化学镀金工艺流程篇1

【关键词】无铬表面钝化镀锌研究

1前言

镀锌是指为了防止金属或者合金材料表面腐蚀而在其表面镀一层锌以起防锈防腐蚀作用的表面处理技术。金属锌相对于大多数的钢铁材料，腐蚀电位相对较低，当钢铁基体发生腐蚀时，锌能够作为阳极优先溶解，从而保护钢铁基体。[1]然而，作为一种化学性质活泼的金属，电镀后的锌层若不经过妥善的处理，在潮湿环境下，尤其易发生腐蚀现象，从而在表面形成一层主要成分为碱式碳酸锌的白色的腐蚀产物。因此，为了提高镀层的抗蚀能力，延长其使用寿命，镀件在镀锌后处理的重点就在于镀层的钝化工序。但是，在一般的工业生产过程中，钝化工序往往是大量使用一类污染物铬酸盐作为钝化液，其含有的的Cr6+离子不仅对水污染严重，同时危害人类健康。因此，在锌的钝化工艺中，逐步推行清洁环保的生产工艺，用更加环保的钝化液代替含铬酸盐的钝化液，已经成为一项十分重要的任务。

2镀锌钝化方法概述

2.1传统含铬钝化

传统的含铬钝化工艺所包含的种类繁多，按钝化膜颜色可大体上可以划分为蓝白色钝化、军绿色钝化、彩虹色钝化、金黄色钝化、黑色钝化等。从成膜机理上来看，这些工艺基本是相似相同的，方法均为通过六价铬作为基本成膜物质而生成含铬钝化膜保护镀锌层，其不仅有十分良好的的耐腐蚀能力，更具有自愈性，在膜层破损后可快速自我修复。但由于六价铬对人体有致癌作用，先今已多被三价铬钝化法所替代。

三价铬钝化法则主要是通过将锌溶解为锌离子导致表面溶液的pH值上升，其后三价铬直接与锌离子、氢氧根反应生成不溶性的化合物附着在锌层表面，成为钝化膜，其钝化膜的外观与耐腐蚀性与六价铬钝化膜相当，但其不具备自愈能力，一旦破损很快即被腐蚀。但总体上铬元素仍然存在，对环境的危害不容小觑。因此，虽然铬酸盐钝化工艺具有品种多样、流程成熟、费用低廉和成膜优良等优势，但考虑到其对环境的污染，以及对人体健康的伤害，含铬钝化的发展必然将受到限制。

2.2钼酸盐与钨酸盐钝化

铬、钼和钨同属于VIA族，因而具有相似的性质，不仅这两者钝化膜性能接近铬酸盐钝化膜性能，而且由于钼与钨的低毒因而在金属表面钝化方面备受关注。在1939年首次发现钼酸根有抑制腐蚀的效应[2]，随后在1951年也对钨酸盐进行了类似的研究。在金属钝化过程中，钼酸盐与钨酸盐能够促进与加快成膜速度及提高腐蚀性。目前，这两种钝化处理已经得到广泛运用，这种工艺最大的特点在于镀液不含铬对环境污染小，废液易处理，但缺点是不具备自愈能力，且对镀锌层不具备化学抛光作用，使得美观性下降。

2.3稀土盐钝化

稀土钝化工艺是一种近年兴起的处理方法，具有成膜易和效果好的特点。其钝化过程相对来说比较简单，通过将镀层浸泡于含稀土离子的溶液中，或将镀件作为阴极通电极化，即可在其表面形成稀土钝化膜。在对于镀锌层的钝化上，其效果总体优于钼酸盐处理效果。稀土盐钝化保护的方式是，通过稀土氧化物或氢氧化物在镀层表面沉积，阻碍阳极性镀层的溶解过程，从而显著延长了阴极保护时间。另一方面，镀层上稀土转化膜的存在，延缓了在金属表面和溶液之间的氧气和电子的传递和转移，从而导致了金属腐蚀效率的降低。在一定条件下，也可看作是一种阴极和阳极共同抑制所起作用的结果。[3]可以看出，稀土钝化工艺具有钝化膜更好、无毒、无污染的优点，在一定程度上可以替代传统的铬酸盐钝化，具有良好的发展前景。

2.4有机钝化

研究表明，将某些有机化合物用于镀锌层的钝化处理，可明显提高镀锌层表面的抗腐蚀性。[4]经过有机类化合物处理的镀件，能够在镀锌层表面形成有机保护膜，从而起到缓蚀作用。目前具有应用前景的主要有有机酸类（植酸，单宁酸等）和树脂（环氧树脂等），其中植酸运用最为广泛。植酸也称作肌醇六磷酸脂（C6H18O24P6），植酸的钝化机理是通过络合作用从而形成多个螯合环，以起到抗腐蚀的作用，是镀层表面钝化处理的理想螯合剂和优良缓蚀剂，经过植酸处理的镀件的抗腐蚀性将会显著提高。

3结论及展望

传统的钝化处理大多以铬酸和铬酸盐等六价含铬化合物为处理剂，经过处理的金属表面上形成的铬酸盐转化膜对基体金属具有良好的防腐蚀作用。[5]然而，随着当今各国越来越意识到环境保护的重要性，含六价铬的镀锌工艺将顺着时代潮流被逐渐取代是必然趋势。因此，目前主要有两条途径来取代原有的工艺，其一为通过使用化学方法将含有六价铬的钝化剂还原为低铬的钝化工艺。另一条途径则为镀锌无铬工艺，意在通过将关注点聚焦在运用与铬同属一族的钼与钨的盐，以及通过硅酸盐、稀土盐以及有机物来实现镀锌钝化的工艺。虽然，单纯的钼酸盐，硅酸盐钝化膜的耐腐蚀性与传统的铬酸盐钝化膜还存在一定的差距，但是通过利用钼酸盐，硅酸盐等混合配方，借助分子间的协同缓蚀作用可以有效提高耐腐蚀效率[6]，因此镀锌无铬工艺的前景十分充满希望，混合钝化液已经逐渐成为其主要发展方向。

参考文献：

[1]沈品华，屠振密.电镀锌及锌合金[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[2]RobertsonWD.Molybdateandtungstateascorrosioninhibitorandthemechanismofinhibition[J].JournaloftheElectrochemical1951.

