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PCB印刷电路板的电镀镍工艺详解

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-08-07 23:44    浏览量:

  (是英文PrintedCircuieBoard印制线路板的简称)上用镀镍来作为贵金属和贱金属的衬底镀层,对某些单面印制板,也常用作面层。对于重负荷磨损的一些表面,如、触片▽•●◆或插头金,用镍来作为金的衬底镀层,可大大提高耐磨性。当用来作为阻挡层时,镍能有效地防止铜和其它金属之间的扩散。哑镍/金组合镀层常常用来作为抗的金属镀层,而且能适应热压焊与钎焊的要求,唯读只有镍能够作为含氨类蚀刻剂的抗蚀镀层,而不需热压焊又要求镀层光亮的PCB,通常采用光镍/金镀层。镍

  PCB低应力镍的淀积层,通常是用改性型的瓦特镍镀液和具有降低应力作用的添加剂的一些氨基磺酸镍镀液来镀制。

  我们常说的PCB镀镍有光镍和哑镍(也称低应力镍或半光亮镍),通常要求镀层均匀细致,孔隙率低,应力低,延展性好的特点。

  2、氨基磺酸镍(氨镍)氨基磺酸镍广泛用来作为金属化孔电镀和印制插头接触片上的衬底镀层。所获得的淀积层的内应力低、硬度高,且具有极为优越的延展性。将一种去应力剂加入镀液中,所得到的镀层将稍有一点应力。有多种不同配方的氨基磺酸盐镀液,典型的氨基磺酸镍镀液配方如下表。由于镀层的应力低,所以获得广泛的应用,但氨基磺酸镍稳定性差,其成本相对高。

  3、改性的瓦特镍(硫镍)改性瓦特镍配方,采用硫酸镍,连同加入溴化镍或氯化镍。由于内应力的原因,所以大都选用溴化镍。它可以生产出一个半光亮的、稍有一点内应力、延展性好的镀层;并且这种镀层为随后的电镀很容易活化,成本相对底。

  4、镀液各组分的作用:主盐──氨基磺酸镍与硫酸镍为镍液中的主盐,镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。镀镍液的浓度随供应厂商不同而稍有不同,镍盐允许含量的变化较大。镍盐含量高,可以使用较高的阴极电流密度,沉积速度快,常用作高速镀厚镍。但是浓度过高将降低阴极极化,分散能力差,而且镀液的带出损失大。镍盐含量低沉积速度低,但是分散能力很好,能获得结晶细致光亮镀层。

  缓冲剂──硼酸用来作为缓冲剂,使镀镍液的PH值维持在一定的范围内。实践证明,当镀镍液的PH值过低,将使阴极电流效率下降;而PH值过高时,由于H2的不断析出,使紧靠阴极表面附近液层的PH值迅速升高,导致Ni(OH)2胶体的生成,而Ni(OH)2在镀层中的夹杂,使镀层脆性增加,同时Ni(OH)2胶体在电极表面的吸附,还会造成氢气泡在电极表面的滞留,使镀层孔隙率增加。硼酸不仅有PH缓冲作用,而且他可提高阴极极化,从而改善镀液性能,减少在高电流密度下的“烧焦“现象。硼酸的存在还有利于改善镀层的机械性能。

  阳极活化剂──除硫酸盐型镀镍液使用不溶性阳极外,其它类型的镀★△◁◁▽▼镍工艺均采用可溶性阳极。而镍阳极在通电过程中极易钝化,为了保证阳极的正常溶解,在镀液中加入一定量的阳极活化剂。通过试验发现,CI—氯离子是最好的镍阳极活化剂。在含有氯化镍的镀镍液中,氯化镍除了作为主盐和导电盐外,还起到了阳极活化剂的作用。

