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影响印制电路板化学镀金靠得住性的因素剖析

发布日期:2020-07-03 11:46浏览次数:
自20百年中期被应用以来,化学镀金已经作为外表精饰层在PCB(印制电路板)、外层空间技术、尖端军事设施等领域获得广泛应用[1-4],尤其是在PCB行业。我国2015年PCB产量占世界总产量50百分之百左右,而认为合适而使用金层作为外表可焊性镀覆层又占PCB产量的30百分之百以上。
电子产品的生存的年限与电子元件、线路板和焊点紧急结合,那里面互连焊点起到保证电子电路板触电气信号的顺畅和机械连署靠得住性的效用,焊点失去效力可能造成整个儿电子电路风瘫。金层作为烧焊过程中与焊料最先接触的外表层,对焊点有比较大的影响,其性能的变动将直接反映在焊点的靠得住性上。化学镀金靠得住性的影响因素主要里面含有基材组成、镀金液整体体系、金层性能、废液处置等多个方面。

1 基材的影响


镀金普通是在其它外表涂覆处置工艺在这以后施行,这处所谓基材是指镀金之前的板料组成,依据需求和工艺分类如下所述。

1. 1 铜镍基材

基材的厚度、成分、结构直接影响金层的淤积,对于 ENIG(化学镀镍/浸金,略称镍金)工艺来说,金层是外表烧焊层,镍磷合金层在烧焊时起阻止层的效用。镍磷合金层对化学镀金的影响主要集中在镀金过程中镍的过度腐蚀问题上。D. J. Lee等[5]在研讨ENIG工艺金层的腐蚀行径时发觉,镍腐蚀主要发生在薄镍层的结瘤之间和厚镍层的小结顶端(见图1)。J. Yu等[6]的研讨表明,P含量低处更易发生镍腐蚀,小结瘤处磷含量低,腐蚀大多数发生在大结瘤与小结瘤的交错处(见图2),这与D. J. Lee的论断靠近。刘海萍等[7]在研讨亚硫酸-硫代硫酸盐置换镀金层的耐蚀性时发觉,随镍镀层P含量增大,镍的耐蚀性加强,金层的宏观外表更好,光洁度更低。但应用于外表镀覆层的ENIG工艺时,镍磷合金的磷含量太高有弊于后续烧焊。刘海萍等在随即的研讨[8]中发觉,在镀金液中参加聚乙烯亚胺可减缓镍基体的过度腐蚀问题。
检验测定装置安装在大型机械设施吊臂的顶端,报警装置安装在操作室内,经过低功耗无线射频施行数值交互,检验测定装置和报警装置具备大小小、重量轻、功耗低和安装便捷的独特的地方。检验测定装置取得大型机械设施的机械臂顶端的电场数值,并经过算法计算出检验测定装置距离送电线的距离,经过低功耗无线射频将距离数值送出到报警装置,报警装置对距离数值施行处置剖析,依据检验测定装置距离送电线路的距离范围施行不一样等级的声光报警,提示作业担任职务的人注意设施的操作。同时经过GPRS网络将报警信息送出到后台服务器。办公担任职务的人可以经过后台管理系统施行报警状况检查。监控APP能够收缴报警信息的实时推送,易于电力办公担任职务的人施行报警定位和采取意外应急预案。
 
图1 镍层的晶界腐蚀和尖端腐蚀SEM照片儿[5]
Figure 1 SEM images of grain boundary corrosion and tip corrosion on nickel coating[5]
 