[3]HintonBRW，WilsonL.ThecorrosioninhibitionofZinewithcerouschlorid[J].TransMF，1997.

[4]林恒.毕业论文.镀锌层三价铬彩色钝化的研究[J].2008.

[5]黄兴海.毕业论文.环保型镀锌层三价铬钝化液的研究[J].2006.

化学镀金工艺流程篇2

关键词塑料模具；化学复合镀；试验

中图分类号O6文献标识码A文章编号1674-6708（2013）108-0130-02

化学复合镀工艺的原理是把带有特殊性能的惰性微粒加入到镀液中，使这些微粒与基质的金属一同沉淀，从而制出带有特殊作用的复合镀层。现在采用以（NiP）作为基质，从事复合镀的研究比较多，特别要指出的是一些单位在此基础上加入SIC、PTFE这两种固粒元素，由此所得的复合镀层具有很好的耐磨性，同时又具有较好的自性，下面我们从化学复合镀的制作工艺和实验方法进行论证。

1化学复合镀试验的材料和方法

1.1试验材料

在这种化学复合镀试验中选用的材料为45钢调质，对这种材料进行加工，加工成规格为4mm×8mm×15mm的平板，经过精心的打磨之后进行化学复合镀的试验。

1.2化学复合镀的液的调配

如“配方表”中所显示的元素搭配就是化学复合镀液的基本配方。在这种镀液中添加SIC元料、其规格可以选择W3.5，PTFE是含有表面活性剂的液体。这两种元素的加入量要结合镀层的特性和沉淀的速度来确定。

2化学复合镀的制作工艺

按照上文中的试验材料及配方，可以进行化学复合镀的制作。首先用蒸馏水溶解各种化学药剂，再把硫酸镍与磷酸钠相混合，在加入一定量的乙酸钠，进行均匀的搅拌，其他溶液可以随之逐步加入，一边加入一边搅拌。使用蒸馏水将溶液稀释到复合规格的体积，并调节PH值的范围。镀液采用水浴加热，使用电接点温度计调控镀液的温度；使用机械对镀液进行搅拌，通过调整旋转速度来调节搅拌的强度。化学复合镀的基本工艺流程是：

使用砂纸把试样表面磨光――冷水冲洗――丙酮洗净――冷水冲洗――15%左右的稀释硫酸浸泡1分钟的时间――模具施镀――冲洗――烘干――后期处理。

通过在镀液中添加晶体微粒，使这些微粒均匀的覆盖在镀层表面，可以有效提高镀层的硬度与耐磨性。

3对化学复合镀的试验结果分析

3.1镀液中存在固体微粒含量的分析

在镀液中SiC、PTFE两种微粒的含量不同，所得到的镀层的厚度、硬度，以及具有耐磨性能也不会大不相同。

从表二中我们可以看到，SiC微粒的含量镀液的硬度产生很大的影响，在镀液中SiC微粒的含量高，则在镀层中的SiC微粒的含量就会提高，那么镀层的硬度也就相应的增加了，从而增强了镀层的耐磨性。SiC微粒的含量应该控制在10g/L左右，能够提高模具的减摩性，这样可以有效的防止在使用中因为摩擦造成塑料工件粘粘模具。但是从另一方面看，在镀液中PTFE微粒的含量越高，对于镀层的硬度就会产生越大的破坏，又不利于镀层的耐磨性。

3.2镀液中PH值的确定

在镀液中的PH值对于镀液中微粒的沉积有比较大的影响，一般镀液中的PH值提高，沉积的速度也会相应的提高。但是经过实验表明当镀液的PH值大于4.8时，沉积的速度增加量就不大，并且会大大降低镀液中的亚磷酸镍的溶解速度，使镀液容易产生浑浊，严重的会导致镀液的自然分解造成失效。

3.3镀液的温度控制

在进行镀液试验中，如果温度过低，则会造成镀液内的离子热运动效能降低，使镀液的流速降低。根据实验结果表3中提供的数据，我们可以看出当温度小于60℃的时候几乎就不会产生沉淀的效应，必须在温度达到80℃的时候才能产生沉淀，可是当温度达到90℃以上时，镀液中的PTFE微粒就会凝结成团状，导致耐磨性和自性能的下降。所以，我们在制造镀液时应把温度控制在88℃～89℃之间为最佳。

3.4结果分析

经过上述试验的论述我们可以的得出一种（Ni-P）-SiC-PTFE的化学复合镀层，因为在镀液中加入SiC微粒，可以有效提高（Ni-P）镀层的硬度，这样可以有效提高模具的抗变形的能力，从而提高耐磨性，此外因为PTFE微粒具有很好的性，从而减少了摩擦带来的损害。

4结论

化学镀工艺是一种能够有效防护塑料模具在使用中这造成的磨损，通过外镀层提高塑料模具的硬度和耐磨性，可以有效提高塑料的模具的使用寿命，为人们的工作带来很大的帮助，出了文章中所讲的复合镀工艺外，还有其他的配制方法，随着科学的进步，此项工艺将会进一步提高。

参考文献

[1]高红霞，等.塑料模具的化学复合镀工艺研究[J].郑州轻工业学院学报，2001，16（1）：10-13.