  在不含氯化镍或其含量较低的电镀镍液中,需根据实际性况添加一定量的氯化钠。溴化镍或氯化镍还常用来作去应力剂用来保持镀层的内应力,并赋与镀层具有半光亮的外观。

  添加剂——添加剂的主要成份是应力消除剂,应力消除剂的加入,改善了镀液的阴极极化,降低了镀层的内应力,随着应力消除剂浓度的变化,可以使镀层内应力由张应力改变为压应力。常用的添加剂有:萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精等。与没有去应力剂的镍镀层相比,镀液中加入去应力剂将会获得均匀细致并具有半光亮的镀层。通常去应力剂是按安培一小时来添加的(现通用组合专用添加剂包括防针孔剂等)。

  润湿剂——在电镀过程中,阴极上析出氢气是不可避免的,氢气的析出不仅降低了阴极电流效率,而且由于氢气泡在电极表面上的滞留,还将使镀层出现针孔。镀镍层的孔隙率是比较高的,为了减少或防止针孔的产生,应当向镀液中加入少量的润湿剂,如十二烷基硫酸钠、二乙基已基硫酸钠、正辛基硫酸钠等,它是一种阴离子型的表面活性物质,能吸附在阴极表面上,使电极与溶液间的界面张力降低,氢气泡在电极上的润湿接触角减小,从而使气泡容易离开电极表面,防止或减轻了镀层针孔的产生。

  5、镀液的维护a)温度——不同的镍工艺,所采用的镀液温度也不同。温度的变化对镀镍过程的影响比较复杂。在温度较高的镀镍液中,获得的镍镀层内应力低,延展性好,温度加致50度C时镀层的内应力达到稳定。一般操作温度维持在55--60度C。如果温度过高,将会发生镍盐水解,生成的氢氧化镍胶体使胶体氢气泡滞留,造成镀层出现针孔,同时还会降低阴极极化。所以工作温度是很严格的,应该控制在规定的范围之内,在实际工作中是根据供应商提供的最优温控▼▼▽●▽●值,采用常温控制◆●△▼●器保持其工作温度的稳定性。

  b)PH值——实践结果表明,镀镍电解液的PH值对镀层性能及电解液性能影响极大。在PH≤2的强酸性电镀液中,没有金属镍的沉积,只是析出轻气。一般PC□◁B镀镍电解液的PH值维持在3—4之间。PH值较高的镀镍液具有较高的分散力和较高的阴极电流效率。但是PH过高时,由于电镀过程中阴极不断地析出轻气,使阴极表面附近镀层的PH值升高较快,当大于6时,将会有轻氧化镍胶体生成,造成氢气泡滞留,使镀层出◇•■★▼现针孔。氢氧化镍在镀层中的夹杂,还会使镀层脆性增加。PH较低的镀镍液,阳极溶解较好,可以提高电解液中镍盐的含量,允许使用较高的电流密度,从而强化生产。但是PH过低,将使获得光亮镀层的温度范围变窄。加入碳酸镍或碱式碳酸镍,PH值增加;加入氨基磺酸或硫酸,PH值降低,在工作过程中每四小时检查调整一次PH值。

  c)阳极——目前所能见到的PCB常规镀镍均采用可溶性阳极,用钛篮作为阳极内装镍角已相当普遍。其优点是其阳极面积可做得足够大且不变化,阳极保养比较简单。钛篮应装入聚丙烯材料织成的阳极袋内防止阳极泥掉入镀液中。并应定期清洗和检查孔眼是否畅通。新的阳极袋在使用前,应在沸腾的水中浸泡。

  d)净化——当镀液存在有机物污染时,就应该用活性炭处理。但这种方法通常会去除一部分去应力剂(添加剂),必须加以补充。其处理工艺如下;

  (1)取出阳极,加除杂水5ml/l,加热(60—80度C)打气(气搅拌)2小时。

  (2)有机杂质多时,先加入3—5ml/lr的30%双氧水处理,气搅拌3小时。

  (3)将3—5g/l粉末状活性在不断搅拌下加入,继续气搅拌2小时,关搅拌静置4小时,加助滤粉使用备用槽来过滤同时清缸。

  (4)清洗保养阳极挂回,用镀了镍的瓦楞形铁板作阴极,在0.5—0.1安/平方分米的电流密度下进行拖缸8—12小时(当镀液存在无机物污染影响质量时,也常采用)