图2 镍层盐雾尝试后的SEM照片儿[5]
Figure 2 SEM images of nickel coating after salt spray test[5]
除开镍腐蚀问题,还有镍离子搬迁造成的金层变色问题。D. J. Lee等[5]觉得,金层在淤积过程中会形成无数非常细微的孔道,镍离子经过这些个孔道搬迁到金层外表而氧气化成灰色的氧气化镍,氧气化镍将会在烧焊时引动烧焊不上或焊点失去效力。
因为这个,高校在大学生从事某种活动计划引导中应紧急接合思想政治教育,变思政课程为课程思政,积极创新思政教育新标准样式,十分符合大学生的自心思识,充分调动学生的主动性、参加性,将教学重点与学生的兴致点有机接合起来,以学生喜闻乐见的形式闪现出来,让学生便于接纳。有的高校认为合适而使用具有活力的展板形式,团体学生论辩赛,团体学生照相微电影,借助微信平台开创独特的风格栏目,如江南大学的宝哥说,内部实质意义俳谐幽默,深受学生心爱。同时把思政教育层面扩展开来,学生并不是只在思政课上接纳思想政治教育,全校的每一位教职工都应担负起学生思想政治教育的责任与重负,把思政教育贯穿于课堂、寝室、实验室等学院里的不论什么一个角落,与心理帮助指导、学生管理有机接合。
镀层接合力是名声镀层性能的关紧指标之一,若接合力非常不好,则镀层的其它性能总得不到保障。ENIG、ENEPIG工艺都含多层镀层,因为这个需更加注意镀层间的接合力。氰化物镀金只要依照出产工艺流程,普通都能满意要求。不过无氰镀金液的散布有经验还不如氰化物镀金,所得镀层的形貌不一样。氰化物镀金层是紧急的最简单的面颗粒堆积,而亚硫酸盐无氰化学镀金则为三维颗粒堆积,这就要得亚硫酸盐无氰镀金层的细致精密度还不如氰化物镀金层,那里面存在很多微孔通道,镍原子能经过这些个孔道搬迁到金层外表,镍的搬迁一方面会影响金层的可焊性和耐变色性,另一方面会导致镍金层接合力减退[21-22]。
化学镀镍液有一定的性命周期,开缸液所得镀镍层和将要抛弃不用的镀液所得镀镍层的性能会有一定差别。W. Seo等[18]研讨了镀镍液性命周期与烧焊点脆性的关系,它们将镀液分为开缸前一阶段、运用中期和将要抛弃不用期 3个阶段,发觉随镀镍液的老化,回流焊在这以后的焊点(Cu,Ni)6Sn5变厚,富磷层厚度也增大,因为镀层的脆性随着磷含量增大而增大,最后会引动镀层的脆裂问题。

2. 1. 1  氰化物镀金整体体系

化学镀金的厚度与化学镀类型相关。化学镀金按反响原理分为置换镀金和恢复镀金,恢复镀金又可以分为基体催化镀金和自催化镀金。置换镀金是利用金与镍之间的电位差,将溶液中的金置换到镍表层,很难取得厚金层,最厚也不超过0.15 μm[19]。因为这个置换镀金不舒服合使用于需求厚金的电子产品。化学镀金层主要是作为电子产品接插件的尽力照顾层、板面可焊性表层及扮饰层,不一样功能对金层厚度的要求也不同。李伏等[20]研讨了镍金工艺中金层厚度(0.03 ~ 0.15 μm)对焊锡延展性和焊点靠得住性的影响,觉得金层越厚,焊锡的延展性越好,金层被看作仅只是防氧气化层和扮饰层,只要能形成靠得住的金属间化合物(IMC)就不会影响连署强度。但林金堵觉得,厚金在PCB外表涂覆技术上是不可以取的,普通应该扼制在0.03 ~ 0.10 μm之间[13],端由主要有两个:一是金在焊料中的含量高于3百分之百时,焊点变脆,继续往前影响烧焊的靠得住性,此种焊点失去效力普通在3年后发生;二是金层太厚时,镍腐蚀加剧而导致黑点甚至于不可以焊的事情状况。当然金层也不可以太薄,其厚度低于0.03 μm时,涂覆层将不可以取得足够的金属丝键合强度。镍钯金工艺由于有钯层的存在,金层可以比镍金工艺更薄。金层在接插件上应用时,由于化学镀金取得的是软金,要达到接插件的运用要求就需求化学镀厚金,一般要在3 μm以上,此时金层不止要耐磨,并且要有一定的硬度,因为这个通例会在金层中共淤积微量的钴。金层用作电子产品外表扮饰层时,重视的是外观品质,对厚度的要求半大。不一样厂家对烧焊镀覆层有不一样的主张,大多数主张金层厚度应扼制在0.02 ~0.10 μm之间,少量觉得要扼制在0.20 ~ 0.25 μm之间,但只要将金层厚度扼制在一定范围内,对PCB产品的靠得住性就不会有非常大的影响。

1. 3 其它

除开铜镍和铜镍钯基材,PCB行业还会运用其它镀金工艺。例如以往的铜上镀厚金,焊料直接与金层衔接,近几年的出产实践已表明是不符合适的,金层和铜层的结晶体结构要得金与铜之间互相廓张,最后会引动靠得住性问题[13]。文献[14]还提出了在铜上镀钯后再置换镀金的工艺,发如今钯层较薄的事情状况下,还是具备特别好的硬度和耐蚀性。该工艺在缩减工艺时间的同时,防止了黑焊盘的发生,不过没有实践过程,是否适应工业化出产要等待证验。

