Teknik PCB - Pengurusan proses peletakan nikel tanpa elektronik untuk PCB Berlapisan

1. Fungsi dan ciri-ciri penutup nikel pada PCB Berlapisan

Plating nikel digunakan sebagai penyamaran substrat logam berharga dan as as pada PCB berbilang lapisan. Ia juga biasanya digunakan sebagai lapisan permukaan untuk beberapa PCB satu-sisi. Untuk beberapa permukaan yang dipakai di bawah beban berat, seperti kenalan tukar Untuk potongan kenalan atau emas plug, nikel digunakan sebagai penutup substrat emas, yang boleh meningkatkan perlawanan pakaian yang jauh. Apabila digunakan sebagai penghalang, nikel boleh secara efektif mencegah penyebaran antara tembaga dan logam lain. Penutup komposit nikel / emas yang bodoh sering digunakan sebagai penutup logam anti-etching, dan boleh memenuhi keperluan penyelamatan tekanan panas dan pemberontak. Hanya nikel boleh digunakan sebagai penutup anti-korrosion yang mengandungi ammonia etchant tanpa penyelamatan tekan panas. Untuk PCB berbilang lapisan dengan penutup cerah, penutup nikil ringan / emas biasanya digunakan. Ketebusan penutup nikel biasanya tidak kurang dari 2.5 mikron, biasanya 4-5 mikron.

Lapisan depositi nikel tekanan rendah dari PCB Multilayer biasanya dilapis dengan penyelesaian plating nikel watt yang diubahsuai dan beberapa penyelesaian plating nikel asid sulfamik dengan aditif pengurangan tekanan.

Kami sering mengatakan bahawa lapisan nikel pada PCB Multilayer mempunyai ciri-ciri nikel licin dan nikel bodoh (juga dikenali sebagai nikel tekanan rendah atau nikel semi cerah). Secara umum, penutup diperlukan untuk menjadi seragam dan halus, porositas rendah, tekanan rendah dan ductility yang baik

2. Nickel sulfamat (ammonia nickel)

Sulfamat nikil digunakan secara luas sebagai penutup substrat pada elektroplating lubang metalisasi dan kenalan plug dicetak. Tekanan dalaman lapisan yang ditempatkan rendah Kekerasan tinggi dan duktiliti yang baik. Apabila ejen yang melepaskan tekanan ditambah ke bilik mandi, penutup yang berasal akan sedikit tekanan. Terdapat banyak formulasi berbeza penyelesaian sulfamat plating, dan formulasi biasa penyelesaian sulfamat nickel plating dipaparkan dalam jadual di bawah. Sebab tekanan rendah penutup, ia telah digunakan secara luas, tetapi kestabilan nikel sulfamat adalah lemah dan biayanya relatif tinggi.

3. Nikel watt diubahsuai (nikel sulfur)

Formula nikel watt diubahsuai mengadopsi sulfat nikel, bersama dengan tambahan bromid nikel atau klorid nikel. Sebab tekanan dalaman, bromid nikel kebanyakan digunakan. Ia boleh menghasilkan setengah - cerah Sedikit tekanan dalaman Penutup dengan duktiliti yang baik; Lagipun, penutup ini mudah diaktifkan untuk elektroplating kemudian, dan biaya adalah relatif rendah.

4. Fungsi setiap komponen penyelesaian penapisan:

Garam utama - nickel sulfamate dan nickel sulfate adalah garam utama dalam penyelesaian nickel. Sal nikel terutamanya menyediakan ion logam nikel yang diperlukan untuk plating nikel dan juga memainkan peran garam konduktif. Koncentrasi penyelesaian penutup nikel berubah sedikit dengan penyedia yang berbeza, dan kandungan dibenarkan garam nikel berubah sangat. Kandungan garam nikel tinggi, ketepatan semasa katod tinggi dan kelajuan depositi cepat boleh digunakan. Ia biasanya digunakan untuk perlengkapan nikel tebal kelajuan tinggi. Namun, jika konsentrasi terlalu tinggi, polarizasi katodik akan dikurangi, kemampuan penyebaran akan lemah, dan kehilangan penyelesaian plating akan besar. Kandungan garam nikel rendah, kelajuan depositi rendah, tetapi kemampuan pembebasan sangat baik, dan penutup kristal yang baik dan terang boleh diperoleh.