化学镀金工艺流程篇3

【关键词】印制板；表面处理；焊接

一、前言

在一个印制电路板的制造工艺流程中，产品最终之表面可焊性处理，对最终产品的焊接装配和使用可靠性起着至关重要的作用。

综观当今针对印制电路板最终表面可焊性涂覆表面处理的方式，主要包括以下几种：（1）热风整平；（2）有机可焊性保护剂；（3）化学沉镍浸金；（4）化学镀银；（5）化学浸锡；（6）锡/铅再流化处理；（7）电镀镍金；（8）化学沉钯。其中，热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。

热风整平技术在70年代中期已开始应用。其抗蚀性、抗氧化性、可焊性较好，目前作为印制板表面镀层仍占多数。但印制板经热风整平之高温处理后，易产生翘曲，且不利于薄板生产，还有焊盘厚度不均匀（呈弧状），对下道上锡膏、SMT、BGA安装有影响，此外还会产生Cu―Sn介面金属化合物，质脆。

镀镍/金早在70年代就应用在印制板上。电镀镍/金特别是闪镀金、镀厚金、插头镀耐磨的Au―Co、Au―Ni等合金至今仍一直在带按键通讯设备、压焊的印制板上应用着。但它需要“工艺导线”达到互连，受高密度印制板SMT安装限制。90年代，由于化学镀镍/金技术的突破，加上印制板要求导线微细化、小孔径化等，而化学镀镍/金，它具有镀层平坦、接触电阻低、可焊性好，且有一定耐磨程度等优点，特别适合打线（WireBonding）工艺的印制板，成为不可缺少的镀层。但化学镀镍/金有工序多、返工困难、生产效率低、成本高、废液难处理等缺点。

铜面有机防氧化膜处理技术，是采用一种铜面有机保焊剂在印制板表面形成之涂层与表面金属铜产生络合反应，形成有机物―金属键，使铜面生成耐热、可焊、抗氧化之保护层。目前，其在印制板表面涂层也占有一席之地，但此保护膜薄易划伤，又不导电，且存在下道测试检验困难等缺点。

随着环境保护意识的增强，印制板也朝着三无产品（无铅、无溴、无氯）的方向迈进，今后采用化学镀银、化学浸锡表面涂覆技术的厂家会越来越多，因其具有优良的多重焊接性、很高的表面平整度、较低的热应力、简易的制程、较好的操作安全性和较低的维护费。

另外，随着SMT技术之迅速发展，BGA设计的逐步平常化，对印制板表面平整度的要求会越来越高，化学镀镍/金、铜面有机防氧化膜处理技术、化学镀银、化学浸锡技术的采用，今后所占比例将逐年提高。

二、印制板表面可焊性处理简介

2.1热风整平

2.1.1热风整平工艺

热风整平是自阻焊膜于裸铜板上进行制作之制造工艺（SMOBC）采用以来，迄今为止使用最为广泛的成品印制电路板最终表面可焊性涂覆处理方式。

热风整平，又称喷锡，是将印制板浸入熔融的焊料（通常为63Sn37Pb的焊料）中，然后通过热风，将印制板的表面和金属化孔内部多余的焊料吹掉，最终获得一个光滑、均匀光亮的焊料涂覆层。

热风整平（HASL）工艺制程之简介请参见下图1。

热风整平工艺制程，包含有热风整平前处理、热风整平、热风整平后处理三方面。其中，热风整平前处理工艺控制，对热风整平的质量影响很大，通常包括清洁处理和微蚀处理，确保彻底去除印制板可焊性涂覆表面的油污、杂质或氧化层，露出新鲜可焊的铜表面。

热风整平前对印制板的微蚀处理，常采用硫酸/双氧水体系，微蚀一般要求将铜蚀刻1～2微米，微蚀后需浸酸处理。经过微蚀处理后的印制板，一定要立即进行水洗、吹干，防止新鲜的铜表面再次氧化。

热风整平的工艺参数控制，主要关注焊料温度、空气刀气流温度、风刀的空气压力、浸焊时间、以及退出速度等诸方面。

2.1.2热风整平质量控制及焊接要求

考虑到热风整平的目的，是为后续的焊接提供良好基础，所以，对热风整平的质量要求显得尤其重要，主要有以下几方面：

（1）外观质量

所有焊料涂覆处的锡铅合金层，必须光亮、均匀、完整，没有半润湿、节瘤、露铜等缺陷。印制板表面，以及孔内无异物，非涂覆锡铅合金部位不应挂粘锡铅焊料。

另外，阻焊层不应有气泡、脱落、或变色等现象；阻焊层下的铜，不应氧化或变色；如果有插头镀金设计，则镀金插头部位不应有焊料涂覆。

（2）焊料层厚度

印制板表面处理之涂覆焊料部位的焊料层厚度，并无严格的统一标准规定，一般应以焊料层的可焊为原则。

（3）附着力

锡铅焊料附着力应不小于2N/mm。

（4）锡铅合金成分

焊料涂覆层锡含量62～64%，其余为铅含量。

（5）可焊性要求

使用中性焊剂，3秒内应完全润湿。

2.1.3无铅化及焊接的影响

随着社会的进步，人们对环境保护意识逐渐增强。保护环境，减少工业污染，已越来越受到全社会的关注。众所周知，铅是有毒的金属，将会对人体和周围环境造成相当巨大的影响。

为了消除铅的污染，采用无铅焊锡及无铅焊接技术是势在必行。无铅焊锡技术不是新的。多年来，许多制造商已经在某些适当位置的应用中，使用了无铅合金，提供较高的熔点或满足特殊的材料要求。