2 镀液的影响


2. 2 镀镍液

2. 1 镀金液

1. 2 铜镍钯基材

氰化物镀金是较成熟的工艺,所得金层满意实际出产要求。但氰化物镀金近年来遭受众多质疑,除开其潜伏的出产安全问题外,还有一个是氰化物镀金普通在碱性背景收操作,容易腐蚀阻焊干膜,有弊于后续出产[15]。镍过度腐蚀问题是化学镀金和置换镀金都存在的问题,前文已经叙述,此处不再重复。氰化物镀液在运用时,要格外注不测来金属杂质离子的影响。一方面,金属杂质离子会变成催化活性核心,使金离子在镀液中反响生成金微粒,因此减低金的利用率;另一方面,金属杂质离子还有可能与金共淤积,因此影响金层的性能,甚至于造成焊点失去效力。

2. 1. 2  无氰化学镀金整体体系

无氰化学镀金进展了几十年,有了一点成果,但依旧存在很多问题。镀液对PCB靠得住性的影响主要是那里面有可能存在微量杂质。如亚硫酸盐整体体系镀金层有可能包括非常微量的硫,硫的存在会引动电化学搬迁腐蚀或烧焊不好,镀层耐蚀性差等问题[6]。在有污染源或潮润的背景中,硫化合物的存在会引动蠕变腐蚀[16]。与电化学腐蚀不同,蠕变腐蚀是某些部位的成长要得线路还是焊点短路,当亚硫酸盐镀金层含硫时,硫会与焊料中的铜或银生成化合物(某些镀镍液也有可能会造成镍层中淤积微量的铜和银),这些个事物朝着尖端成长,最后引动短路等品质问题(见图3)[17]。在回流焊时,富磷层和 Sn-Ni合金层之间形成的硫浓缩层是焊点空孔萌生的端由,空孔的存在将减低烧焊的接合力。硫代硫酸盐和亚硫酸盐-硫代硫酸盐镀金整体体系都有可能存在这种问题。但对于其它镀金整体体系而言,只要保证镍层不存在微量的硫,就不会显露出来此类失去效力问题。
 
图3 电化学搬迁树突结构3D显微(左)和SEM图像(右)[17]
Figure 3 3D microphotograph (left) and SEM (right) image of dendritic structures formed by electrochemical migration[17]
不一样镀金液整体体系与镍层的互动不一样,所得金层性能也不一样,所以镀金液也会影响PCB的靠得住性。这个之外,同种镀液参加不一样添加剂在这以后,也可能取得不一样性质的镀层。
现时基础工程建设的步伐渐渐加快,在电力系统运行管理中,电力电缆的铺修办公很关紧,在将来电力电缆管理中,务必合理操作,减损异常影响。不过现阶段电力电缆铺修的过程中存在众多问题和弊病,操作担任职务的人有可能存在差错,对各种问题缺乏理解。这个之外在责任和举止神情上,动工担任职务的人对电力电缆施行设计的过程中,没有对图纸施行严肃对待的剖析和考虑,仅是简单的施行处置。动工在场有可能存在不一样程度的隐患。假如磨擦现象严重,不可以尽量加快处置,有可能存在磨擦性的异常影响。因为破损面的廓张和事物剥蚀后,对电力电缆本身容易导致腐蚀,假如系统存在故障还是解体等现象,直接对应用效果,萌生影响。

3 镀层的影响


3. 1 镀金层厚度

为理解决ENIG工艺存在的镍腐蚀问题,研讨者推出了ENEPIG(化学镀镍/镀钯/浸金,略称镍钯金)工艺。该工艺在镍层和金层之间加了一层钯,防止了镍的腐蚀[10]。林金堵等[11]研讨觉得,ENEPIG工艺与 ENIG相形更具优势,主要表如今前者具备更好的烧焊性和更高的靠得住性,以及能够适合多种烧焊办法,同时提出了焊点存在电阻高等新的问题,这将会影响电子产品的运行效率和散热性能。剡江峰等[12]的研讨表明,镍钯金产品的锡球廓张性还不如镍金产品,因为这个务必扼制好钯层厚度。一点ENEPIG应用商仍然发觉了镍腐蚀问题,端由有两个:一是钯层太薄,镀金时镀金液渗透到达镍层,使镍发生腐蚀;二是钯层不够细致精密,钯层上存在的微孔道连通了镍层和金层。总体来说,镍钯金工艺在镍腐蚀方面的确比镍金工艺具备非常大的优势,但因为ENEPIG品质还得不到十足的保障,潜伏的风险不明确,工艺条件和产品要求也由于有关标准的空缺而千差万别,因为这个到现在为止还没有大规模应用于出产。