  (5)换过滤芯(一般用一组棉芯一组碳芯串联连续过滤,按周期性便换可有效延期大处理时间,提高镀液的稳定性),分析调整各参数、加入添加剂润湿剂即可试镀。

  e)分析——镀液应该用工艺控制所规定的工艺规程的要点,定期分析镀液组分与赫尔槽试验,根据所得参数指导生产部门调节镀液各参数。

  f)搅拌——镀镍过程与其它电镀过程一样,搅拌的目的是为了加速传质过程,以降低浓度变化,提高允许使用的电流密度上限。对镀液进行搅拌还有一个十分重要的作用,就是减少或防止镀镍层产生针孔。因为,电镀过程中,阴极表面附近的镀离子贫乏,氢气的大量析出,使PH值上升而产生氢氧化镍胶体,造成氢气泡的滞留而产生针孔。加强对留镀液的搅拌,就可以消除上述现象。常用压缩空气、阴极移动及强制循环(结合碳芯与棉芯过滤)搅拌。

  g)阴极电流密度——阴极电流密度对阴极电流效率、沉积速度及镀层质量均有影响。测试结果表明,当采用PH较底的电解液镀镍时,在低电流密度区,阴极电流效率随电流密度的增加而增加;在高电流密度区,阴极电流效率与电流密度无关,而当采用较高的PH电镀液镍时,阴极电流效率与电流密度的关系不大。

  与其它镀种一▲★-●样,镀镍所选取的阴极电流密度范围也应视电镀液的组分、温度及搅拌条件而定,由于PCB拼板面积较大,使高电流区与低电流区的电流密度相差很大,一般采用2A/dm2为宜。

  6、故障原因与排除a)麻坑:麻坑是有机物污染的结果。大的麻坑通常说明有油污染。搅拌不良,就不能驱逐掉气泡,这就会形成麻坑。可以使用润湿剂来减小它的影响,我们通常把小的麻点叫针孔,前处理不良、有金属什质、硼酸含量太少、镀液温度太低都会产生针孔,镀液维护及工艺控●制是关键,防针孔剂应用作工艺稳定剂来补加。

  b)粗糙、毛刺:粗糙就说明溶液脏,充分过滤就可纠正(PH太高易形成氢氧化物沉淀应加以控制)。电流密度太高、阳极泥及补加水不纯带入杂质,严重时都将产生粗糙及毛刺。

  c)结合力低:如果铜镀层未经充分去氧化层,镀层就会剥落现象,铜和镍之间的附着力就差。如果电流中断,那就将会在中断处,造成镍镀层的自身剥落,温度太低严重时也会产生剥落。

  d)镀层脆、可焊性差:当镀层受弯曲或受到某种程度的磨损时,通常会显露出镀层脆。这就表明存在有机物或重金属什质污染,添加剂过多、夹带的有机物和电镀抗蚀剂,是有机物污染的主要来源,必须用活性炭加以处理,添加济不足及PH过高也会影响镀层脆性。

  e)镀层发暗和色泽不均匀:镀层发暗和色泽不均匀,就说明有金属污染。因为一般都是先镀铜后镀镍,所以带入的铜溶液是主要的污染源。重要的是,要把挂具所沾的铜溶液减少到最低程度。为了去除槽中的金属污染,尤其是去铜溶液应该用波纹钢阴极,在2~5安/平方英尺的电流密度下,每加仑溶液空镀5安培一小时。前处理不良、低镀层不良、电流密度太小、主盐浓度太低、电镀电源回路接触不良都会影响镀层色泽。