Penimbal - asid borik digunakan sebagai penimbal untuk menyimpan nilai pH bagi penyelesaian plating nikel dalam julat tertentu. Praktik telah membuktikan bahawa apabila nilai pH bagi penyelesaian plating nikel terlalu rendah, efisiensi semasa katod akan dikurangi; Apabila nilai pH terlalu tinggi, disebabkan precipitasi terus menerus H2, nilai pH lapisan cair yang dekat dengan permukaan katod meningkat dengan cepat, menghasilkan formasi Ni (OH) 2 kolloid. Pencampuran Ni (OH) 2 dalam penutup meningkatkan kelemahan penutup. Pada masa yang sama, penyerapan Ni (OH) 2 kolaid pada permukaan elektrod juga akan menyebabkan retensi gelembung hidrogen pada permukaan elektrod dan meningkatkan porositas penutup. Asad borik tidak hanya mempunyai kesan penimbal pH, tetapi juga boleh meningkatkan polarizasi katodik, untuk meningkatkan prestasi mandi dan mengurangkan fenomena "kokain" di bawah densiti semasa tinggi. Kewujudan asid borik juga membantu untuk meningkatkan ciri-ciri mekanik penutup.

Aktivator anod - kecuali anod yang tidak boleh ditetapkan digunakan dalam penyelesaian sulfat nikel plating, anod yang boleh ditetapkan digunakan dalam proses penyelesaian nikel jenis lain. Anod nikel mudah dipasifkan semasa kuasa menyala. Untuk memastikan penyelesaian normal anod, jumlah tertentu pengaktif anod ditambah ke penyelesaian penyelesaian. Ia ditemukan bahawa CI - ion klorid adalah aktivator anod nikel terbaik. Dalam penyelesaian plating nikel yang mengandungi klorid nikel, klorid nikel tidak hanya bertindak sebagai garam utama dan garam konduktif, tetapi juga bertindak sebagai aktivator anod. Dalam penyelesaian plating nikel tanpa klorid nikel atau dengan kandungan rendah, jumlah tertentu klorid sodium akan ditambah mengikut situasi sebenar. Bromid nikel atau klorid nikel juga sering digunakan sebagai ejen penyebab tekanan untuk menjaga tekanan dalaman penutup dan memberikan penutup kelihatan semi cerah.

Tambahan - komponen utama aditif adalah ejen penyelamat tekanan. Tambahan ejen penyebab tekanan meningkatkan polarizasi katodik penyelesaian plat dan mengurangkan tekanan dalaman penutup. Dengan perubahan konsentrasi ejen penyebab tekanan, tekanan dalaman penutup boleh diubah dari tekanan tekanan ke tekanan kompresif. Additif umum ialah asid naftalen sulfonik P-toluenesulfonamide Sakkarin, dll. Dibandingkan dengan penutup nikel tanpa ejen penyelamat tekanan, menambah ejen penyelamat tekanan ke dalam penyelesaian plating akan mendapatkan penutup seragam, halus dan semi cerah. Biasanya, ejen penyelamat tekanan ditambah mengikut ampere selama satu jam (sekarang kombinasi istimewa secara umum termasuk penghalang lubang pinhole, dll.).

Agen basah - dalam proses elektroplating, precipitasi hidrogen pada katod adalah tidak dapat dihindari. Penumpulan hidrogen tidak hanya mengurangkan efisiensi semasa katod, tetapi juga menyebabkan lubang pinhole dalam penutup disebabkan retensi gelembung hidrogen pada permukaan elektrod. Porositi lapisan penutup nikel relatif tinggi. Untuk mengurangi atau mencegah lubang pinhole, sejumlah kecil ejen basah, seperti sodium dodecyl sulfate, perlu ditambah ke penyelesaian plating Sodium diethylhexyl sulfate Sodium octyl sulfate adalah surfactant anionik, yang boleh diabsorb pada permukaan katod, mengurangi ketegangan antarmuka antara elektrod dan penyelesaian, - dan mengurangkan sudut kenalan basah gelembung hidrogen pada elektrod, supaya gelembung mudah meninggalkan permukaan elektrod dan mencegah atau mengurangkan generasi lubang pinhole penutup.

