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金锡合金 具有优异的导热性能和机械性能，较低的熔点和回流温度，熔化后黏度低、润湿性好，焊接无需助焊剂等优点 ，被广泛应用于大功率散热元器件的装配和封装，如 LED( 发光二极管 ) 、激光二极管、 RF( 射频 ) 功放、气密封装、半导体芯片三维堆叠等。 金锡合金的制备方法主要包括焊膏回流、焊料预制片、蒸发、磁控溅射、交替电镀、合金电镀等。综合考虑成本、工艺难度、与微小尺寸电路兼容性等因素，合金电镀是最优选择。本文主要探讨了影响金锡合金镀层的主要因素，引入数控双脉冲电源和超声装置，结合电镀夹具、电镀工艺参数，设计测量方法，根据测量结果调整镀液离子浓度、电流密度、电镀时间等参数，以实现镀层性能、厚度和组分比例的目标值。 一、 电镀设备 一般的电沉积主要是采用直流电源进行电镀，就是将直流电与一定组分的混合电解质溶液连通后，应用相关的电化学原理 ( 即通过电解的作用 ) ，来使目标金属或目标合金在特定或是需要的零件表面进行沉积，然后形成均匀、致密、表面结合好的纯金属或是合金镀层，从而使目标零件具有更好的装饰性，或是更强的防护性甚至是获得更加全面的功能性，该过程是一个包含了物理与化学的复杂过程。 如图 1 所示的电镀过程中电流回路示意图，从图中可见，电流从电源的正极流出，经过金属导线而流入镀金锡合金的阳极，再流入金锡合金电镀液，然后从溶液流到待镀件，最后经金属导线返回到电源的负极，完成一个回路的流通。 此处引入双脉冲数控电源，相比于直流电的电沉积模式，脉冲电沉积金属合金的过程中，因为发生了电流的导通与断开，极大地改善了电镀液在阴极区所产生的极化效应。 图 1 电沉积过程中电流的回路示意图 如图 2 是在搅拌和加热的双重作用条件下进行的脉冲电镀金锡合金的电沉积过程示意图。将脉冲数控的电源正负极分别连接到电镀槽中的阳极和阴极。通过恒温恒速磁力搅拌器对电镀液进行加热、搅拌。其中，加热温度设置为 40 ℃，搅拌速率为 250 rpm 。此过程中，随着电沉积时间的延长，阴极上会附着大量的气泡，导致电沉积过程中的阴极区析出的金属镀层存在空洞、裂纹等缺陷。 图 2 电沉积制备金锡合金搅拌与加热同时进行的示意图 如图 3 ，在超声波辅助的条件下进行的脉冲金锡合金的电沉积。将脉冲数控的电源正负极分别连接到电镀槽中的阳极和阴极。因为在室温、加热下的搅拌都存有或多或少的气泡附着，因此通过超声波的震动的作用来消除阴极气泡的产生。 图 3 电沉积制备金锡合金超声辅助的示意图 二、 电镀夹具 电镀合金与电镀单一金属最大的不同在于电流密度不仅影响镀层的厚度，还直接影响合金中各组分的比例。因此，为了保证电镀金锡合金版内和版间的一致性，电镀夹具的设计尤为关键。斯利通陶瓷基板整理 为了降低夹具自身电阻对电流密度的影响，采用钛包铜材料对主体框架进行加工。为使电流在版内均匀分布，一般采用多点加电的方式。以 2 in( 约 5.08 cm) 方片为例，至少需 4 点加电 ( 见图 4) 。 图 4 电镀夹具示意图 因待镀面积有限，故除电镀夹具触点外都要包胶，避免存在漏电点。夹具上设置镀液交换孔，保证待镀产品表面的离子浓度与镀液一致。 三、 电镀工艺参数 电镀金锡合金的典型工艺参数见表 1 。温度一般设定在推荐的最优值。 