PCB Блог - Введение никелирования панелей PCB и устранение неполадок

Никель используется в качестве основного покрытия для драгоценных и неблагородных металлов на пластинах ПХБ, а также часто используется в качестве поверхностного слоя для некоторых односторонних печатных листов. Для некоторых сильно изношенных поверхностей, таких как контакт переключателя, контакт или золотая вставка, использование никеля в качестве золотой подкладки может значительно повысить износостойкость. При использовании в качестве защитного слоя никель эффективно предотвращает распространение между медью и другими металлами. Немые никелевые / золотые композитные покрытия обычно используются в качестве противотравильных металлических покрытий, которые отвечают требованиям термокомпрессионной сварки и пайки. Только никель может использоваться в качестве коррозионно - стойкого покрытия для аминокислотного травления без термокомпрессионной сварки. Также требуется PCB - пластина с блестящим покрытием, обычно покрытая блестящим никелем / золотом.

Толщина никелирования обычно не менее 2,5 микрон, обычно 4 - 5 микрон. Низкоустойчивые никелевые осадочные слои на ПХД обычно покрыты модифицированными никелевыми ваннами Watz и некоторыми аминосульфатными никелевыми ваннами, содержащими добавки для снижения напряжения. Мы часто говорим, что никелирование пластин PCB включает в себя яркий никель и субсветовой никель (также известный как никель с низким напряжением или полуяркий никель), что обычно требует равномерного и тонкого покрытия, низкой пористости, низкого напряжения и хорошей растяжимости.

Аминосульфонат никеля (аммиак никеля) широко используется в качестве основного покрытия для покрытия металлических отверстий и контактов печатных штепселей. Полученный осадочный слой обладает низким внутренним напряжением, высокой твердостью и превосходной растяжимостью. Добавьте в ванну агент для снятия напряжений, и полученное покрытие будет подвергаться небольшому напряжению. Существуют различные формулы соляных ванн с аминосульфоновой кислотой. Типичный состав ванн на основе аммиачного сульфоната никеля показан в таблице ниже. Из - за низкого напряжения покрытия, широкого применения, но аминосульфонат никеля имеет плохую стабильность и относительно высокую стоимость. Улучшенная формула ватт - никеля (сернистый никель) улучшена с использованием сульфата никеля и добавлением бромида никеля или хлорида никеля. Из - за внутреннего напряжения в основном используется бромид никеля. Он может производить полусветлое, слабое внутреннее напряжение, хорошо растягивающееся покрытие; И это покрытие легко активируется для последующего гальванического покрытия и относительно недорого. Роль компонентов покрытия: 1) Основные соли - аминосульфат никеля и сульфат никеля являются основными сольми в никелевом растворе. Никель - соль в основном обеспечивает никель - металлические ионы, необходимые для никелирования, а также играет роль проводящей соли. Концентрация никелевых растворов у разных поставщиков несколько различается, а допустимое содержание никелевых солей значительно различается. Высокое содержание никелевой соли позволяет использовать более высокую плотность тока катода и быструю скорость осаждения и обычно используется для высокоскоростного толстого никелевого покрытия. Однако, если концентрация слишком высока, поляризация катода будет уменьшена, дисперсионная способность плоха, потеря выполнения покрытия будет большой. Низкое содержание никеля солей скорость осаждения низкая, но дисперсионная способность хорошая, можно получить тонкокристаллическое и яркое покрытие. 