5. Pertahanan penyelesaian penapisan

a. Suhu - proses nikil berbeza menggunakan suhu mandi yang berbeza. Kesan perubahan suhu pada proses penutup nikel adalah kompleks. Dalam penyelesaian penutup nikel suhu yang lebih tinggi, penutup nikel yang diperoleh mempunyai tekanan dalaman rendah dan duktiliti yang baik. Apabila suhu meningkat ke 50 ° C, tekanan dalaman penutup mencapai kestabilan. Secara umum, suhu operasi dikekalkan pada 55-60 ° C. Jika suhu terlalu tinggi, hidrolisis garam nikil akan berlaku, dan kolaid hidroksid nikil yang dijana akan mengekalkan gelembung hidrogen kolloidal, yang mengakibatkan lubang pinhole dalam penutup, dan mengurangkan polarizasi katodik. Oleh itu, suhu kerja sangat ketat dan patut dikawal dalam julat tertentu. Dalam kerja sebenar, pengawal suhu normal digunakan untuk menjaga kestabilan suhu kerjanya menurut nilai kawalan suhu optimal yang diberikan oleh penyedia.

b. nilai PH - hasil latihan menunjukkan bahawa nilai pH elektroliti plating nikel mempunyai pengaruh besar pada ciri-ciri penutup dan elektroliti. Dalam solusi elektroplating asid kuat dengan pH 2, tiada depositi nikel logam, tetapi gas ringan terjatuh. Secara umum, nilai pH elektrolit platan nikel untuk PCB Berlapisan dikekalkan diantara 3-4. Solusi plat nikel dengan nilai pH yang lebih tinggi mempunyai kekuatan penyebaran yang lebih tinggi dan efisiensi semasa katod yang lebih tinggi. Bagaimanapun, apabila pH terlalu tinggi, disebabkan penurunan terus menerus gas ringan dari katod semasa proses elektroplating, nilai pH penutup dekat permukaan katod meningkat dengan cepat. Apabila ia lebih besar dari 6, koleid oksid nikel ringan akan dijana, yang menyebabkan retensi gelembung hidrogen dan lubang pinhole dalam penutup. Pencampuran hidroksid nikel dalam penutup juga akan meningkatkan kelemahan penutup. Solusi plat nikel dengan pH yang lebih rendah mempunyai penyelesaian anodi yang lebih baik, yang boleh meningkatkan kandungan garam nikel dalam elektrolit dan membolehkan penggunaan densiti semasa yang lebih tinggi, untuk menguatkan produksi. Namun, jika pH terlalu rendah, julat suhu untuk mendapatkan penutup terang akan ketat. Menambah karbonat nikel atau karbonat nikel asas meningkatkan nilai pH; Tambah asid sulfamik atau asid sulfurik untuk mengurangi nilai pH. Semak dan laraskan nilai pH setiap empat jam semasa operasi.

c. Anod - pada masa ini, penapisan nikel konvensional PCB Multilayer mengadopsi anod yang soluble, dan ia agak biasa menggunakan keranjang titanium sebagai anod untuk memasang sudut nikel. Model utiliti mempunyai keuntungan bahawa kawasan anod boleh dibuat cukup besar tanpa perubahan, dan penyelamatan anod adalah relatif mudah. keranjang titanium akan diletakkan ke dalam beg anod yang terbuat dari bahan polipropilen untuk menghalang lumpur anod jatuh ke dalam penyelesaian plat. Dan bersihkan secara peribadi dan periksa sama ada mata terblok. Beg anod baru harus disiapkan dalam air mendidih sebelum digunakan.

d. Pembersihan - apabila penyelesaian plating dikurangi oleh bahan organik, ia patut dirawat dengan karbon yang diaktifkan. Namun, kaedah ini biasanya menghapuskan beberapa ejen penyebab tekanan (aditif) dan mesti ditambah. Proses rawatan adalah seperti ini;

(1. Keluarkan anod, tambah air penghapusan ketidaksihiran 5ml / L, panas (60-80 ° C), pam udara (gerakan udara) selama 2 jam.

