièrement la composition du placage et le test de Hull, et guider le Département de production pour ajuster les paramètres du placage en fonction des paramètres obtenus.? 7) agitation - Le processus de nickelage est le même que les autres processus de placage. Le but de l'agitation est d'accélérer le processus de transfert de masse, de réduire les variations de concentration et d'augmenter la limite supérieure de densité de courant admissible. L'agitation du placage joue également un rôle très important dans la réduction ou la prévention des trous d'épingle dans le placage de nickel. Parce que pendant le processus de placage, les ions de placage près de la surface de la cathode sont épuisés et de grandes quantités d'hydrogène précipitent, ce qui augmente le pH et crée des colloïdes d'hydroxyde de nickel qui provoquent la rétention de bulles d'hydrogène et la création de trous d'épingle. En renforçant l'agitation du placage, il est possible d'éliminer les phénomènes décrits ci - dessus. L'air comprimé, le mouvement de la cathode et la circulation forcée (combinée à la filtration du noyau de carbone et du noyau de coton) sont généralement utilisés pour l'agitation. 8) densité de courant cathodique - la densité de courant cathodique a un effet sur l'efficacité du courant cathodique, la vitesse de dépôt et la qualité du revêtement. Les résultats des essais montrent que, lorsqu'il est nickelé, l'efficacité du courant cathodique augmente avec la densité de courant dans les zones de faible densité de courant; Dans les zones à forte densité de courant, l'efficacité du courant cathodique est indépendante de la densité de courant, tandis que dans les solutions de nickelage à pH plus élevé, le coefficient de courant cathodique est peu lié à la densité de courant. Comme pour les autres types de placage, la gamme de densité de courant cathodique choisie pour le placage de nickel doit également dépendre de la composition, de la température et des conditions d'agitation du placage. La densité varie beaucoup, généralement 2A / dm2 est approprié. Dépannage et dépannage 1) makeng: makeng est le résultat de la pollution organique. Les fosses de cannabis indiquent généralement une contamination par l'huile. Une mauvaise agitation ne peut pas enlever les bulles d'air, ce qui crée des fosses. Des agents mouillants peuvent être utilisés pour réduire leurs effets. Nous appelons généralement les petites fosses des trous d'épingle. Un mauvais prétraitement, une mauvaise qualité du métal, trop peu d'acide borique, une température de placage trop basse peuvent provoquer des trous d'épingle. Le contrôle du processus est essentiel et un agent anti - piqûres doit être ajouté comme stabilisant du processus. 2) rugosité et bavures: la rugosité signifie que la solution est sale et peut être corrigée par filtration complète (le pH est trop élevé pour former un précipité d'hydroxyde et doit être contrôlé). Si la densité de courant est trop élevée, la boue d'anode et l'eau impure peuvent apporter des impuretés qui peuvent causer des rugosités et des bavures dans les cas graves.3) faible force de liaison: si le revêtement de cuivre n'est pas complètement désoxydé, le revêtement s'écaille et l'adhérence entre le cuivre et le nickel devient mauvaise. Si le courant est interrompu, il peut provoquer l'écaillage du revêtement de nickel à l'interruption, ainsi que lorsque la température est trop basse.4) le revêtement est fragile et mal soudable: le revêtement est généralement fragile lorsqu'il est plié ou soumis à un certain degré d'usure. Cela indique la présence de contamination organique ou par des métaux lourds. L'excès d'additifs, la matière organique entraînée et les résistances de placage sont les principales sources de pollution organique. Ils doivent être traités au charbon actif. Un apport insuffisant et un pH trop élevé peuvent également affecter la fragilité du revêtement. 5) le revêtement est foncé et de couleur inégale: le revêtement est foncé et de couleur inégale, ce qui signifie qu'il y a une contamination métallique. Parce qu'il est généralement cuivré d'abord, puis nickelé, la solution de cuivre apportée est la principale source de contamination. Il est très important de réduire au minimum la solution de cuivre sur le cintre. Pour éliminer les contaminants métalliques dans le réservoir, en particulier les solutions d'élimination du cuivre, une cathode en acier ondulé doit être utilisée avec une densité de courant de 2 à 5 ampères par pied carré et 5 ampères par gallon de solution pendant une heure. Un mauvais prétraitement, un faible revêtement, une densité de courant trop faible, une concentration de sel primaire trop faible, un mauvais contact avec le circuit d'alimentation de placage peuvent tous affecter la couleur du revêtement.6) brûlures de revêtement: causes possibles de brûlures de revêtement: acide borique insuffisant, faible concentration de sel métallique, température de fonctionnement trop basse, densité de courant trop élevée, pH trop élevé ou agitation insuffisante.7) faible taux de dépôt: un pH faible ou une faible densité de courant peut entraîner un faible taux de dépôt.8) cloquage ou écaillage du revêtement: un mauvais traitement de pré - placage, un temps d'interruption trop long, une contamination par des impuretés organiques, une densité de courant trop élevée, une température trop basse, un pH trop élevé ou trop bas, un effet grave des impuretés peut entraîner un phénomène de cloquage ou d'écaillage) Passivation anodique: activateur d'anode insuffisant, surface d'anode trop petite, densité de courant trop élevée sur la carte PCB.