pH 可以采用厂家推荐的酸碱溶液进行调整，但要注意 pH 是工作温度下的实测值，非室温值。 表 1 电镀金锡的典型工艺参数 四、 电镀 液浓度调整 为了保证金锡合金比例，每班都需要对镀液中 Au + 和 Sn 2+ 含量进行分析，根据分析结果调整镀液。 Au + 和锡离子 ( 包括 Sn 2+ 和 Sn 4+ ) 可用 ICP( 电感耦合等离子体 ) 或 AAS( 原子吸收光谱法 ) 进行分析。一般采用滴定法分析 Sn 2+ 的浓度，先配制待分析液 (10 mL 槽液 + 50 mL 去离子水 + 30 mL 浓盐酸 ) ，再采用溴化钾溶液 (Br − 0.05 mol/L ，当量浓度 0.1 N) 进行滴定，利用 ORP 计 ( 氧化还原电位计 ) 观察氧化还原电位，当电位发生突变时就是滴定的终点，然后计算 Sn 2+ 的质量浓度 。分析出的锡离子质量浓度 减去ρ (Sn 2+ ) 即得四价锡离子质量浓度 ，从而判断槽液中二价锡的氧化速率，并预估槽液寿命。 五、 产品分批电镀 当镀件的待镀面积相差悬殊时，不可同一批混镀，否则不同待镀面积镀件表面分布的实际电流密度相差很大，导致金锡合金组分相差悬殊，极易造成镀层性能差和产品合格率偏低。将待镀面积为 392 mm 2 的图形电镀方片与待镀面积为 2 500 mm 2 的整版镀件进行同批次电镀，并如图 5 、 6 所示分析各自不同位点的金锡合金层厚度和组成。图形电镀产品合金中 Au 的质量分数为 (75 ± 1)% ，厚度为 (7.5 ± 1) μ m ，整版电镀产品合金中 Au 的质量分数为 (80.5 ± 2)% ，厚度为 (5.7 ± 1) μ m 。可见，虽然 2 种产品是同批次电镀，但它们的金锡合金镀层组分和厚度相差悬殊。因此，在电镀之前应根据电镀面积对产品进行分类，待镀面积相近的产品方可同批次电镀。 图 5 图形电镀产品的测试点分布 图 6 整版电镀产品的测试点分布 六、 电镀金锡合金性能检验 金锡合金镀层的 2 个主要性能指标就是合金组分比和厚度。这两个指标都可采用 XRF 进行检测，检测精度取决于建立程序所使用的标样。金锡合金的种子层一般为 Au ，厚度约 0.5 μ m ，种子层下方为焊接阻挡层，可选择 Ni 、 Pt 、 Pd 等。在建立测试分析程序时，需要考虑金种子层的厚度，因为其直接影响分析结果。装配的元器件或腔体、载板等表面镀层也是 Au ，因此焊接时电镀金锡合金的组分会发生变化 (Au 含量升高 ) 。为了保证金锡合金在 280 ~ 320 ° C 内可以熔化并可返修，基板表面电镀金锡层需要富锡，具体组分比例要根据金种子层的厚度和待装配元器件的金层厚度来确定。 利用 XRF 分析镀层后，还需要用热台做辅助考核，考核气氛为 N 2 ，温度一般设置为 310 ℃。金锡合金熔化后表面光亮，与种子层浸润的面积分数大于 95% 时为合格。 总结 陶瓷基板 金锡合金电镀工艺难度较大，设备、电镀夹具、电镀工艺参数都会影响合金比例。在引入数控双脉冲电源和超声装置的同时，要根据电镀产品的特点来合理设计电镀夹具，使电流密度均匀分布，保证版内和版间合金组分的一致性，并且，还要根据待镀面积的不同，对产品进行分类分批电镀，最后利用 XRF 进行镀层分析和热台辅助验证，通过调整电流密度、镀液离子浓度、电镀时间等使合金组分达到目标值。 参考文献： 电镀金锡合金的影响因素 《电镀与涂饰》 超声辅助制备金锡合金及其无氰电镀液的稳定性研究 龚乐 中南大学