(2) apabila terdapat banyak kemudahan organik, tambah 3-5 ml / LR 30% peroksid hidrogen untuk rawatan, dan bergerak dengan udara selama 3 jam.

(3) tambah 3-5g/L aktiviti debu dibawah pembagian terus menerus, teruskan pembagian udara selama 2 jam, matikan pembagian dan berdiri selama 4 jam, tambah serbuk penapis bantuan, gunakan tangki sedia untuk menapis dan bersihkan silinder pada masa yang sama.

(4. Bersihkan dan menyimpan anod, gunakan plat besi kerosakan yang dilapisi nikel sebagai katod, dan seret silinder selama 8-12 jam dibawah densiti semasa 0.5-0.1 A / desimeter kuasa dua (ia juga sering digunakan apabila pencemaran anorganik wujud dalam penyelesaian kerosakan dan mempengaruhi kualiti)

(5) ubah unsur penapis (secara umum, kumpulan inti kapas dan kumpulan inti karbon digunakan untuk penapisan terus menerus dalam siri. Ia boleh diubah secara terus menerus, yang boleh mengulang masa rawatan yang besar secara efektif dan meningkatkan kestabilan penyelesaian penapisan. Analisis dan laraskan berbagai parameter. Tambah ejen basah aditif untuk uji penapisan.

e) Analisi - penyelesaian penapisan sepatutnya menggunakan titik kunci spesifikasi proses yang dinyatakan dalam kawalan proses untuk menganalisis secara peribadi komposisi penyelesaian penapisan dan ujian sel Hull, dan memimpin jabatan produksi untuk menyesuaikan parameter penyelesaian penapisan mengikut parameter yang diperoleh.

f) Menggembirakan - seperti proses elektroplating lain, tujuan penggembiraan adalah untuk mempercepat proses pemindahan massa, mengurangi perubahan konsentrasi dan meningkatkan had atas densiti semasa yang dibenarkan. Menggabung penyelesaian penapisan juga bermain peran yang sangat penting dalam mengurangi atau mencegah lubang pinhole dalam lapisan penapisan nikel. Dalam proses elektroplating, ion plating berhampiran permukaan katod adalah lemah, dan jumlah besar hidrogen terjatuh, yang meningkatkan nilai pH dan menghasilkan kolaid hidroksid nikel, yang menyebabkan retensi gelembung hidrogen dan lubang pinhole. Fenomen di atas boleh dibuang dengan menguatkan pembagian penyelesaian plating yang tersisa. Pergerakan Katod udara termampat yang biasa digunakan dan sirkulasi terpaksa (bergabung dengan inti karbon dan penyaringan dan menggerakkan inti kapas).

g) Densitas semasa katod - kesan densiti semasa katod pada efisiensi semasa katod Kadar deposisi dan kualiti penutup dipengaruhi. Hasilnya menunjukkan bahawa efisiensi semasa katod meningkat dengan meningkat densiti semasa di kawasan densiti semasa rendah apabila plating nikel dilakukan dalam elektrolit dengan pH rendah; Dalam kawasan densiti semasa tinggi, efisiensi semasa katod tiada kaitan dengan densiti semasa, tetapi apabila menggunakan penyelesaian elektroplating nikel pH tinggi, efisiensi semasa katod mempunyai sedikit kaitan dengan densiti semasa.

Seperti jenis lain plating, julat densiti semasa katod yang dipilih untuk plating nikel juga patut bergantung pada komposisi penyelesaian plating Bergantung pada suhu dan kondisi campuran, disebabkan kawasan besar PCB berbilang lapisan, densiti semasa di kawasan semasa tinggi dan kawasan semasa rendah sangat berbeza, dan 2A / DM2 secara umum sesuai.

