PCB部落格 - PCB板鍍鎳介紹及故障排除

鍍鎳在PCB板上用作貴金屬和賤金屬的基材塗層，也常用作一些單面印刷板的表面層。 對於一些嚴重磨損的表面，如開關觸點、觸點或插頭金，使用鎳作為金背襯層可以大大提高耐磨性。 當用作阻擋層時，鎳能有效防止銅和其他金屬之間的擴散。 啞鎳/金複合塗層通常用作抗蝕刻金屬塗層，可以滿足熱壓焊接和釺焊的要求。 只有鎳可以用作氨基蝕刻劑的耐腐蝕塗層，而無需熱壓焊接。 還需要鍍有光亮鍍層的PCB板，通常鍍有光亮的鎳/金。

鍍鎳厚度一般不小於2.5微米，通常為4-5微米。 PCB上的低應力鎳沉積層通常鍍有改性的瓦茨鎳浴和一些含有應力降低添加劑的氨基磺酸鹽鎳浴。 我們常說PCB板的鍍鎳包括光亮鎳和亞光鎳（也稱為低應力鎳或半光亮鎳），這通常需要均勻細緻的鍍層、低孔隙率、低應力和良好的延展性。

氨基磺酸鎳（氨鎳）氨基磺酸鎳廣泛用作金屬化孔鍍層和印刷插頭觸點的基材塗層。 所獲得的沉積層具有低內應力、高硬度和優异的延展性。 在浴中加入應力釋放劑，所得塗層將受到輕微應力。 有各種不同配方的氨基磺酸鹽浴。 典型的氨基磺酸鎳浴配方如下表所示。 由於塗層應力低，應用廣泛，但氨基磺酸鎳的穩定性差，成本相對較高。 改良瓦特鎳（硫鎳）改良瓦特鎳配方，使用硫酸鎳，並添加溴化鎳或氯化鎳。 由於內應力，主要使用溴化鎳。 它可以產生半光亮、內應力輕微、延展性好的塗層； 並且這種塗層易於活化以用於後續電鍍並且成本相對較低。 鍍液各組分的作用：1）主要鹽-氨基磺酸鎳和硫酸鎳是鎳溶液中的主要鹽。 鎳鹽主要提供鍍鎳所需的鎳金屬離子，也起到導電鹽的作用。 不同供應商的鍍鎳液濃度略有不同，鎳鹽的允許含量差异很大。 高含量的鎳鹽允許使用更高的陰極電流密度和快速的沉積速率，並且通常用於高速厚鎳鍍層。 但是，如果濃度過高，陰極極化會降低，分散能力差，鍍液的執行損失會很大。低鎳鹽含量沉積速率低，但分散能力好，可以獲得細晶和光亮的塗層。2）使用緩衝硼酸作為緩衝液，將鍍鎳液的pH值保持在一定範圍內。 實踐證明，當鍍鎳液的PH值過低時，陰極電流效率會降低； 當PH值過高時，靠近陰極表面的液層的PH值會因H2的連續沉澱而迅速新增，導致Ni形成（OH）2膠體，Ni（OH）2中的夾雜物新增了塗層的脆性。 同時，Ni（OH）2膠體在電極表面的吸附也會導致氫氣泡停留在電極表面。 塗層的孔隙率新增。 硼酸不僅具有pH緩衝作用，而且可以新增陰極極化，從而改善鍍液效能，减少高電流密度下的“燃燒”。 硼酸的存在也有利於提高塗層的機械效能。3）陽極活化劑——除使用不溶性陽極的硫酸鹽型鍍鎳溶液外，其他類型的鍍鎳工藝使用可溶性陽極。 鎳陽極在通電過程中很容易鈍化。 為了保證陽極的正常溶解，在鍍液中加入一定量的陽極活化劑。 實驗發現氯離子是鎳陽極的活化劑。 在含有氯化鎳的鍍鎳溶液中，氯化鎳除了作為主要鹽和導電鹽外，還充當陽極活化劑。 在不含氯化鎳或其含量低的電鍍鎳溶液中，應根據實際情況加入一定量的氯化鈉。 溴化鎳或氯化鎳也常用作應力釋放劑，以保持塗層的內應力，並使塗層具有半亮的外觀。4）添加劑-添加劑的主要成分是應力釋放藥。 添加應力釋放劑改善了鍍液的陰極極化，降低了塗層的內應力。 隨著應力釋放劑濃度的變化，塗層的內應力可以降低。 