Dati PCB - Introduzione e risoluzione dei problemi di galvanizzazione del nichel sulla scheda PCB

La nichelatura è utilizzata sulla scheda PCB come rivestimento del substrato per metalli preziosi e metalli base ed è anche comunemente usata come strato superficiale per alcune schede stampate su un lato. Per alcune superfici che sono pesantemente usurate, come contatti di commutazione, contatti o spina oro, l'uso del nichel come strato di supporto di oro può notevolmente migliorare la resistenza all'usura. Quando utilizzato come barriera, il nichel è efficace nel prevenire la diffusione tra rame e altri metalli. I rivestimenti combinati dumb nichel/oro sono spesso utilizzati come rivestimenti metallici resistenti all'incisione e possono soddisfare i requisiti della saldatura a caldo e della brasatura. Solo il nichel può essere utilizzato come rivestimento resistente alla corrosione per incisioni a base di ammoniaca senza saldatura a caldo. Sono inoltre richieste schede PCB con placcatura luminosa, di solito con placcatura brillante di nichel / oro.

Lo spessore della nichelatura è generalmente non inferiore a 2,5 micron, solitamente 4-5 micron. Lo strato depositato di nichel a bassa tensione sul PCB è solitamente placcato con un bagno di nichel Watts modificato e alcuni bagni di nichel solfamato con additivi che riducono lo stress. Spesso diciamo che la nichelatura delle schede PCB include nichel brillante e nichel opaco (noto anche come nichel a bassa sollecitazione o nichel semi-brillante), che di solito richiedono placcatura uniforme e meticolosa, bassa porosità, bassa sollecitazione e buona duttilità.

Solfamato di nichel (nichel di ammoniaca) Il solfammato di nichel è ampiamente usato come rivestimento del substrato sulla placcatura del foro metallizzato e sui contatti stampati della spina. Lo strato depositato ottenuto ha basso stress interno, elevata durezza e eccellente duttilità. Aggiungere un sollievo da stress al bagno e il rivestimento risultante sarà leggermente stressato. Ci sono una varietà di bagni di solfammato con formulazioni diverse. La tipica formula del bagno di solfammato di nichel è mostrata nella tabella sottostante. A causa dello stress basso del rivestimento, è ampiamente usato, ma la stabilità del solfammato di nichel è scarsa e il suo costo è relativamente alto. Formulazione di nichel di Watt modificata (nichel di zolfo) Watt modificata utilizzando solfato di nichel, insieme all'aggiunta di bromuro di nichel o cloruro di nichel. A causa dello stress interno, il bromuro di nichel è principalmente utilizzato. Può produrre uno sforzo semi-luminoso, leggermente interno, buon rivestimento di duttilità; E questo rivestimento è facile da attivare per la successiva galvanizzazione ed il costo è relativamente basso. Il ruolo di ogni componente della soluzione di placcatura: 1) Sali principali solfammato di nichel e solfato di nichel sono i sali principali nella soluzione di nichel. I sali di nichel forniscono principalmente ioni metallici di nichel necessari per la nichelatura e svolgono anche il ruolo di sali conduttivi. La concentrazione della soluzione di nichelatura varia leggermente con i diversi fornitori e il contenuto ammissibile di sale di nichel varia notevolmente. L'alto contenuto di sale di nichel consente l'uso di una maggiore densità di corrente catodica e di un tasso di deposizione veloce ed è spesso utilizzato per nichelatura spessa ad alta velocità. Tuttavia, se la concentrazione è troppo alta, la polarizzazione catodica sarà ridotta, la capacità di dispersione sarà scarsa e la perdita di esecuzione della soluzione di placcatura sarà grande. Basso contenuto di sale al nichel ha un tasso di deposizione basso, ma ha una buona capacità di dispersione e può ottenere cristallo fine e rivestimento luminoso.2) Buffer - acido borico è usato come tampone per mantenere il valore pH della soluzione di nichelatura entro un certo intervallo. La pratica ha dimostrato che quando il valore PH della soluzione di nichelatura è troppo basso, l'efficienza della corrente catodica diminuirà; Quando il valore PH è troppo alto, il valore PH dello strato liquido vicino alla superficie del catodo aumenterà rapidamente a causa della precipitazione continua di H2, con conseguente Ni La formazione di colloide (OH)2 e l'inclusione di Ni(OH)2 nel rivestimento aumentano la fragilità del rivestimento. Allo stesso tempo, l'adsorbimento del colloide Ni(OH)2 sulla superficie dell'elettrodo causerà anche bolle di idrogeno a rimanere sulla superficie dell'elettrodo. La