但是，毋庸讳言，无铅化给印制板制造及焊接均带来了一定的影响，主要表现在下述几方面：

（1）多数无铅金属，包括锡―银―铜，具有超过200℃的熔点，高于传统的锡、铅合金的大约180℃的熔点。

这个升高的熔点，将要求更高的焊接温度。对于元件包装和倒装芯片装配，无铅焊锡的较高熔点是一个关注重点，因为元件包装基底可能不能忍受升高的回流温度。

设计者不断研究替代的基底材料，使其能耐受更高的温度，以及各向异性的导电胶，来取代倒装芯片和元件包装应用中的焊锡。

对于印制板制造而言，基板材料的耐热性以及加工完成后印制板的耐热性，将受到前所未有的考验。

（2）无铅焊料的工艺窗口，与传统的焊料相比，要窄得多，工艺的控制要求更高。

（3）无铅焊料对后续的封装焊接提出了许多相应的要求，这对无铅化的印制板的推广和应用，起着很重要的作用。

2.2有机可焊性保护剂

2.2.1有机可焊性保护剂（OSP）工艺

有机可焊性保护剂（OSP），是以化学的方法，在印制板裸铜表面，形成一层0.2～0.5微米的薄膜。

这层膜具有防氧化、耐热冲击、耐湿性，因而，在印制板制造业中，有机可焊性保护剂（OSP）工艺可替代热风整平技术。

有机可焊性保护剂（OSP）工艺制程之简介请参见图2。

此外，有机可焊性保护剂（OSP）工艺生产的印制板，较之于热风整平工艺生产的印制板，具有更为优良的平整度，更适应电子工业中SMT技术的发展要求。

2.2.2有机可焊性保护剂与焊接

有机可焊性保护剂（OSP）技术，具有下述几方面的优点：

（1）经过有机可焊性保护剂（OSP）技术处理的印制板焊接区域，表面平坦，膜厚度0.2～0.5微米，适合SMT和细导线细间距的印制板的焊接，避免了热风整平工艺可能导致的贴装时不稳而滑动所造成的桥接效应。

（2）膜脆易焊，能承受四次以上热冲击，并与任意焊料兼容。

（3）制程采用水溶液操作，最高温度80℃，不会发生印制板翘曲变形，有利于保证后续焊接质量。

（4）制程成本较热风整平低20～25%。

当然了，由于膜厚很薄，易于划伤，在可焊性涂覆操作、以及焊接过程中，必须十分小心，确保可焊性保护剂成膜不被破坏，保证可焊性。

2.3化学沉镍浸金

2.3.1化学沉镍浸金工艺

自上个世纪末以来，化学沉镍浸金工艺，在国内得到了迅速的推广，这得益于化学沉镍浸金工艺本身所带来的种种优点。

化学沉镍浸金涂层的分散性好、具有良好的焊接及多次焊接性能、良好的打线（压焊）性能、能兼容各种助焊剂，同时又是一种极好的铜面保护层。

因此，与热风整平、有机可焊性保护膜等印制板表面处理工艺相比，化学沉镍浸金镀层，可满足更多种组装要求，具有可焊接、可接触导通、可邦线、可散热等功能，同时，其板面平整、SMD焊盘平坦，适合于细密线路、细小焊盘的锡膏熔焊，能较好地用于COB及BGA的制作。

由于药水供应商和设备制造工程师们的艰苦努力，化学沉镍浸金（ENIG）化学工艺制程已很成熟和稳定。因而，当我们面对它时，与在深绿色阻焊膜上的电路相比，并不逊色。当在完成化学沉镍浸金（ENIG）制程后的胶带测试中，不再发生前期制程条件下出现的阻焊膜脱落情况。

化学沉镍浸金（ENIG）工艺制程之简介请参见图3。

2.3.2化学沉镍浸金处理与焊接

（1）金层厚度对可焊性的影响

在化学镀镍/金上，不管是施行锡膏熔焊或随后的波峰焊，由于金层很薄，在高温接触的一瞬间，金迅速与锡形成“界面合金共化物”（如AuSn、AuSn2、AuSn3等）而熔入锡中。故所形成的焊点，实际上是着落在镍表面上，并形成良好的Ni―Sn合金共化物Ni3Sn4，而表现固着强度。换言之，焊接是发生在镍面上，金层只是为了保护镍面，防止其钝化（氧化）。因此，若金层太厚，会使进入焊锡的金量增多，一旦超过3%，焊点将变脆性反而降低其粘接强度。

（2）镍层中磷含量的影响

化学镀镍层的品质决定于磷含量的大小。磷含量较高时，可焊性好，同时其抗蚀性也好，一般可控制在7～9%。

（3）镍槽液老化的影响

镍槽反应副产物磷酸钠（根）造成槽液“老化”，污染溶液。镍层中磷含量也随之升高。老化的槽液中，阻焊膜渗出的有机物量增高，沉积速度减慢，镀层可焊性变坏。这就需要更换槽液，一般在金属追加量达4～5MTO时，应更换。

