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改革開放后,中國制造業(yè)的推進,帶動了電鍍行業(yè)的快速發(fā)展,電鍍液、電鍍添加劑、電鍍設(shè)備等行業(yè),也呈現(xiàn)出高速發(fā)展之勢。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計:2018年電鍍行業(yè)產(chǎn)品加工面積約13.23億平方米,中國也成為名副其實的電鍍大國。
電鍍與我們生活息息相關(guān),門把手、水龍頭等五金配件、汽車配件等,電鍍工藝技術(shù),被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)制造業(yè)中,它屬于一種表面處理工藝,在機械制品上加工一層表面鍍層,起到裝飾及保護產(chǎn)品的效果,還能修復(fù)磨損。電鍍?nèi)绱酥匾?,獲取高質(zhì)量電鍍產(chǎn)品,離不開嚴苛的質(zhì)量把控。
在電鍍生產(chǎn)線上,由很多種設(shè)備組成,例如電鍍槽、攪拌器、加熱冷卻裝置、過濾循環(huán)設(shè)備......設(shè)備的精良影響著電鍍件的產(chǎn)量和質(zhì)量;
電鍍時,陽極材料質(zhì)量、電鍍?nèi)芤撼煞?、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析出雜質(zhì)、電源波形皆是造成鍍層質(zhì)量不佳的因素,需要適時進行控制。其中溫度控制便是一項重要的溫度參數(shù)。
不同鍍層材料和添加劑決定了不同的溫度要求,例如鍍錫溫度18度,鍍鋅溫度30度,鍍銅溫度范圍在11度—40度之間,而鍍銀的溫度會在10度左右。
電鍍工作者熟悉了共性的東西,能一通百通,靈活掌握;對特殊要求則應(yīng)多問幾個為什么,才能給予充分重視。電鍍工藝條件主要包括下述幾方面內(nèi)容。
陰陽極面積比(Ak:Aa,當(dāng)陰極所用電流密度確定后,對定型產(chǎn)品或尺寸鍍鉻時,依據(jù)工件受鍍總面積來確定電流強度I(非定型定量入槽時,依據(jù)經(jīng)驗來確定)。由于陰陽極處于串聯(lián)狀態(tài),陽極的總電流也為I。一般不規(guī)定陽極電流密度Ja??扇苄躁枠O的總表面積是變化的:隨著陽極消耗,其總表面積不斷減小,Ja 不斷變大。另外, 平板陽極靠鍍槽一面究竟有多大面積在有效導(dǎo)電,也很難確定。因此實際陽極電流密度是很難確定的。Ja 過大或過小都不好:Ja 過小,陽極有化學(xué)自溶作用時,鍍液中主鹽金屬離子增加快;Ja 過大,則陽極極化過大,陽極或呈渣狀溶解形成陽極泥渣而浪費,或因析氧等原因而鈍化。因陽極并非所有表面都在有效導(dǎo)電,即使Jk=Ja,Ak:Aa 也會大于l。 故一般要求Ak:Aa 在1.5~2.0之間。
陽極材料,對于陽極,不僅有面積要求,而且有時還有特殊要求。有特殊要求時,在工藝條件中應(yīng)予以注明。
攪拌對鍍液實施,攪拌,可提高對流傳質(zhì)速度,及時補充陰極界面液層中的消耗物。及時補充主鹽金屬離子后,濃差極化減小,允許陰極電流密度上升,一可提高鍍速,二可減小鍍層燒焦的可能性;及時補充光亮劑、特別是整平劑的電解還原消耗,才能獲得高光亮、高整平的鍍層(所以光亮酸銅與亮鎳都必須攪拌)。攪拌還可及時排除工件表面產(chǎn)生的氫氣泡,減少氣體、麻點。