2) использование буферной борной кислоты в качестве буферной жидкости для поддержания pH никелевого покрытия в определенном диапазоне. Практика показывает, что эффективность катодного тока снижается, когда PH никелированной жидкости слишком низка; Когда PH слишком высок, pH жидкого слоя вблизи поверхности катода быстро увеличивается из - за непрерывного осаждения H2, что приводит к образованию Ni (OH) 2 коллоидов, а примеси в Ni (OH) 2 увеличивают хрупкость покрытия. В то же время адсорбция коллоида Ni (OH) 2 на поверхности электрода также приводит к тому, что водородные пузырьки остаются на поверхности электрода. Повышенная пористость покрытия. Борная кислота не только обладает pH - буферным действием, но и может увеличить поляризацию катода, тем самым улучшая свойства покрытия и уменьшая « горение» при высокой плотности тока. Наличие борной кислоты также способствует повышению механических свойств покрытия. Никелевые аноды легко пассивируются при включении электричества. Для обеспечения нормального растворения анода в покрытие добавляется определенное количество анодного активатора. Эксперименты показали, что ионы хлора являются активаторами никелевых анодов. В никелевых растворах, содержащих хлорид никеля, хлорид никеля выступает в качестве анодного активатора в дополнение к основным солям и проводящим солям. В гальванические никелевые растворы, не содержащие хлорид никеля или содержащие его низкое содержание, следует добавлять определенное количество хлорида натрия в зависимости от обстоятельств. Бромид никеля или хлорид никеля также часто используются в качестве высвобождения напряжений для поддержания внутреннего напряжения покрытия и придания ему полуяркого облика. 4) Основным компонентом добавки является высвобождение напряжения. Добавление высвобождения напряжений улучшает катодную поляризацию покрытия и снижает внутреннее напряжение покрытия. По мере изменения концентрации высвобождающего агента напряжения внутреннее напряжение покрытия может быть уменьшено. От напряжения при растяжении к напряжению при сжатии. Часто используемые добавки: нафталинсульфонат, толуолсульфонамид, сахарин и т. Д. По сравнению с никелевым покрытием без высвобождения напряжения, добавление высвобождения напряжения в покрытие получит равномерное, тонкое, полуяркое покрытие. Обычно высвобождающий агент напряжения добавляется в течение часа по амперам (в настоящее время универсальная комбинация специальных добавок включает антииглоукалывающие средства и т.д.). 5) увлажняющий агент - во время гальванического процесса выделение водорода на катоде неизбежно. Выделение водорода не только снижает эффективность тока катода, но и создает иголки в покрытии из - за удержания водородных пузырьков на поверхности электрода. Пористость никелевого покрытия относительно высока. Чтобы уменьшить или предотвратить образование игольчатых отверстий, в покрытие следует добавлять небольшое количество смачивающих веществ, таких как додекаалкилсульфат натрия, диэтилгексасульфат натрия, ортооктан. Это анионный поверхностно - активный материал, который может быть адсорбирован на поверхности катода, тем самым уменьшая поверхностное натяжение между электродом и раствором, уменьшая угол увлажнения пузырьков водорода на электроде, чтобы пузырьки легко удалялись от поверхности электрода и предотвращали или уменьшали образование отверстий. Поддержание температуры покрытия - различные никелевые процессы используют разные температуры покрытия. Влияние изменения температуры на процесс никелирования является более сложным. В никелевом растворе с более высокой температурой полученное никелевое покрытие обладает низким внутренним напряжением и хорошей растяжимостью, а при повышении температуры до 50°C внутреннее напряжение покрытия становится стабильным. Общая рабочая температура поддерживается на уровне 55 - 60 градусов по Цельсию. Если температура слишком высока, никелевая соль будет гидролизоваться, и образующиеся коллоиды гидроксида никеля сохранят коллоидные водородные пузырьки, что приводит к появлению игольчатых отверстий в покрытии и снижению поляризации катода. Поэтому рабочая температура очень строгая и должна контролироваться в установленных пределах. На практике, в соответствии с значениями контроля температуры, предоставленными поставщиком, используется контроллер нормальной температуры для поддержания стабильности его рабочей температуры. PH - Фактические результаты показывают, что PH никелевого электролита оказывает большое влияние на свойства покрытия и электролита. В гальваническом растворе с сильной кислотой с PH 2 