（4）PH值的影响

过高的PH，使镀层中磷含量下降，镀层抗蚀性不良，焊接性变坏。对于安美特公司之Aurotech（酸性）镀镍/金体系，一般要求PH不超过5.3，必要时可通过稀硫酸降低PH。

（5）稳定剂的影响

稳定剂可阻止在阻焊Cu焊垫之间的基材上析出镍。但必须注意，太多时不但减低镍的沉积速度，还会危害到镍面的可焊性。

（6）不适当加工工艺的影响

为了减少Ni/Au所受污染，烘烤型字符印刷应安排在Ni/Au工艺之前。光固型字符油墨不宜稀释，并且也应安排在Ni/Au工艺之前进行。

做好Ni/Au之后，不宜返工，也不宜进行任何酸洗，因为这些做法都会使镍层埋伏下氧化的危险，危及可焊性和焊点强度。

（7）两次焊接的影响

第一次焊接后，助焊剂残余会浸蚀镍层。第二次焊接的高温会促使氧化甚至变黑，其固有强度变坏，无法通过振动试验。遇到这种情况，只能从槽液管理上入手进行改进，使镀镍层具有更好的抗蚀性能。

最后，一个最终的化学沉镍浸金（ENIG）问题值得注意：研究已证实与镍间所形成的焊点，不耐物理冲击。鉴于此原因，采用此法进行表面处理者有可能呈现出下降的趋势，例如，移动电话和PDA，将倾向于采用OSP、HASL、化学浸银（ImmAg）和化学浸锡（ImmSn）的可焊性涂覆。

2.4化学镀银

2.4.1化学镀银工艺

电子产品的飞速发展，促使印制板制造业工艺日新月异。传统的热风整平工艺，逐渐无法满足新的封装技术对印制板更平整链接盘的要求；压接技术的发展，要求最终涂覆后的孔径有很小的误差，而热风整平工艺加工后的极不均匀的表面涂层根本不适用于压接技术；另外，精细节距的应用也因为热风整平表面涂层容易桥接而受到限制。

前面述及的有机可焊性保护剂工艺，虽然有成本低、易控制等不可否认的优点，但是由于其膜的脆弱性特点，使其的应用受到了一定限制；已经发展成熟的化学沉镍浸金表面处理工艺，虽然受到了电子厂商的推崇，但其在生产控制、成本等方面，存在着一定劣势，对其发展也大受影响。

化学镀银工艺，凭借其自身的优势，大踏步的进入了印制板市场。其工艺制程之简介请参见图4。

2.4.2化学镀银处理与焊接

经过生产实践及物理性能测试，化学镀银具有如下特点：

（1）优良的可焊性

相比于OSP可焊性涂覆制程而言，化学镀银的润湿速度更快，且能够满足多次再流焊接的要求。

（2）涂层均匀及表面平整度高，适合用于元器件BGA、FC、COB等的组装技术及精细节距。

（3）可用于压接技术。

（4）低操作温度，适用于薄板的生产，无板子分层、变形现象。

（5）与阻焊油墨和无铅焊料有良好的兼容性。

（6）可用于Bonding。

对一个装配者来说，也许最重要的是容易进行元器件的集成。任何新印制电路板表面可焊性处理方式应当能担当N次插拔之重任。除了集成容易之外，装配者对待处理印制电路板的表面平坦性也非常敏感。与热风整平制程所加工焊垫之较恶劣平坦度有关的漏印数量，是改变此种表面可焊性涂覆处理方式的原因之一。

银层表面的平坦性，正如其优良的接触传导特性一样，对装配工程师们具有吸引力。它能实现卓越之ICT结果。银表面涂覆之助焊剂选择，类似于化学沉镍浸金涂覆，不是非常重要。此外，化学镀银涂覆具有令人惊讶的数铣外形及电测忍耐度。但在板料持取过程中，须注意银表面之有害接触。

化学镀银工艺制程较之有机可焊性保护剂涂覆，有更长之可用期，但不像热风整平和化学沉镍浸金制品表面之高低不平形态。如果制作过程和持取程序不按要求进行，银将会特别敏感，并呈现其氧化后的失去光泽现象。氧化只要达到5纳米厚，即为可见，但其可焊性不受影响，直到出现大约50纳米厚之黑色层为止。至于其他功能，例如揿垫或无焊接连接，则对氧化之失去光泽更为宽容许多。人们希望今后有此类研究更广范围的应用出现。银层之氧化失去光泽现象，严格意义上讲，仅是一个表面现象。

2.5化学浸锡

2.5.1化学浸锡工艺

始于上个世纪九十年代中期，电子工业对化学浸锡工艺的需求迅速增长，但由于铜/锡之间的迁移，无论哪家药水供应商的化学浸锡工艺，均存在着严重的锡须问题。

锡须现象属金属间化合现象，铜―锡金属间化合物之形成，简单地说，是因为这些金属间之固相接触所致。此种金属间化合层，具有一定粘合作用，它允许两金属在焊接过程中之相对低的温度条件下完成焊接。

一个铜表面上的浸锡涂层，在电镀后立即开始形成上述之铜―锡金属间化合物。此铜―锡金属间化合物形成速率，遵循着时间和温度之各自平方根函数关系。该涂覆从两金属接触处开始形成，直至该金属间化合物达到表面。