本文主要介绍的是电路板焊接中的4中特殊电镀方法。 第一种，指排式电镀 常常需要将稀有金属镀在板边连接器、板边突出接点或金手指上以提供较低的接触电阻和较高的耐磨性，该技术称为指排式电镀或突出部分电镀。常将金镀在内层镀层为镍的板边连接器突出触头上，金手指或板边突出部分采用手工或自动电镀技术，目前接触插头或金手指上的镀金已被镀姥、镀铅、镀钮所代替。其工艺如下所述: 1)剥除涂层去除突出触点上的锡或锡-铅涂层 2) 清洗水漂洗 3) 擦洗用研磨剂擦洗 4) 活化漫没在10% 的硫酸中 5) 在突出触头上镀镍厚度为4 -5μm 6) 清洗去除矿物质水 7) 金渗透溶液处理 8) 镀金 9) 清洗 10) 烘干 第二种，通孔电镀 有多种方法可以在基板钻孔的孔壁上建立一层合乎要求的电镀层，这在工业应用中称为孔壁活化，其印制电路商用生产过程需要多个中间贮槽，每个贮槽都有其自身的控制和养护要求。通孔电镀是钻孔制作过程的后续必要制作过程，当钻头钻过铜箔及其下面的基板时，产生的热量使构成大多数基板基体的绝缘合成树脂熔化，熔化的树脂及其他钻孔碎片堆积在孔洞周围，涂敷在铜箔中新暴露出的孔壁上，事实上这对后续的电镀表面是有害的。熔化的树脂还会在基板孔壁上残留下一层热轴，它对于大多数活化剂都表现出了不良的粘着性，这就需要开发一类类似去污渍和回蚀化学作用的技术。 更适合印制电路板原型制作的一种方法是使用一种特别设计的低粘度的油墨，用来在每个通孔内壁上形成高粘着性、高导电性的覆膜。这样就不必使用多个化学处理过程，仅需一个应用步骤，随后进行热固化，就可以在所有的孔壁内侧形成连续的覆膜，它不需要进一步处理就可以直接电镀。这种油墨是一种基于树脂的物质，它具有很强烈的粘着性，可以毫不费力的粘接在大多数热抛光的孔壁上，这样就消除了回蚀这一步骤。 第三种，卷轮连动式选择镀 电子元器件的引脚和插针，例如连接器、集成电路、晶体管和柔性印制电路等都是采用选择镀来获得良好的接触电阻和抗腐蚀性的。这种电镀方法可以采用手工方式，也可以采用自动方式，单独的对每一个插针进行选择镀非常昂贵，故必须采用批量焊接。通常，将辗平成所需厚度的金属箔的两端进行冲切，采用化学或机械的方法进行清洁，然后有选择的采用像镍、金、银、铑、钮或锡镍合金、铜镍合金、镍铅合金等进行连续电镀。在选择镀这一电镀方法，首先在金属铜箔板不需要电镀的部分覆上一层阻剂膜，只在选定的铜箔部分进行电镀。 第四种，刷镀 另外一种选择镀的方法称为"刷镀" 。它是一种电沉积技术，在电镀过程中并不是所有的部分均浸没在电解液中。在这种电镀技术中，只对有限的区域进行电镀，而对其余的部分没有任何影响。通常，将稀有金属镀在印制电路板上所选择的部分，例如像板边连接器等区域。刷镀在电子组装车间中维修废弃电路板时使用得更多。将一个特殊的阳极(化学反应不活泼的阳极，例如石墨)包裹在有吸收能力的材料中(棉花棒) ，用它来将电镀溶液带到所需要进行电镀的地方。 搜索“华秋PCB”了解更多PCB电路相关资料资讯。