porosità del rivestimento aumenta. Non solo l'acido borico ha un effetto tampone del pH, ma può aumentare la polarizzazione catodica, migliorando così le prestazioni del bagno e riducendo la "combustione" ad alte densità di corrente. La presenza di acido borico è anche utile per migliorare le proprietà meccaniche del rivestimento.3) Attivatore di anodi €”eccetto per le soluzioni di nichelatura tipo solfato che utilizzano anodi insolubili, altri tipi di processi di nichelatura utilizzano anodi solubili. L'anodo del nichel è facilmente passivato durante il processo di elettrificazione. Al fine di garantire la dissoluzione normale dell'anodo, una certa quantità di attivatore dell'anodo è aggiunta alla soluzione di placcatura. Si è scoperto attraverso esperimenti che lo ione del cloruro di CI è l'attivatore dell'anodo del nichel. Nella soluzione di nichelatura contenente cloruro di nichel, oltre ad essere il sale principale e il sale conduttivo, il cloruro di nichel agisce anche come attivatore dell'anodo. Nella soluzione di nichel galvanizzato che non contiene cloruro di nichel o il suo contenuto è basso, una certa quantità di cloruro di sodio deve essere aggiunta in base alla situazione reale. Il bromuro di nichel o il cloruro di nichel è anche comunemente usato come sollievo dallo stress per mantenere lo stress interno del rivestimento e dare al rivestimento un aspetto semi-luminoso.4) Additivi - il componente principale degli additivi è sollievo dallo stress. L'aggiunta di stress relief migliora la polarizzazione catodica della soluzione di placcatura e riduce lo stress interno del rivestimento. Con il cambiamento della concentrazione dello stress relief, lo stress interno del rivestimento può essere ridotto. Passaggio da sforzo di trazione a sforzo di compressione. Gli additivi comunemente usati sono: acido solfonico naftalene, p-toluenesulfonamide, saccarina e così via. Rispetto al rivestimento di nichel senza lo stress relief, l'aggiunta dello stress relief al bagno si tradurrà in un rivestimento uniforme, fine e semi-luminoso. Di solito l'agente di sollievo dello stress è aggiunto da ampere un'ora (attualmente, gli additivi speciali di combinazione generale includono agenti anti-foro, ecc.).5) Agente di bagnatura - Durante il processo di galvanizzazione, l'evoluzione di idrogeno sul catodo è inevitabile. L'evoluzione dell'idrogeno non solo riduce l'efficienza della corrente catodica, ma provoca anche fori di spillo nel rivestimento a causa della ritenzione di bolle di idrogeno sulla superficie dell'elettrodo. La porosità dello strato di nichelatura è relativamente alta. Al fine di ridurre o prevenire la generazione di fori di spillatura, una piccola quantità di agente bagnante dovrebbe essere aggiunta alla soluzione di placcatura, come sodio lauril solfato, sodio dietilessilo solfato, n-ottano È una sostanza attiva di superficie anionica, che può essere adsorbita sulla superficie del catodo, in modo che la tensione interfacciale tra l'elettrodo e la soluzione sia ridotta e l'angolo di contatto bagnante delle bolle di idrogeno sull'elettrodo sia ridotto, in modo che le bolle siano facilmente lontane dalla superficie dell'elettrodo, impedendo o attenuando la generazione di fori di spillatura. Manutenzione della soluzione di placcazioneTemperatura - Diversi processi di nichel utilizzano diverse temperature del bagno. L'effetto del cambiamento di temperatura sul processo di nichelatura è più complicato. Nella soluzione di nichelatura con temperatura più elevata, il rivestimento di nichel ottenuto ha bassa tensione interna e buona duttilità e lo sforzo interno del rivestimento diventa stabile quando la temperatura è aumentata a 50 ° C. La temperatura di funzionamento generale è mantenuta a 55-60 gradi C. Se la temperatura è troppo alta, si verificherà l'idrolisi del sale di nichel e il colloide risultante dell'idrossido di nichel manterrà le bolle colloidali di idrogeno, con conseguente buchi di spillo nel rivestimento e allo stesso tempo riducendo la polarizzazione catodica. Pertanto, la temperatura di lavoro è molto rigorosa e dovrebbe essere controllata entro l'intervallo specificato. Nel lavoro effettivo, il regolatore di temperatura normale è utilizzato per mantenere la stabilità della sua temperatura di lavoro secondo il valore di controllo della temperatura fornito dal fornitore. Valore PH - risultati pratici mostrano che il valore PH dell'elettrolita di nichelatura ha una grande influenza sulle prestazioni del rivestimento e dell'elettrolita. Nella forte soluzione di