從拉伸應力轉變為壓縮應力。 常用的添加劑有：萘磺酸、對甲苯磺醯胺、糖精等。與沒有應力釋放劑的鎳塗層相比，在鍍液中加入應力釋放器會得到均勻、細膩、半光亮的塗層。 通常應力釋放劑按安培一小時添加（現時，通用組合專用添加劑包括防針孔劑等）。5）潤濕劑-在電鍍過程中，陰極上氫氣的析出是不可避免的。 氫氣的釋放不僅降低了陰極電流效率，而且由於氫氣氣泡在電極表面的保留，還會在塗層中產生針孔。 鍍鎳層的孔隙率相對較高。 為了减少或防止針孔的產生，應在鍍液中加入少量的潤濕劑，如十二烷基硫酸鈉、二乙基己基硫酸鈉、正辛烷。它是一種陰離子表面活性物質，可以吸附在陰極表面，從而降低電極和溶液之間的介面張力，减小氫氣泡在電極上的潤濕接觸角，使氣泡容易遠離電極表面，防止或減輕鍍針孔的產生。 鍍液溫度的維護-不同的鎳工藝使用不同的鍍液溫度。 溫度變化對鍍鎳過程的影響更為複雜。 在溫度較高的鍍鎳溶液中，獲得的鎳塗層具有較低的內應力和良好的延展性，當溫度升高到50°C時，塗層的內應力變得穩定。 一般操作溫度保持在55-60攝氏度。如果溫度過高，鎳鹽會發生水解，產生的氫氧化鎳膠體會保留膠體氫氣泡，導致塗層中出現針孔，同時降低陰極極化。 囙此，工作溫度非常嚴格，應控制在規定範圍內。 在實際工作中，根據供應商提供的溫度控制值，使用常溫控制器來保持其工作溫度的穩定性。 PH值——實際結果表明，鍍鎳電解液的PH值對鍍層和電解液的效能有很大影響。 在PH值為2的強酸電鍍溶液中，沒有金屬鎳的沉積，只有輕氣體沉澱。 一般來說，PCB板鍍鎳電解液的pH值保持在3到4之間。pH值較高的鎳浴具有更高的分散能力和更高的陰極電流效率。 然而，當pH值過高時，由於在電鍍過程中輕氣體從陰極持續沉澱，陰極表面附近塗層的pH值迅速上升。 塗層上出現針孔。 在塗層中加入氫氧化鎳也會新增塗層的脆性。 pH值較低的鍍鎳浴具有更好的陽極溶解性，這可以新增電解質中鎳鹽的含量，允許使用更高的電流密度，從而提高產量。 然而，如果pH值過低，獲得光亮塗層的溫度範圍將變窄。 添加碳酸鎳或堿式碳酸鎳，pH值新增； 加入氨基磺酸或硫酸後，pH值下降，工作過程中每四小時檢查和調整一次pH值。 陽極-現時可以看到的PCB板的傳統鍍鎳使用可溶性陽極，使用鈦籃作為內寘鎳角的陽極是很常見的。 優點是陽極面積可以做得足够大，不會改變，陽極維護相對簡單。 鈦籃應放置在聚丙烯資料製成的陽極袋中，以防止陽極泥落入鍍液中。 並應定期清理和檢查孔洞是否暢通。 新的陽極袋在使用前應浸泡在沸水中。 淨化-當浴中有有機污染物時，應使用活性炭進行處理。 然而，這種方法通常會去除一部分必須補充的應力釋放劑（添加劑）。 其處理過程如下：； 1）取出陽極，加入5ml/l除雜水，加熱（60-80°C）並充氣（氣體攪拌）2小時。2）當有機雜質較多時，首先加入3-5ml/lr的30%過氧化氫進行處理，攪拌3小時。3）在不斷攪拌下加入3-5g/l的粉末活性劑，繼續氣體攪拌2小時，關閉攪拌並靜置4小時，加入過濾粉，用備用罐過濾並同時清潔罐。4）清潔和維護陽極吊架，使用鍍鎳波紋鐵板作為陰極，以電流密度拖動圓柱體8-12小時0.5-0.1 a/平方分米（當鍍液被無機物質污染時，會影響質量。