3. 2 镀层接合力

因为这个,为了取得高靠得住性的金镀层,无论是无氰仍然有氰化学镀金,都应该注意两方面的问题:一是镍层应该平均、细致精密,扼制好镀层磷含量,普通觉得中磷(8百分之百左右)比较合宜;二是合理扼制镀金时间和镀速,开始镀速过快对镀层不顺利,可经过参加含硫化合物或氨基(譬如氨基磺酸化合物、硫脲)等类型的缓蚀剂加以扼制,既能提高镀层性能,又可减缓镍腐蚀[9]。
检验测定凋亡制约剂Z-VAD-FAM对LFS-01效用的影响时,首先用50 μmol/L的z-VAD-FAM预处置JeKo-1细胞2 h,在这以后操作步骤同上。

4 镀金层焊点的影响


PCB有关产品中,无论是作为扮饰性层仍然可焊性尽力照顾层,金层都在最表层。也就是说,只要是需求烧焊的镀金PCB产品都是在金层向上行烧焊,这就只得思索问题烧焊过程中金层与焊料间的效用对电子产品靠得住性的影响。摈除普通的技术问题,可以觉得IMC的形态和散布对焊点起至关关紧的效用。C. H. Fu等[23]相比较研讨了电镀镍金与ENEPIG焊点形成的IMC,发觉ENEPIG的焊点品质更好,觉得这主要归功于ENEPIG存在不一样形态的IMC。ENEPIG形成的(CuxNi1-x)6Sn5随机、疏松地散布在连署点,ENIG则是按颗粒体积规则地散布在不一样的地区范围。IMC的散布与焊料成分及接头中金属元素的廓张有经验相关,而IMC类型除开与焊料成分相关,还与衬底金属在焊料合金中的溶解度和廓张效率相关[24]。由此可知,金层对焊点靠得住性的影响较大,淤积过程是否随同杂质金属的共淤积,金层淤积的状况及厚度等,都应作为焊点靠得住性的影响因素,烧焊工艺参变量也应更加科学,能力取得靠得住的焊点[25]。

5 关于废液处置问题


以往商议靠得住性时往往会聚于镀层是不是靠得住,而不重视了整个儿出产过程的靠得住性。纵然镀层性能达到标准,但废液处置艰难,对应工艺就可以被觉得靠不住。氰化物镀金进展了积年,在废水治理上已经获得一定功效,处置后的废水基本铲除了氰化物的危害,含重金属的废水可以经过回结束工作艺处置。但若操作不严或不按规范处置,危害仍然非常大的[26]。无氰镀金液固然没有氰化物的危害,但因为金容易析出,往往要参加数量多配位剂和匡助配位剂,如乙二胺四乙酸、宁檬酸、丁二酸、酒石酸、苯并三唑等,这些个事物不止自身较困难置,在污水处置厂与其它废水汇流后还会与其它重金属离子配位,这没有疑问会加大废水处置的困难程度,甚至于引动二次污染。因为这个,无氰镀金要想获得长足应用,废水处置也应该靠得住。
通史教学的重点在于依照实践梳理历史进展的线索,明确历史事情之间的思维规律关系。“古希腊和古罗马”是学生比较生疏的知识点,梳理历史进展对于树立学生明确的时空观曲直常不可缺少的,譬如预设如表3的教学框架。当然,作者所供给的只是构建时空观的一种思考的线索,在教学实践中,教员既要有决心补给知识点,又要做到合理选择,有所增益;教学没可能面面俱到,要有偏重点。整合不一样版本的历史教材是一个不赖的思考的线索,值当试验。

6 展望


氰化物镀金工艺已经很成熟,但氰化物始末存在潜伏的安全风险,随着社会形态对背景关心注视度的提高,环保、高靠得住的无氰化学镀金将是未来的一个发展方向。无氰化学镀金的有关机理和应用研讨还不完备,镀液牢稳性及应用靠得住性一直抑制着无氰化学镀金的进展[27]。ENIG工艺现已数量多应用于各种电子产品中,ENEPIG工艺可能代替ENIG,但镀金始末是那里面的工艺之一,不可以代替,况且随着这些个工艺份额的增大而显得愈加关紧,因为这个研发性能更加靠得住的无氰化学镀金工艺将是未来进展的重点之一。
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