6. penyebab kesalahan dan penyelesaian masalah

a) Lubang sampah: Lubang sampah adalah hasil dari pencemaran organik. Lubang besar biasanya menunjukkan pencemaran minyak. Jika campuran tidak baik, gelembung tidak boleh dikeluarkan, yang akan membentuk lubang kanap. Ejen basah boleh digunakan untuk mengurangi kesannya. Kami biasanya memanggil lubang kecil lubang pinholes, dan pretreatment adalah miskin jenis logam apa yang anda mempunyai kandungan asid Boric terlalu rendah Pinholes akan dihasilkan apabila suhu mandi terlalu rendah. Kekunci adalah pemeliharaan bilik dan kawalan proses. Penghalang lubang pinhole akan digunakan sebagai penyabar proses.

b) Burr Perkasa: kasar bermakna penyelesaian adalah kotor, yang boleh diperbaiki dengan penapisan penuh (jika pH terlalu tinggi, precipitasi hidroksid mudah bentuk, yang seharusnya dikawal. Jika densiti semasa terlalu tinggi, kemudahan akan dibawa oleh lumpur anod dan air make-up yang tidak sah, yang akan menghasilkan kemudahan dan burur dalam kes-kes serius.

c) Penekatan rendah: jika penutup tembaga tidak sepenuhnya oksidasi, penutup akan dipotong, dan penutup antara tembaga dan nikel adalah lemah. Jika semasa diganggu, ia akan menyebabkan penutup nikel pada saat mengganggu, dan penutup juga akan berlaku apabila suhu terlalu rendah.

d) Penyelamatan adalah lemah. Penyelamatan malang: apabila penyelamatan terbongkar atau dipakai seberapa besar, kelemahan penyelamatan biasanya terbongkar. Ini menunjukkan bahawa terdapat bahan organik atau pencemaran logam berat dan terlalu banyak additif bahan organik yang masuk dan melawan elektroplating adalah sumber utama pencemaran bahan organik, yang mesti dilayan dengan karbon yang diaktifkan. Tambahan yang tidak cukup dan pH yang tinggi juga akan mempengaruhi kelemahan penutup.

e) Penutup kegelapan dan warna yang tidak sama: penutup kegelapan dan warna yang tidak sama menunjukkan pencemaran logam. Kerana peletak tembaga biasanya diikuti peletak nikel, penyelesaian tembaga yang dibawa adalah sumber pencemaran utama. Penting untuk minimumkan penyelesaian tembaga di gantung. Untuk menghapuskan pencemaran logam di dalam tangki, terutama penyelesaian pembuangan tembaga, katod besi korugated patut digunakan. Pada ketepatan semasa 2 ~ 5 A / kaki persegi, penutup kosong 5 amps per galon penyelesaian selama satu jam. Perubahan awal yang buruk penutup rendah yang kurang densiti semasa terlalu rendah konsentrasi garam utama terlalu rendah Kenalan buruk sirkuit kuasa elektroplating akan mempengaruhi warna penutup.

f) Pembakaran meliputi: penyebab kemungkinan pembakaran meliputi: asid borik yang tidak mencukupi dan konsentrasi rendah garam logam Suhu operasi terlalu rendah Densitas semasa terlalu tinggi PH terlalu tinggi atau campuran tidak mencukupi.

g) Kadar depositi rendah: nilai pH rendah atau densiti semasa rendah akan menyebabkan kadar depositi rendah.

h) Penyembunyian atau pencucian penutup: rawatan yang teruk sebelum penyembunyian Masa pengcucian tengah-tengah adalah terlalu panjang Penyembunyian oleh kemudahan organik Densitas semasa berlebihan Suhu terlalu rendah PH terlalu tinggi atau terlalu rendah Penyembunyian atau pencucian akan berlaku apabila pengaruh kemudahan adalah serius.

1. Pasivasi anod: aktivator anod tidak cukup, kawasan anod terlalu kecil, dan densiti semasa terlalu tinggi.