也經常使用） 5）更換濾芯（通常使用一組棉芯和一組碳芯串聯進行連續過濾，定期更換可以有效延長大的加工時間，提高鍍液的穩定性），分析和調整各種參數，並添加添加劑潤濕劑可以嘗試電鍍。6）分析-鍍液應使用工藝控制中規定的工藝規程要點，定期分析鍍液成分和赫爾槽試驗，並指導生產部門根據獲得的參數調整鍍液的參數。7）攪拌-鍍鎳工藝與其他電鍍工藝相同。 攪拌的目的是加速傳質過程，减少濃度變化，提高允許電流密度的上限。 攪拌鍍液在减少或防止鍍鎳層中的針孔方面也起著非常重要的作用。 因為在電鍍過程中，陰極表面附近的鍍離子被耗盡，大量的氫氣沉澱出來，這新增了pH值並產生氫氧化鎳膠體，導致氫氣泡滯留並產生針孔。 通過加强鍍液的攪拌，可以消除上述現象。 壓縮空氣、陰極移動和強制迴圈（結合碳芯和棉芯過濾）通常用於攪拌。8）陰極電流密度-陰極電流密度對陰極電流效率、沉積速率和塗層質量有影響。 試驗結果表明，當鍍鎳時，在低電流密度區域，陰極電流效率隨著電流密度的新增而新增； 在高電流密度區域，陰極電流效率與電流密度無關，而在較高pH值的鍍鎳溶液中，陰極電流係數與電流密度關係不大。 與其他鍍層種類一樣，為鍍鎳選擇的陰極電流密度範圍也應取決於鍍液的成分、溫度和攪拌條件。 密度變化很大，一般以2A/dm2為宜。 故障排除和故障排除1）Makeng:Makeng是有機污染的結果。 大麻坑通常表明油污染。 攪拌不當無法去除氣泡，從而產生凹坑。 可以使用潤濕劑來减少其影響。 我們通常稱小坑為針孔。 預處理不良、金屬質量差、硼酸含量過少、鍍液溫度過低都會導致針孔。 工藝控制是關鍵，應添加防針孔劑作為工藝穩定劑。2）粗糙度和毛刺：粗糙度意味著溶液很髒，可以通過全過濾進行校正（PH值太高，無法形成氫氧化物沉澱，應加以控制）。 如果電流密度過高，陽極泥和不純的水會帶來雜質，嚴重時會導致粗糙和毛刺。3）結合力低：如果銅塗層沒有完全脫氧，塗層會剝落，銅和鎳之間的附著力會變差。 如果電流中斷，會導致鎳塗層在中斷處剝落，溫度過低時也會剝落。4）塗層易碎，可焊性差：當塗層彎曲或受到一定程度的磨損時，塗層通常是易碎的。 這表明存在有機或重金屬污染。 添加劑過多、夾帶的有機物和電鍍抗蝕劑是有機污染的主要來源。 它們必須用活性炭處理。 添加量不足和pH值過高也會影響塗層的脆性。5）塗層較深，顏色不均勻：塗層較深且顏色不均勻，這意味著存在金屬污染。 因為通常先鍍銅，然後鍍鎳，所以帶入的銅溶液是主要的污染源。 將吊架上的銅溶液减少到最低限度非常重要。 為了去除罐中的金屬污染物，特別是銅去除溶液，應使用波紋鋼陰極，電流密度為2至5安培/平方英尺，每加侖溶液5安培，持續一小時。 預處理不良、塗層低、電流密度過低、主鹽濃度過低、電鍍電源電路接觸不良都會影響塗層的顏色。6）塗層燒傷：塗層燒傷的可能原因：硼酸不足、金屬鹽濃度低、工作溫度過低、電流密度過高、PH值過高或攪拌不足。7）沉積速率低：PH值低或電流密度低會導致沉積速率低。8）塗層起泡或剝落：預鍍處理不良、中斷時間過長、有機雜質污染、電流密度過大、溫度過低、PH值過高或者過低，雜質的嚴重影響會導致起泡或剝落現象。9）陽極鈍化：陽極活化劑不足，陽極面積太小，PCB板上的電流密度太高。