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PCB工艺 电子接插件的快速连续电镀方法

2018-05-07 信业通电子 419

随着电子工业的发展,作为连接电子电路的电子接插件也趋于多样化,如:套筒用电子接插件、接口用电子接插件、内部组装用电子接插件等,这些接插件从实用性考虑,正向高密度化、轻、薄、小型化、多功能化、高可靠性化方向发展。电子接插件的最基本性能是电接触的可靠性,为此,接插用材料主要为铜及其合金,为提高其耐蚀性和耐磨性等,必须进行必要的表面处理。    
电子接插件代表性的表面处理方法是以镀镍打底的镀金工艺,或是以镀铜打底的镀可焊性镀层工艺。银镀层的耐蚀性较差,现在使用的较少;钯及钯合金镀层作为代金镀层已开发了近十年,作为耐磨性镀层,用于插拔次数较多的电子接插件的表面处理已得到应用。    


下面对电子接插件连续加速电镀的加工工艺、镀液和镀层性能等作一介绍。   

一、连续快速电镀的加工工艺    

连续快速电镀的加工工艺本质上与一般电镀并无区别,然而各工艺过程的处理时间要比普通电镀短得多,因此各种处理液、镀液要具有适应快速电镀的能力。   

1.1 以镀镍层打底的镀金工艺  

工艺流程如下:    

上挂具→除油→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→氨基磺酸盐镀Ni→水洗→水洗→水洗→局部脉冲镀Au→回收→回收→水洗→水洗→水洗→局部镀Sn-Pb合金→水洗→水洗→水洗→去离子水洗→去离子热水洗→干燥→下挂具→检查(厚度、结合强度、外观、可焊性、局部镀的位置等)  

下面对工艺中的主要工序作一简单说明。    

(1)除油 与普通化学除油不同,除油时间仅为2~5s。这样,普通浸渍方式的除油已不能满足要求,需要进行高电流密度下的多级电化学除油。对除油液的要求是:如果除油液带入下道的水洗槽或酸洗槽中,不应发生分解或产生沉淀。   

(2)酸洗 酸洗是为了除去金属表面的氧化膜,常使用硫酸或盐酸。由于电子接件对尺寸要求严格,所以酸洗液对基体不应有溶解作用。    

(3)镀镍 镀Ni层作为镀Au和Sn-Pb合金镀层的底层,不仅提高耐蚀性,而且可防止基体的Cu与Au、Cu与Sn-Pb合金的固相扩散。电子接插件在进行切割、弯曲加工时镀层不应脱落,因此最好采用氨基磺酸镍镀液。

(4)局部镀金 局部镀Au有各种方法,国内外已申请了许多专利。其方法大都是把不要的部分遮住,仅使需要电镀的部分与镀液接触,从而实现局部电镀。局部镀Au需要考虑的问题有:①从生产角度考虑,应采用高电流密度电镀;②镀层厚度分布要均匀;③严格控制需镀覆的位置;④镀液应对各种基体有通用性;⑤维护调整简单。    

(5)局部可焊性电镀 局部可焊性电镀没有局部镀金那样苛刻,可采用比较经济的电镀方法与设备。把需要电镀的部分浸入镀液,让不需要电镀的部分露出液面,即通过控制液位的方法可实现局部电镀。为降低污染,可采用有机酸盐镀液,镀层组成为:Sn∶Pb=9∶1左右,镀层厚度为1~3 μm。外观要光亮、平整。    

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1.2 以镀铜层打底的可焊性电镀工艺   典型工艺流程如下:    

上挂具→除油→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→KCN活化→氰化镀铜→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→电镀Sn-7%Pb合金→水洗→水洗→水洗→防变色→水洗→水洗→去离子水洗→去离子热水洗→干燥→下挂具→检查(厚度、结合强度、外观、可焊性)    

铜镀层主要是起阻挡层的作用,防止基体(主要是黄铜)中的锌和可焊性镀层中的锡发生固相扩散。为提高焊接后的零件的导热性,铜镀层的厚度为1~3μm。电镀铜的镀液除可用氰化物镀液外,近年来开始使用烷基磺酸或烷醇基磺酸等有机酸体系的镀液。    

纯锡镀层易从镀层表面产生晶须,如果在锡中共沉积5%以上的铅,形成Sn-Pb合金镀层,则可防止晶须的产生。在Sn-Pb合金共沉积时,Pb比Sn容易沉积,因此,镀液中[Sn4+]/[Pb2+]=9∶1时,即可得到含铅量10%以上的合金镀层。随着电镀的进行,镀液中的Pb2+逐渐减少,对镀液需进行定期分析,据以补充Pb2+。    

可焊性镀层在空气中会慢慢氧化,为减缓其氧化速度,镀后可在50~80℃的磷酸盐水溶液中浸渍,在镀层表面形成致密的磷酸盐膜。   


1.3 以镀镍层打底的电镀Pd/Au工艺   代表性的工艺流程如下:

上挂具→除油→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→氨基磺酸盐镀Ni→水洗→水洗→水洗→活化(闪镀Pd)→局部镀Pd→回收→水洗→水洗→水洗→局部脉冲镀Au→回收→回收→水洗→水洗→水洗→电镀Sn-7%Pb合金→水洗→水洗→水洗→去离子水洗→去离子热水洗→干燥→下挂具→检查(厚度、结合强度、外观、可焊性、局部镀的位置等)    

在镍镀层与金镀层之间插入钯镀层,控制钯镀层的厚度在0.5~1.0μm。由于钯镀层硬度较高,若厚度过大(超过1.5μm),则进行弯曲或切割时镀层易产生裂纹。由于钯较昂贵,所以常采用局部镀的方法。    

镀钯液一般为中性到碱性,为提高镍与钯的结合强度,需在镍表面闪镀钯镀层。    

电镀钯之后,再镀0.03~0.13μm的金镀层,可使接触电阻稳定,并且在插拔时,金镀层有自润滑作用,从而提高耐磨性。