  f)镀层烧伤:引起镀层烧伤的可能原因:硼酸不足,金属盐的浓度低、工作温度太低、电流密度太高、PH太高或搅拌不充分。

  h)镀层起泡或起皮:镀前处理不良、中间断电时间过长、有机杂质污染、电流密度过大、温度太低、PH太高或太低、杂质的影响严重时会产生起泡或起皮现象。

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  8是一款CMOS 150mA LDO线性稳压器,具有高输出电压精度,具有低噪声输出电压和高纹波抑制性能。低输出噪声电平10uVrms通常保持在任何输出电压。非常常见的SOT23-5封装和小型uDFN 1x1封装适用于工业应用,便携式通信设备和RF模块。 特性 优势 非常高的80 dB PSRR 非常好的噪音消除装置 非常小的包装1x1mm 非常浓缩的PCB的想法 应用 家用电器,工业设备 有线电视盒,,娱乐系统 汽车音响设备,导航系统 笔记本电脑适配器,液晶电视,无线电话和专用局域网系统 电路图、引脚图和封装图...

  NCP59800 LDO稳压器 1 A 低压差 低Iq 低噪声 带使能

  00是1 A低压差线性稳压器(LDO)系列,提供高电源纹波抑制(PSRR)和超低输出噪声。该系列LDO采用先进的BiCMOS工艺实现了非常好的电气性能。它是电信设备中使用的噪声敏感模拟RF前端的理想选择。 NCP59800采用3 mm x 3 mmDFN8封装。 特性 优势 2.2 V至6.0 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 低典型静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 1 A(Vout = 2.5 V) 扩展电池范围 极低噪音,15μVrms/ V通常 适用于噪音敏感的应用程序 可调软启动 限制浪涌电流 线%。负载和温度范围 高输出电压精度 热关断和电流限制保护 保护产品和损坏的系统 使用4.7μF陶瓷输出电容稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电信基础设施 音频 高速I / F(PLL / VCO) 电信设备 工业控制 网络设备 电路图、引脚图和封装图...

  是一款超低压降稳压器,可提供高达0.5 A的负载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电压精度。 1.6 V至5.5 V的工作输入电压范围使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP177可完全防止过热和输出短路。启用功能。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0 mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项,范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 0.5 A(1.8V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,图像传感器...

  是一款150 mA超低压差稳压器,可为功耗敏感的应用提供出色的电压精度和干净的输出电压。 NCP140非常适合电池供电的应用,因为它具有非常低的静态电流,在禁用模式下几乎为零电流。该器件具有或不具有输出电容器,并且可以最小化占位面积和BOM。 XDFN4软件包经过优化,适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 无盖设计 节省PCB面积和成本 使用任何类型的电容器稳定 简单设计 工作输入电压范围:1.6 V至5.5 V 非常适合电池供电的应用 热关断和限流保护 坚固的设计和高可靠性 +/- 1%典型的Vout准确度 功率敏感设备的精确Vout 提供两个XDFN4软件包 非常适合空间受限的应用程序 应用 终端产品 摄像机电源模块 无线模块 触摸屏控制器电源 模拟设备电源 智能手机 平板电脑 便携式设备 可穿戴设备 无线耳机 电路图、引脚图和封装图...

  1是一款高效率,宽输入,高输出电流,同步脉冲宽度调制(PWM)降压稳压器,采用2.7 V至18 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3101可通过内部设置的275 kHz振荡器驱动的MOSFET开关连续输出6 ★◇▽▼•A电流。 40引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP3101还集成了外部补偿跨导误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定(UVLO)。 NCP3101采用40引脚QFN封装。还提供10A版NCP3102。 NCP3101将被NCP3101C替换为每PCN#16498 特性 优势 集成6A开关稳压器 提高功率密度,简化系统级集成 0.8 V +/- 1%内部参考 提高系统级精度 电阻可编程电流限制 优化应用程序的系统保护 275 kHz固定频率操作 效率高(效率

  92%) 6x6 mm QFN封装 减少PCB占位面积和电路板空间需要实施 电容可编程软启动 用于软启动时间可调性的外部电容器 18 mohm内部HS和LS FET 高效运作 2.7 V至18 V电源 宽输入电压范围 应用 终端产品 高功率密度dc-dc 嵌入式...