galvanizzazione acida con PHâ¤2, non c'è deposizione di nichel metallico, solo gas leggero viene precipitato. Generalmente, il valore di pH dell'elettrolita nichelato per la scheda PCB è mantenuto tra 3 e 4. I bagni di nichel con pH più alto hanno maggiore potere di dispersione e maggiore efficienza della corrente catodica. Tuttavia, quando il pH è troppo alto, a causa della precipitazione continua di gas leggero dal catodo durante il processo di galvanizzazione, il valore di pH del rivestimento vicino alla superficie del catodo aumenta rapidamente. I pinholes appaiono nel rivestimento. L'inclusione di idrossido di nichel nel rivestimento aumenterà anche la fragilità del rivestimento. I bagni di nichelatura con pH più basso hanno una migliore dissoluzione dell'anodo, che può aumentare il contenuto di sali di nichel nell'elettrolita, consentendo l'uso di una maggiore densità di corrente, migliorando così la produzione. Tuttavia, se il pH è troppo basso, l'intervallo di temperatura per ottenere rivestimenti luminosi sarà ristretto. Aggiungendo carbonato di nichel o carbonato di nichel base, il valore pH aumenta; aggiungendo acido solfammico o acido solforico, il valore del pH diminuisce, controlla e regola il valore del pH ogni quattro ore durante il processo di lavoro. Anodo - La nichelatura convenzionale della scheda PCB che può essere vista attualmente utilizza anodi solubili ed è abbastanza comune utilizzare cesti di titanio come anodi con angoli di nichel incorporati. Il vantaggio è che l'area dell'anodo può essere resa abbastanza grande e non cambia e la manutenzione dell'anodo è relativamente semplice. Il cesto di titanio deve essere posizionato in un sacchetto anodico in materiale polipropilene per evitare che la melma anodica cada nella soluzione di placcatura. E dovrebbe pulire regolarmente e controllare se i fori sono liberi. I sacchetti nuovi dell'anodo devono essere immersi in acqua bollente prima dell'uso. Purification—Quando il bagno ha contaminazione organica, dovrebbe essere trattato con carbone attivo. Tuttavia, questo metodo di solito rimuove una parte del sollievo dallo stress (additivo), che deve essere ricostituito. Il suo processo di trattamento è il seguente: 1) Estrarre l'anodo, aggiungere 5ml/l di acqua che rimuove le impurità, riscaldarlo (60-80°C) e aerare (agitando il gas) per 2 ore.2) Quando ci sono molte impurità organiche, prima aggiungere 3-5ml/l di 30% di perossido di idrogeno per il trattamento e mescolare per 3 ore.3) Aggiungere 3-5g/l di attività in polvere sotto agitazione costante, continuare a mescolare il gas per 2 ore, spegnere la mescolanza e lasciare riposare per 4 ore, aggiungere polvere filtro e utilizzare un serbatoio di riserva per filtrare e pulire il serbatoio allo stesso tempo.4) Pulire e mantenere l'anodo, utilizzare una piastra di ferro ondulato placcata con nichel come il cilindro, e trascinare la soluzione per 8-12 ore ad una corrente di 0-5 g quadrati (0,0 g/l). 5) Sostituire l'elemento filtrante (di solito un gruppo di nuclei di cotone e un gruppo di nuclei di carbonio sono utilizzati per la filtrazione continua in serie e la sostituzione periodica può prolungare efficacemente il grande tempo di lavorazione e migliorare la stabilità della soluzione di placcatura), analizzare e regolare i vari parametri e aggiungere l'agente bagnante additivo Puoi provare placcatura.6) Analisi - La soluzione di placcatura dovrebbe utilizzare i punti principali delle normative di processo specificate nel controllo di processo, analizzare regolarmente i componenti della soluzione di placcatura e il test della cella dello scafo e guidare il dipartimento di produzione per regolare i parametri della soluzione di placcatura in base ai parametri ottenuti.7) Mescolare - il processo di nichelatura è lo stesso di altri processi galvanici. Lo scopo della miscelazione è di accelerare il processo di trasferimento di massa per ridurre il cambiamento di concentrazione e aumentare il limite superiore della densità di corrente ammissibile. Mescolare la soluzione di placcatura ha anche un ruolo molto importante nel ridurre o prevenire i fori di spillatura nello strato di nichelatura. Perché, durante il processo di galvanizzazione, gli ioni di placcatura vicino alla superficie del catodo sono esauriti e una grande quantità di idrogeno è precipitato, che aumenta il valore del pH e produce idrossido di nichel colloide, con conseguente ritenzione di bolle di idrogeno e la generazione di fori di spillo. Il fenomeno di cui sopra può essere eliminato rafforzando