PCB生产中电镀工艺管理

前言

电镀工艺管理是电镀生产中的一个重要的环节,它的确定是电镀工作者经过数千万次的反复试验研究得到的。

20180103083558825882 PCB生产中电镀工艺管理

因此,电镀工艺具有很强的科学性。工艺的确定不仅要考虑到镀层沉积速率、阴阳极的电流效率、金属离子溶解和沉积的平衡,还要考虑到pH值的稳定性。温度和电流密度范围的宽广性、以及出光速率、整平性能、光亮范围等多方面的综合而制定的。

我们必须要十分重视工艺中规定的各种技术参数,只有这样才能保证镀出好的镀层。关于如何加强电镀工艺管理,作者提出以下几点看法。

1、工艺管理

1.1 前处理

电镀前处理是电镀质量的基础。电镀前处理不好,镀层不是发花,就是气泡、脱壳,甚至两者兼有而造成次品报废。电镀前处理主要是去除镀件上的油污、氧化皮、锈蚀物等。这样即保证基体与镀层的良好结合力,又能加快镀层的沉积速率,同时保证镀液不因镀件的油污、异金属杂质的带入而受到污染。

如有一个镀锌的厂家,镀锌后发现镀层上有严重起泡、毛刺,于是反复调整镀液,问题不能解决。结果有位老师傅发现,工件在入槽前有一层类似胶状类物质粘在表面。原来是盛装浓硫酸的容器内衬的橡胶溶解而粘在工件表面,无法清洗而造成的。因此,作者建议对前处理必须要按工艺规定进行除油、除锈,并且观察工件表面状态。

镀前处理有超声波除油,化学除油,阴、阳极电解除油,酸洗除氧化皮和锈蚀等工序。需对除油、除锈液的成分定期分析,定期加料,碱槽要定期过滤,酸槽要定期出缸脚、更新等。使除油、除锈液处在良好的状态,从而保证镀层质量。

1.2 镀液成分的检测与管理

1.2.1 化验分析

采取定期化验镀液成分的含量,并及时调整是一种比较科学的管理办法。其化验规模可大可小,对镀种单纯的厂家,只需配备一些简单的化验设备,少量的投资,人员可以兼职,经过培训就可操作。

1.2.2 比重法

用波美比重法测量。这种方法只适用于镀液成分比较简单的溶液,如镀铬以铬酸为主,硫酸仅占1%左右可以忽略不计。此法也适用前处理酸液(盐酸或硫酸),以及各道活化的酸液,以波美度参照也可。

1.2.3 摸索规律,积累经验

采取少加勤加,逐渐探索消耗与带出损失的规律进行补充,使成分相对稳定,积累一定的经验。但这种方法固然是不够科学,主要凭经验而控制。

1.2.4 工艺管理中注意事项

(1)要管好工艺,除了认真控制成分含量外,还需注意一次性配槽的水质,以及添加化工原料时,防止误加和错加。作者曾遇到将硫脲误为硼酸加到镀镍槽中,造成镀层发黑,后来加了比较多的双氧水和活性炭,大处理后才逐渐正常。因此,作者建议在镀液中添加化工原料时,要“一看、二验、三添加”,避免无为损失。

在光亮酸铜液中氯离子的去除可用银盐法,即将计算量的硝酸银(去除1份氯根需5份硝酸银)用蒸馏水溶解,再用蒸馏水溶解碳酸钠,在搅拌下将碳酸钠溶液逐渐加到硝酸银溶液中,使呈碱性即停止,然后用蒸馏水漂洗数次,沉淀物为碳酸银。在搅拌下加到酸铜溶液中,Ag2CO3+2HCl=2AgCl+H2O+CO2。过滤后即可。该方法很好,但成本昂贵,所以生产上使用不多。也可用锌粉法除氯,成本较低,但必须注意处理要领。