осаждения металлического никеля отсутствуют, а осаждаются только легкие газы. В целом, pH никелевого электролита PCB - пластины поддерживается в диапазоне от 3 до 4. Никелевые ванны с более высоким pH имеют более высокую дисперсионную способность и более высокую эффективность катодного тока. Однако, когда pH слишком высок, pH покрытия вблизи поверхности катода быстро увеличивается из - за непрерывного осаждения легких газов из катода во время гальванического покрытия. На покрытии появились иголки. Добавление гидроксида никеля в покрытие также повышает хрупкость покрытия. Никелевые ванны с низким pH имеют лучшую анодную растворимость, что может увеличить содержание никелевой соли в электролитах, позволяя использовать более высокую плотность тока и, следовательно, увеличить урожайность. Однако, если уровень pH слишком низок, диапазон температур для получения яркого покрытия сужается. Добавление карбоната никеля или щелочного карбоната никеля с увеличением pH; После добавления аминосульфоновой кислоты или серной кислоты уровень pH снижается, и он проверяется и корректируется каждые четыре часа в процессе работы. анод - традиционное никелирование, которое в настоящее время можно увидеть на пластинах PCB, использует растворимые аноды, а использование титановой корзины в качестве анода со встроенным никелевым углом является обычным явлением. Преимущество заключается в том, что площадь анода может быть достаточно большой, чтобы не изменяться, а анодное обслуживание относительно простое. Титановая корзина должна быть помещена в анодный мешок из полипропиленового материала, чтобы предотвратить попадание анодной грязи в покрытие. Кроме того, необходимо регулярно очищать и проверять отверстия. Новый анодный мешок должен быть погружен в кипящую воду перед использованием. Очищение - Когда в ванне присутствуют органические загрязнители, их следует обрабатывать активированным углем. Тем не менее, этот метод обычно удаляет часть высвобождающих напряжение агентов (добавок), которые должны быть дополнены. Процедура его обработки заключается в следующем: 1) Удалите анод, добавьте 5 мл / л обеззараживающей воды, нагрейте (60 - 80°C) и надувайте (перемешайте газом) в течение 2 часов. 2) Когда органических примесей больше, сначала добавьте 30% перекиси водорода 3 - 5 мл / л для обработки, перемешайте в течение 3 часов. 3) При непрерывном перемешивании добавьте 3 - 5 г / л порошкового активного агента, продолжайте перемешивать газ в течение 2 часов, закройте перемешивание и оставьте в покое в течение 4 часов, добавьте фильтрующий порошок, отфильтруйте резервуар и одновременно очистите резервуар. 4) Очистите и обслуживайте анодную подвеску, используйте никелевую гообразную пластину в качестве катодной плотности, перетащите током цилиндра - 0,метр (когда покрытие загрязнено неорганическим веществом, это влияет на качество. Также часто используется) 5) Замена фильтра (как правило, с использованием группы хлопчатобумажных сердечников и группы углеродных сердечников последовательно для непрерывной фильтрации, регулярная замена может эффективно продлить время обработки, повысить стабильность покрытия), анализ и корректировка различных параметров и добавление присадочного смачивающего вещества может быть предпринята для гальванизации. 6) Анализ - покрытие должно использовать ключевые моменты технологических процедур, указанных в технологическом контроле, регулярно анализировать состав покрытия и испытания в желобе Халла, а также направлять производственный сектор на корректировку параметров покрытия в соответствии с полученными параметрами. 7) Процесс перемешивания - никелирования идентичен другим процессам гальванизации. Цель перемешивания - ускорить процесс массопередачи, уменьшить изменения концентрации и увеличить верхний предел допустимой плотности тока. Смешивание покрытия также играет очень важную роль в уменьшении или предотвращении отверстий в никелевом покрытии. Поскольку во время гальванизации ионы покрытия вблизи поверхности катода истощаются, большое количество водорода осаждается, что увеличивает pH и создает коллоиды гидроксида никеля, что приводит к удержанию водородных пузырьков и образованию игольчатых отверстий. Эти явления могут быть устранены путем усиления перемешивания покрытия. Сжатый воздух, движение катода и принудительный цикл (в сочетании с фильтрацией углеродного и хлопкового сердечников) обычно используются для перемешивания. 