攪拌的主要方式有陰極運動(水平或垂直的陰極移動,陰極旋轉(zhuǎn),陰極振動等)及空氣攪拌兩類。超聲波的空化作用具有強烈的攪拌作用,但超聲波的工業(yè)化應(yīng)用很少。在高速電鍍中,為了采用很大陰極電流密度,要求十分強烈的攪拌,如采用噴射法、高速液流法(要求陰極界面液層的流動達紊流狀態(tài)而不是層流狀態(tài))、“珩磨法”、“硬粒子摩擦法”等。
主鹽濃度過低
對于氯化甲鍍鋅、光亮酸銅、鍍鎳等簡單鹽電鍍,當(dāng)主鹽濃度過低時,鍍層易燒焦。原因是:(1)主鹽濃度過低時,陰極界面液層中主鹽濃度本身很低,電流稍大,放電后即缺乏金屬離子,H 易乘機放電;(2)鍍液本體的主鹽濃度低,擴散與電遷移速度都下降,陰極界面液層中金屬離子的補充速度也低,濃差極化過大。
配合物電鍍則較復(fù)雜。若單獨提高主鹽濃度,則配合比變小,陰極電化學(xué)極化不足。在保持配合比不變的前提下,要提高主鹽濃度,配位劑濃度應(yīng)按比例提高,即鍍液應(yīng)濃,但這受多種因素制約,鍍液濃度不可隨意提高。
赫爾槽試驗時,若認為主鹽濃度過低,可補加后再試驗,使燒焦區(qū)在其他條件相同的情況下,達到或接近新配液的試片燒焦范圍。
簡單鹽電鍍
(1) pH 高時,陰極界面液層中H 濃度本身就低,量不大的H 還原即會使pH 升高至產(chǎn)生燒焦的值。
(2) 鍍液本體的H 濃度低時,H 向陰極界面液層的擴散、電遷移速度也低,來不及補充陰極界面液層中H 的消耗,其pH 上升更快,也加劇燒焦。
全板電鍍和圖形電鍍的互補
用圖形電鍍工藝代替全板電鍍具的優(yōu)點是:在圖形電鍍后,只對基體銅進行蝕刻,而對圖像電鍍上的銅鍍層不進行蝕刻,可以大大降低側(cè)蝕的風(fēng)險。
用圖形電鍍來代替全板電鍍的不足有一下幾項:
1.鍍層薄厚公差取決圖形電鍍,無法嚴格達到產(chǎn)品特性阻抗的標準。
2.選用圖形電鍍技術(shù)生產(chǎn)制造高密度互連板的hdi時,規(guī)定抗蝕劑(即干膜)具備務(wù)必的厚度(關(guān)鍵由多孔銅的厚度來決定的,但抗蝕劑的厚度務(wù)必至少超過孔銅的厚度,否則的話會產(chǎn)生凹邊狀況),且空隙小,很容易產(chǎn)生顯影不凈等品質(zhì)異常。同時,也會造成強堿性剝離困難,導(dǎo)致涂層分離或局部脫落,在后續(xù)蝕刻過程中會出現(xiàn)短線、缺口、變薄等質(zhì)量缺陷。
3. 用圖形電鍍工藝代替整個全板電鍍工藝。電鍍前圖形轉(zhuǎn)移的線寬和線距公差補償都是基于經(jīng)驗的。
為了彌補這兩種工藝的不足,在高密度HDI線路板的生產(chǎn)中,通常先進行全板電鍍,然后再進行圖形電鍍。這樣,兩種鍍銅工藝的優(yōu)缺點結(jié)合起來,相輔相成。具體情況如下:
1. 采用整板電鍍工藝,在基銅上鍍上一層薄薄的銅,這樣就只在基銅和整個板上蝕刻一層銅。
2. 可根據(jù)實際需要調(diào)整整板電鍍和圖形電鍍的電鍍層厚度,使生產(chǎn)的HDI產(chǎn)品達到產(chǎn)品質(zhì)量要求。
3. 采用兩種鍍銅工藝比單板鍍銅或者是圖形電鍍鍍銅更容易優(yōu)化工藝參數(shù)。