la mescolanza della soluzione di placcatura. L'aria compressa, il movimento del catodo e la circolazione forzata (combinate con la filtrazione del nucleo del carbonio e del cotone) sono comunemente usati per mescolare.8) Densità della corrente del catodo - La densità della corrente del catodo ha un effetto sull'efficienza della corrente catodica, sul tasso di deposizione e sulla qualità del rivestimento. I risultati delle prove mostrano che quando il nichel è placcato con un elettrolita con un pH inferiore, l'efficienza della corrente catodica aumenta con l'aumento della densità di corrente nella regione a bassa densità di corrente; nella regione ad alta densità di corrente, l'efficienza della corrente catodica non ha nulla a che fare con la densità di corrente e quando l'efficienza della corrente catodica ha poco a che fare con la densità di corrente alle soluzioni di nichelatura a pH più alto. Come altre specie di placcatura, la gamma di densità di corrente catodica selezionata per nichelatura dovrebbe anche dipendere dalla composizione, dalla temperatura e dalle condizioni di agitazione della soluzione di placcatura. La densità varia notevolmente, generalmente 2A/dm2 è appropriato. Risoluzione dei problemi e risoluzione dei problemi 1) Fare: Fare è il risultato dell'inquinamento organico. Grandi pozzi di canapa di solito indicano contaminazione da olio. Scarsa agitazione non riesce a rimuovere le bolle d'aria, che crea pozzi. L'agente bagnante può essere utilizzato per ridurre la sua influenza. Di solito chiamiamo i piccoli pozzi come fori di spillo. Pretrattamento scadente, scarsa qualità del metallo, troppo poco contenuto di acido borico e troppo bassa temperatura del bagno causeranno fori di spillo. E il controllo del processo è la chiave, l'agente anti-foro dovrebbe essere aggiunto come stabilizzatore di processo.2) Rugosità e sbavature: rugosità significa che la soluzione è sporca e può essere corretta dalla filtrazione completa (il PH è troppo alto per formare precipitazione di idrossido e dovrebbe essere controllato). Se la densità corrente è troppo alta, la melma dell'anodo e l'acqua impura porteranno impurità, che causeranno rugosità e sbavature nei casi gravi. 3) Bassa forza di legame: Se il rivestimento di rame non è completamente deossidato, il rivestimento si stacca e l'adesione tra rame e nichel sarà scarsa. Se la corrente viene interrotta, causerà la rimozione del rivestimento di nichel nel luogo interrotto e si stacca anche quando la temperatura è troppo bassa.4) Il rivestimento è fragile e ha scarsa saldabilità: quando il rivestimento è piegato o sottoposto a un certo grado di usura, il rivestimento è solitamente fragile. Ciò dimostra che c'è inquinamento organico o pesante da metalli. Troppi additivi, sostanze organiche incorporate e resistenze galvaniche sono le principali fonti di inquinamento organico. Devono essere trattati con carbone attivo. L'aggiunta insufficiente e l'alto pH influenzeranno anche la fragilità del rivestimento.5) Il rivestimento è scuro e il colore è irregolare: il rivestimento è scuro e il colore è irregolare, il che significa che c'è inquinamento metallico. Poiché il rame è solitamente placcato prima e poi nichelato, la soluzione di rame introdotta è la principale fonte di inquinamento. È importante ridurre al minimo la soluzione di rame sul gancio. Per rimuovere la contaminazione del metallo nel serbatoio, in particolare la soluzione di rimozione del rame, è necessario utilizzare un catodo d'acciaio ondulato, ad una densità di corrente da 2 a 5 ampere/piede quadrato, 5 ampere per gallone di soluzione per un'ora. Scarso pretrattamento, scarso rivestimento basso, densità di corrente troppo bassa, concentrazione di sale principale troppo bassa, scarso contatto del circuito di potenza galvanizzante influenzerà il colore del rivestimento.6) Bruciatura del rivestimento: Possibili cause di bruciatura del rivestimento: acido borico insufficiente, bassa concentrazione di sale metallico, temperatura di lavoro troppo bassa, densità di corrente troppo alta, PH troppo alto o agitazione insufficiente.7) Tasso di deposizione basso: valore basso PH o bassa densità di corrente causerà bassa velocità di deposizione.8) Blistering o peeling dello strato di rivestimento: scarso trattamento di pre-placcatura, tempo di interruzione eccessivamente lungo, inquinamento organico da impurità, densità eccessiva di corrente, temperatura troppo bassa, PH troppo alta o troppo bassa e grave influenza delle impurità causerà vesciche o peeling fenomeno.