8) Плотность тока катода - плотность тока катода влияет на эффективность тока катода, скорость осаждения и качество покрытия. Результаты испытаний показывают, что при никелировании эффективность катодного тока увеличивается с увеличением плотности тока в районах с низкой плотностью тока; В районах с высокой плотностью тока эффективность тока катода не зависит от плотности тока, в то время как в никелевом растворе с более высоким pH коэффициент тока катода мало связан с плотностью тока. Как и другие виды покрытия, диапазон плотности тока катода, выбранный для никелирования, должен зависеть от состава покрытия, температуры и условий перемешивания. Плотность сильно меняется, как правило, для 2A / dm2. Устранение неполадок и неисправностей 1) Makeng: Makeng является результатом органического загрязнения. Ящики каннабиса обычно указывают на загрязнение нефтью. Неправильное перемешивание не может удалить пузырьки, создавая ямы. Можно использовать увлажняющие вещества, чтобы уменьшить их воздействие. Мы обычно называем маленькие ямы иголками. Плохая предварительная обработка, плохое качество металла, слишком низкое содержание борной кислоты, слишком низкая температура покрытия могут привести к иглам. Ключевое значение имеет технологический контроль, в качестве технологического стабилизатора следует добавить антипиринговый агент. 2) шероховатость и заусенцы: шероховатость означает, что раствор грязный и может быть исправлен с помощью полной фильтрации (PH слишком высок, чтобы образовывать гидроксидное осаждение, которое должно контролироваться). Если плотность тока слишком высока, анодный шлам и нечистая вода вызывают примеси, а в тяжелых случаях - шероховатости и заусенцы. 3) Низкая сила сцепления: если медное покрытие не полностью раскислено, покрытие отслаивается, а сцепление между медью и никелем ухудшается. Если ток прерывается, это может привести к отслоению никелевого покрытия на месте прерывания и отслоению при слишком низкой температуре. 4) Покрытие хрупкое, плохо свариваемое: когда покрытие изгибается или подвергается определенной степени износа, покрытие обычно хрупкое. Это указывает на органическое или тяжелое металлическое загрязнение. Основными источниками органического загрязнения являются чрезмерное количество добавок, органические вещества и гальванические антикоррозионные составы. Они должны быть обработаны активированным углем. Недостаточное количество добавок и высокий уровень pH также влияют на хрупкость покрытия. 5) Более глубокое покрытие, неравномерный цвет: более темное покрытие и неравномерный цвет, что означает наличие металлического загрязнения. Поскольку обычно медь покрыта, а затем никель, основным источником загрязнения является входящий медный раствор. Очень важно свести к минимуму раствор меди на подвеске. Для удаления металлических загрязнителей из резервуара, особенно меди для удаления раствора, следует использовать катод из гофрированной стали с плотностью тока от 2 до 5 ампер / квадратный фут и 5 ампер на галлон раствора в течение часа. Плохая предварительная обработка, низкое покрытие, слишком низкая плотность тока, слишком низкая концентрация основной соли, плохой контакт с электрической цепью покрытия могут повлиять на цвет покрытия. 6) Ожоги покрытия: возможная причина ожога покрытия: недостаточная борная кислота, низкая концентрация металлической соли, слишком низкая рабочая температура, слишком высокая плотность тока, слишком высокая PH или недостаточное перемешивание. 7) Низкая скорость осаждения: низкая PH или низкая плотность тока могут привести к низкой скорости осаждения. Явление пенообразования или отслаивания. 9) Пассивность анода: анодного активатора недостаточно, площадь анода слишком мала, плотность тока на пластине PCB слишком высока.