据研究结果，一个1.0微米厚的浸锡涂层，应当能保持6个月到一年时间，但若进行多重焊接，将会是一个挑战。

锡须的形成使表面处理后的印制板，在使用后出现可靠性问题，限制了其发展。但经过药水供应商的不断开发研究，化学浸锡工艺日渐成熟，选择特殊的添加剂配方，能有效控制和抑制锡须的生长。

化学浸锡（ImmSn）工艺制程之简介请参见图5。

2.5.2化学浸锡处理与焊接

历经生产实践及对其性能测试，化学浸锡具备以下特点：

（1）化学浸锡制程属无铅的表面处理。

（2）化学浸锡制程的工作温度，较热风整平的工作温度低，所以可减少印制板内层分离和弯曲现象。对于后道焊接工艺的实施，有利于避免桥接效应的发生。

（3）涂层的共面性好。

（4）涂层厚度，在尺寸各异的SMD连接面上，分布较为均匀，对于表面贴装焊接及焊接可靠性而言，极为有利。

（5）化学浸锡，返工较为简单，适用于插装技术的运用。

（6）适合精细间距印制板的表面可焊性处理。

（7）化学浸锡处理，可满足于多次焊接的装联要求。

通过改变锡层的晶体结构，可以降低铜―锡之间的相互扩散及锡须的增长速度，从而解决化学浸锡在应用时的可靠性问题。尽管如此，随着时间的延长，铜锡之间仍然会相互迁移而形成一定厚度的金属共化物。

所以，当浸锡涂层完成后，存放的时间越长，金属共化物层的厚度也就越厚，从而使印制板的焊接次数减少。

三、SPF印制板表面可焊性处理技术推荐

3.1SPF表面可焊性处理制程

首先，利用下图6，对目前使用的印制板的可焊性制程，与即将隆重推介的“Semblant等离子体处理制程”――SemblantPlasmaFinish（SPF），进行了工艺流程步骤对比。

如上所述，印制板表面可焊性处理技术多种多样、多姿多彩，由于可焊性涂层的特性及处理方式的差异，真是各有各的精彩，为各类印制板的后续装联奠定了基础，但选择何种可焊性处理方式，需综合焊接对象、焊接方式等诸方面进行定夺。

从可焊性处理方式分析，有机可焊性保护剂处理、化学沉镍浸金、化学镀银、化学浸锡、电镀镍金、以及化学沉钯，基本上都属于印制板的湿法制程工艺；至于热风整平制程，刨去前后处理两方面，热风整平处理可算作印制板的干法制程工艺。

随着电子产业技术水平的不断提升，印制板制作制程不断的推陈出新，各类新型制作设备层出不穷，SemblantPlasmaFinish（SPF）就是一个生动的例子。

SemblantPlasmaFinish，是一种利用等离子体沉积技术的印制板表面可焊性处理技术，属于纯干法制程。

该制程设备如下图7所示。

Semblant等离子体处理制程，是一种独特的，选用等离子体沉积腔，室温条件下，在待处理印制板表面，进行超薄含氟聚合物沉积涂覆的制程。

SPF含氟聚合物，具有显著稳定的化学特性，因此，极大的延长了处理后印制板的货架寿命，能有效抵抗潮气，防止腐蚀气体对保护层下铜表面的侵蚀。

相对湿度条件、25℃下，气相SO2对SPF表面处理涂层（下图左侧示意）和化学沉镍浸金涂层（下图右侧示意）影响的对比如下图8所示。

3.2Semblant等离子体处理与焊接

Semblant等离子体处理制程，不仅易于获得完美的焊接铜面的可焊性处理，而且，具有极佳的焊接可靠性。具体表现在以下几方面：

（1）Semblant等离子体处理制程，提供了表面的一致性和可靠的无铅可焊性，参见下图9所示。在实施回流焊接时，涂层之含氟聚合物，在酸性焊剂和高温的联合作用下，被化解离去，实现铜锡界面的直接焊接。

（2）SPF涂层下的铜表面具有极佳的焊接浸润性，焊接面上围绕着的含氟聚合物防止了焊接撒布到印制区域以外，从而降低了焊接时桥连的产生，适用于超精细节距装联。参见下图10、以及下图11所示（图右为采用SPF处理技术焊接效果示意，图左为未采用SPF处理制程之焊接效果对比）。

（3）SPF涂覆沉积层均匀一致，可涂覆于印制板的所有表面，并能确保金属化过孔获得优良的覆盖，实现金属化孔的可靠焊接，参见图12。

四、结束语

如前，对印制板表面可焊性处理多种制程进行了简略介绍，并就可焊性涂层及焊接两个方面进行了阐述。

过去，在SMT中使用最为普遍的QFP，由于受到加工精度、生产性、生产成本和组装工艺的制约、QFP封装间距的极限尺寸停留在0.30mm，这种间距在组装中其引线容易弯曲、变形或折断，对组装的工艺要求相当严格，使大范围的普及应用受到制约。

新型球栅阵列封装器件（BGA）和细间距球栅阵列封装器件FinePitchBGA（CSP）的开发应用，以I/O引线间距大于QFP的优势，在表面贴装器件中已占据了一定的地位，应用面逐步扩大，进而促进了高密度、高性能、多功能组装技术的发展。