先用分析纯锌粉1~3g L用水调成糊状,在逐渐搅拌下,加到酸铜溶液中,加完静置0.5h(酸铜液不需加温)后,加粉末活性炭1.5~2.0g L,搅拌均匀,静置0.5~1.0h,过滤即可。作者将这种方法告诉了一个误加盐酸的单位,而另一个是用乡镇自来水配槽的单位,结果前者效果良好,后者由于沉淀过夜,再过滤,结果无作用。

(2)为了确保镀液的稳定,谨防异金属杂质带入镀液。作者建议铜上镀镍的产品,镀镍液必须定期用瓦楞形铁板,0.05A dm2左右的电流密度定期电解,否则就要加除铜剂,以保证小电流密度区的光亮。另外,零件落入镀镍槽或酸铜镀槽中,要及时取出,防止造成杂质的积累。对于铜件和锌合金工件跌落,建议用窗纱做成比槽底略宽些的平面纱帘,四角用塑料管(棒)扎紧,下班时将四根塑料棒一拎,即将跌落的铜及锌合金零件取出,避免或减少镀镍液中铜、锌杂质的积累,从而减少镀液故障。

(3)挂具绝缘不完整或鼓泡,使镀铬液清洗不干净,造成镀铬液带到氰化物镀铜液或镀镍液中,污染了镀液,造成故障。因此,要求挂具绝缘一定要完好,对自动线上一挂到底的挂具,采取退铬后再上挂工件,避免铬污染镀液。

1.3 操作条件

1.3.1 温度和电流密度

在实际操作中,要选择最佳的温度,这对电镀的质量和稳定性是极为重要的。要根据各种工件筛选出最佳的温度,从而严格控制,这是保证质量的重要措施。温度与阴极电流密度,一般是成正比的。温度高(在工艺范围内),阴极电流密度可开大,镀层细致,沉积速率快。

1.3.2 导电接触

导电接触一般是指挂具与极棒的接触、阳极挂钩与极棒的接触、极棒与铜元宝的接触、铜排与铜元宝的接触等,各个导电接触点均需保持铜的色泽,这样就降低了电阻或减少了由于局部接触不佳导致不导电,从而影响镀件质量。作者建议对导电接触部位要经常刷洗,保持清洁。

1.3.3 阴极移动与搅拌

阴极移动与搅拌目的是加快离子的对流扩散,增大阴极电流密度,同时使镀层均匀性得以改善,氢气易于析出。如阴极移动行程或频率达不到要求,镀大平面工件时易产生气瘤或条纹。必须将阴极移动的行程控制在10cm左右,频率为15次 min。空气搅拌除了起到上述作用外,对光亮酸铜液还可以减少一价铜的产生,但空气搅拌必须与连续过滤相配合。其连续过滤每小时不小于5~10个循环,否则易于产生毛刺。

2、质量管理

电镀企业要实行现代质量管理。要搞好质量管理,首先是要按照GB T19000-ISO9000质量管理标准,建立质量管理体系。

为此要建立电镀质量标准,包括建立各工序之间的质量要求,如打砂、除油、酸蚀等工序质量标准,同时要建立相应的检验制度,如成品检验方法,是逐只检验,还是抽样检验等。制订标准,加强检验,使不合格镀件不出厂,使工序间不合格镀件不流入到下道工序,堵住了批量性次品发生,要把次品消灭在生产过程中,这样才能保证质量,提高正品率。因此,作者建议要加强现代质量管理的基础工作。

3、把好原材料质量关

企业在采购金属和化工原料时,在注重价格的同时,更注重它们的质量。作者认为,价格、质量都要考虑。如果仅以价格考虑,那会造成镀液不稳定、故障多,最后还是电镀企业吃亏。如有些锌锭质量不好,铅杂质等超标,镀层质量不稳定,故障频繁。作者认为,采购原材料时既要考虑到价格因素,也要考虑到原材料质量的重要性。价格与质量不能偏废,只有抓好原材料质量关,配有一套现代化质量管理体系,企业才有好的经济效益。

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