  NCP6924 6通道电源管理IC(PMIC) 带有2个DC-DC转换器和4个LDO

  4是安森美半导体迷你电源管理IC系列的一部分。它经过优化,可提供电池供电的便携式应用子系统,如相机模块,微处理器或任何外围设备。该器件集成了两个高效1000 mA降压DC-DC转换器,带有DVS(动态电压调节)和四个低压差(LDO)稳压器,采用WLCSP-30 2.46 x 2.06mm封装。 特性 优势 非常小的封装2.46 x 2.06 mm 减少PCB空间 超低静态电流(典型值105 uA) 节省电池寿命 I 2 C可访问的先前启用设备允许在启动系统之前更改设置 提供设计灵活性 两个DC-DC转换器,效率95%,可编程输出电压0.6 V至3.3 V,12.5 mV步进,1000 mA输出电流能力 四个低噪声,低压差稳压器,可编程输出电压1.0 V至3.3 V,50 ▷•●mV步进,2 x 150 mA和2 x 300mA输出电流能力,50 uVrms典型低输出噪声 应用 终端产品 电池供电的应用电源管理 核心电压低的处理器的电源 相机模块 外围子系统 USB供电设备 智能手机 平板电脑 可穿戴设备 MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...

  7是CMOS LDO稳压器,具有500 mA输出电流。输入电压低至1.6 V,输出电压可设置为0.75 V.它提供非常稳定和精确的电压,具有低噪声和高电源抑制比(PSRR),适用于RF应用。 NCV8177适用于为汽车信息娱乐系统和其他功率敏感设备的RF模块供电。由于功耗低,NCV8177具有高效率和低散热性。小型4引脚XDFN4 1.0 mm x 1.0 mm封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.6 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 根据要求提供多种固定输出电压选项和其他选项,范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压差:200 mV典型值。在Iout = 0.5 A(1.8V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 灯光 仪器设备 相机,摄像机,Se nsors 相机 摄...

  是一款超低压降稳压器,可提供高达1 A的负载电流,并在-40至85℃范围内保持1.0%的出色输出电压精度。工作输入电压范围为1.8 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电的产品以及后调节应用。该产品提供多种固定输出电压选项,其他产品可根据要求提供,范围为1.2 V至3.9 V.NCP186具有完全的过热保护和输出短路保护。小型8引脚XDFN6 1.2 mm x 1.6 mm封装使该器件成为可能特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 1.8 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后期调节应用 多种固定输出电压选项及其他可根据要求提供1.2 V至3.9 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 90μA 延长电池寿命 极低压差:100 mV典型值。在Iout = 1 A(3.0V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 在-40至85℃温度范围内的±1.0%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通讯设...

  NCP176 LDO稳压器 500 mA 超低压降 高PSRR 带使能

  是一款超低压差稳压器,可提供高达0.5 A的负△▪▲□△载电流,并在25°C时保持0.8%的出色输出电★▽…◇压精度。工作输入电压范围为1.4 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项,其他电压选项可根据要求提供,范围为0.7 V至3.6 V.NCP176具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚XDFN6 1.2 mm x 1.2 mm封装使该设备特别适用于空间受限的应用程序。 特性 优势 1.4 V至5.5 V工作输入电压范围 适用于锂离子电池或后调节应用 几种固定输出电压可根据要求提供的选项和其他选项范围为0.7 V至3.6 V 设计灵活性 Typ的低静态电流。 60μA 延长电池寿命 极低压降:130 mV典型值。在Iout = 0.5 A(2.5V版本) 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高75 dB 适用于噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 室温下±0.8%精度 高输出电压精度 热关断和限流保护 保护产品和系统免受损坏 使用小型1μF陶瓷电容器稳定 节省PCB空间和系统成本 应用 终端产品 电池供电设备 便携式通信设备 相机,...

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