化学镀金工艺流程篇4

关键词:高硅钢“圣德林效应”合金化

中图分类号:F416.22文献标志码:A

文章编号:1004-4914(2010)08-252-02

油田油水井中普遍存在管材腐蚀问题,通常10年寿命的管材,在腐蚀严重的油气田中半年就腐蚀穿孔。特别是大庆油田已进入高含水开发后期,为了保持石油量的高产稳产,聚合物驱及三元驱已开始大面积应用,油水井油管及地面管道腐蚀与结垢逐年加重,导致油水井不能正常生产,造成很大经济损失,同时严重污染环境。针对这一现状,本文研究了一种集“材料保护+隔离保护+电化学保护+废旧管微裂纹修复”四位一体的油管及地面管道防腐的新方法,通过添加稀土多元合金,解决了高硅钢由于“圣德林效应”而出现的镀层过厚、灰暗、起皮、脱落、粘附性差的难题;通过添加镍、稀土、钛、铝等多种多元合金,使裂纹处的合金层增厚增强,从而对旧管进行微裂纹修复。不仅提高油管防腐能力,且增加油管的机械性能。

一、圣德林效应

在钢材连铸生产工艺过程中,需要在钢液中加入“镇静”元素以防止钢材中气孔的产生。在带钢生产中,镇静剂通常使用铝,而在型钢生产中镇静剂通常选用硅,或有时硅加铝。因此,在结构件热浸镀锌中,通常会遇到高反应强度的钢材。早在20世纪40年代,圣德林就研究过Si对于热浸镀锌层组织的影响,他指出:在正常的镀锌温度范围内(通常为450℃左右),钢基体中含Si量在0.1%左右和大于0.3%时,对镀层的影响最大,人们称之为“圣德林效应”。

二、添加多元合金抑制圣德林效应的方法

1.实验工艺流程及参数。本实验采用溶剂法热浸锌工艺,即将经过前处理的工件浸泽水溶液助镀剂烘干后在浸入锌液中,待到给定镀锌时间后以3~4cm/s的提升速度将工件从锌液中提出,在空气中冷却。

工艺路线:试样脱脂水洗酸洗水洗稀酸洗水洗浸沾助镀剂烘干热浸镀后钝化烘干检验入库。总的工艺路线包括前处理、热浸镀和后处理。

2.实验数据分析。我们选取常用油管钢J55和N80材质的试片,对其进行热浸镀,在实验的过程中,通过不同合金镀液条件下合金层厚度的对比,研究抑制圣德林效应的方法。在实验的过程中,共选取了四种不同合金镀液与纯锌镀液形成对比,分别为锌―铝合金,锌―镍合金,锌―铝―稀土合金和锌铝稀土镍合金。如表1,为合金化温度为460℃时,不同时间、不同合金条件下,J55试片所得到的合金镀层厚度。

如图1所示,无论在哪种合金中,镀层厚度随着时间的增长而增大这一趋势都是一样的,锌―铁反应时间越长,合金层厚度越大。在镀液中逐渐加入合金之后,油管钢J55的镀层厚度有了明显的减薄,爆发式的厚度增加现象没有出现,几种合金元素的依次加入均对合金层的生长具有明显抑制,圣德林效应得到了明显的抑制。几种合金的加入,对圣德林效应的抑制具有一点的叠加效应,但是叠加效应并不能产生1+1=2的效果。

与上一种油管钢所体现出来的趋势一样,镀层厚度都是随着时间的增长而增大,而纯锌镀液中,镀层厚度在锌铁反应初期均有一个爆发式生长的过程,但是随着各种合金元素的加入,油管钢在合金化过程中镀层厚度爆发性生长的这一圣德林效应的现象得到明显抑制。整个实验数据横向对比,各合金元素都对圣德林效应具有明显的抑制效果,其中抑制效果最明显的为镍元素,但由于镍元素价格高昂,一般工业化大规模生产中不采用,而使用价格相对便宜的铝。在整个实验实际操作中,随着各合金元素的加入,合金化过程中的锌灰产量大大降低,锌液表面流动性得到大大提高,获得的镀层质量极高,镀层表面充满金属光泽,不灰暗。

三、振荡器对镀层厚度的影响

在实际生产中,油管在热浸镀合金化及从锌浴中提出时,可采用振荡器对管进行振荡,能有效增加镀件表面锌液的润湿性和表面活性,使镀层更加均匀。采用振荡器,初始锌与铁快速润湿,减少表面张力,镀件表面锌铁均匀渗透,形成均匀合金层。同时,振动过程中一部分机械能转化成内能,将镀件表面和与镀件表面接触的锌液活化,大大提高了锌铁反应的表面活化原子的数量,减少浸镀时间,也减少Si-Fe在合金化中的成核作用,从而减少硅对锌铁反应活性的影响,减少不致密的、破碎的ζ相形成,减少镀层的厚度,达到抑制“圣德林效应的”目的。针对振动器及其他合金元素对镀层厚度的影响,我们进行了大量的实验,实验结果如表3所示。

表面张力和金属的原子结构有一定的关系。液态金属的表面张力是液体内部质点与表层质点相互作用的内聚力没有达到平衡而产生的。内聚力越大,或者说不平衡的程度越大,相应地表面张力也就越大。内聚力就是物体内部质点间的相互作用力。对各种金属来说也就是金属键的强度,即原子核和自由电子间的引力。因此,从理论上说,金属的表面张力和它们的熔点、沸点、熔化热及汽化热之间存在着某种对应关系。

振荡器的工作原理主要是利用振动减少表面张力,提高钢基表面与镀液的润湿速度,镀件表面锌铁均匀渗透,形成均匀合金层并减少漏镀。能极大地提高钢基与锌液接触面的表面活性,较大幅度地加快浸镀速度,减少浸镀时间,从而减少硅对锌铁反应活性的影响,从根本上抑制“圣德林效应”。

四、结论

1.多元合金的加入能有效抑制“圣德林效应”,使镀层厚度得到控制,同时改善镀层质量。

2.振荡器的使用也可以有效抑制“圣德林效应”。

[基金项目:国家火炬计划项目(2005EB30277)]

参考文献:

1.中国腐蚀与防护学会.99第五届中国热浸镀学术交流会论文集[A].黄永昌,YaLipkin.55%Al-Zn-1.6Si合金热浸镀工艺及耐蚀性研究[C].北京科技大学出版社,1999,78~80

化学镀金工艺流程篇5

在微电子技术迅速发展的当前社会，印制电路板也发生了一系列的变革，这也使得印制电路板的制造技术水平有了更高的要求。本文从直接电镀的原理、发展优势，对直接电镀技术分析后，分析电镀系统的正确使用方式，从而促进印制电路制造水平的高速发展。

【关键词】微电子技术印制电路板非导体电镀技术

1概述

在印制线路板制造工艺中，通孔导通化长期以来采用化学沉铜再电镀工艺。并且较好的掌握了所必须的控制技术，积累了丰富的生产实践经验。随着印制电路设计使得印制电路板制造技术难度更高，印制板直接电镀技术逐渐发展起来。相比于传统工艺，直接电镀技术是通过改变供电方式并且利用其它辅助装置，使得工艺技术跟加成熟。同时将印制板的金属化孔技术和电镀技术相结合，直接完成孔金属化及电镀要求。

2直接电镀技术

直接电镀技术所用的材料大致可以分成三类：第一类是指利用胶体钯工艺使非导体的表面产生铅导电金属薄层；第二类是MnO2接枝技术，即用导电高分子材料作为导电层；第三类是指用碳或石墨悬浮液涂布薄膜作为电镀基础进行直接电镀。以碳基为主的直接电镀技术，不但生产成本降低，而且更重要的是环境的安全性提高。该工序只有几步、操作容易和控制分析简单。主要的工序有清洁调整、浸涂碳粉、微蚀和防氧化等。作为直接电镀技术需要满足下列几个条件：

（1）在非导体孔壁基材上，要经过特殊处理，使基材上形成导电层，从而实现金属电镀，同时镀层与基体之间要有较好的结合力以保证电镀工艺的正确实施。

（2）对于电镀工艺中使用于导电层的化学药剂，应该选择易处理，对环境污染小的，避免其对周围环境产生影响。

（3）电镀工艺流程越短越好，同时操作范围应该保持一定的宽度，便于机械的操作和维护。

（4）电镀工艺应该可以应用于各种印制板，比如板厚与孔径比较大的印制板，或是其他基材较特殊的印制板等。

黑孔化工艺流程和工艺说明如图1所示。

3直接电镀的发展优势

基于社会快速发展下人类需求不断增多的情况，人们需要具有高密度、高精度的印刷电路板产品，直接电镀技术也就因此产生。相比于传统工艺方法，直接电镀技术主要采用垂直挂镀，使得获得的产品质量更加可靠，也便于工业生产的规模化。具体优势为：

（1）金属化孔采用碳基直接电镀工艺提供了较高的化学沉铜工艺。完全适应、良好环境的印制线路板生产日益增长的需要。

（2）金属化孔与电镀连续作业完成，提高了生产效益，稳定生产工艺品质。

（3）直接电镀工艺采用全自动化工艺，不用进行手工装挂，同时其可以应用于不同尺寸的印制板，因此在作业过程中不易对基板表面产生损害，有利于生产规模化。

（4）在使用时不用预留装夹位置，因此可以节约安装面积和原材料。

（5）由于水平电镀是利用计算机进行控制，可以实现自动化和标准化，因此对于基板相同的印制电路板，其电镀效果可以保持一致。

（6）电镀槽的清洗，电镀液的添加更换全部是利用电脑编程，自动化操作，因此减轻了管理负担，也可以避免由于人为操作失误造成损失。

（7）水平电镀工艺的清洗过程是分段清洗，可以减少清洗水的产生与排放。

（8）此工艺是全封闭作业，利于对作业过程中产生的废气统一收集处理，有利于作业环境的改善。同时由于减少了热量的损耗，可以节约能源且提高生产效率。

4结束语

直接电镀工艺相比于传统工艺，更加简单、高效。但由于电镀工艺本身具有一定的高技术要求，要想更加成熟的适应市场的要求，就需要在往后的实践过程中不断改进，克服技术性问题。尽管如此，直接电镀工艺的使用还是体现了印制电路工业的进步，因为其技术的先进性，可以有效的降低作业时间和成本，全自动化操作可以节省人力，而且对于环境的危害被有效控制。直接电镀工艺依然拥有巨大的市场潜力和进步空间，只有不断改进工艺，才能获得更大的市场价值。唯有不断地创新、不断地发展，快速地研制和运用新工艺，迅速不断地提高产品质量，才能永保活力。

参考文献

[1]李学明等.印制电路技术[Z].香港：盈拓科技咨询服务有限公司，2007.

[2]张怀武等.现代印制电路原理与工艺[M].北京：机械工业出版社，2010，1.

作者简介

张伯平，现为邢台市印制板研究中心主任，高级工程师，河北省软硬结合印制板重点工程实验室主任，海纳电子总经理。从事印刷线路板、特种电镀工艺科研生产三十余年，拥有发明及实用专利6项。