电镀对印制电路板的重要性     在印制电路板上，铜用来互连基板上的元器件，尽管它是形成印制 电路板 导电路径板面图形的一种良好的导体材料，但如果长时间的暴露在空气中，也很容易由于氧化而失去光泽，由于遭受腐蚀而失去焊接性。因此，必须使用各种技术来保护铜印制线、导通孔和镀通孔，这些技术包括有机涂漆、氧化膜以及电镀技术。 　　有机涂漆应用起来非常简单，但由于其浓度、成分和固化周期的改变而不适合长期的使用，它甚至还会导致焊接性不可预测的偏差。氧化膜可以保护电路免受侵蚀，但它却不能保持焊接性。电镀或金属涂敷工艺是确保焊接性和保护电路避免侵蚀的标准操作，在单面、双面和多层印制电路板的制造中扮演着重要的角色。特别是在印制线上镀一层具有焊接性的金属已经成为为铜印制线提供焊接性保护层的一种标准操作。 　　在电子设备中各种模块的互连常常需要使用带有弹簧触头的印制电路板插头座和与其相匹配设计的带有连接触头的印制电路板。这些触头应当具有高度的耐磨性和很低的接触电阻，这就需要在其上镀一层稀有金属，其中最常使用的金属就是金。另外在印制线上还可以使用其他涂敷金属，如镀锡、镀镇，有时还可以在某些印制线区域镀铜。 　　铜印制线上的另外一种涂层是有机物，通常是一种防焊膜，在那些不需要焊接的地方采用丝网印制技术覆上一层环氧树脂薄膜。这种覆上一层有机保焊剂的工艺不需要电子交换，当电路板浸没在化学镀液中后，一种具有氮耐受性的化合物可以站附到暴露的金属表面且不会被基板吸收。 　　电子产品所需要的精密的技术和环境与安全适应性的严格要求促使电镀实践取得了长足的进步，这一点明显的体现在了制造高复杂度、高分辨率的多基板技术中。在电镀中，通过自动化的、计算机控制的电镀设备的开发，进行有机物和金属添加剂化学分析的高复杂度的仪表技术的发展，以及精确控制化学反应过程的技术的出现，电镀技术达到了很高的水平。 　　使金属增层生长在电路板导线和通孔中有两种标准的方法:线路电镀和全板镀铜，现叙述如下。 　　1.线路电镀 　　该工艺中只在设计有电路图形和通孔的地方接受铜层的生成和蚀刻阻剂金属电镀。在线路电镀过程中，线路和焊垫每一侧增加的宽度与电镀表面增加的厚度大体相当，因此，需要在原始底片上留出余量。 　　在线路电镀中基本上大多数的铜表面都要进行阻剂遮蔽，只在有线路和焊垫等电路图形的地方进行电镀。由于需要电镀的表面区域减少了，所需要的电源电流容量通常会大大减小，另外，当使用对比反转光敏聚合物干膜电镀阻剂(最常使用的一种类型)时，其负底片可以用相对便宜的激光印制机或绘图笔制作。线路电镀中阳极的耗铜量较少，在蚀刻过程中需要去除的铜也较少，因此降低了电解槽的分析和维护保养费用。该技术的缺点是在进行蚀刻之前电路图形需要镀上锡/铅或一种电泳阻剂材料，在应用焊接阻剂之前再将其除去。这就增加了复杂性，额外增加了一套湿化学溶液处理工艺。 　　2. 全板镀铜 　　在该过程中全部的表面区域和钻孔都进行镀铜，在不需要的铜表面倒上一些阻剂，然后镀上蚀刻阻剂金属。即使对一块中等尺寸的印制电路板来讲，这也需要能提供相当大电流的电掘，才能够制成一块容易清洗且光滑、明亮的铜表面供后续工序使用。如果没有光电绘图仪，则需要使用负底片来曝光电路图形，使其成为更常见的对比反转干膜光阻剂。对全板镀铜的电路板进行蚀刻，则电路板上所镀的大部分材料将会再次被除去，由于蚀刻剂中铜的载液增加，阳极受到额外腐蚀的负担也大大加剧。 　　对于印制电路板的制造来讲，线路电镀是一种更好的方法，其标准厚度如下: 　　1)铜 　　2) 锡-铅(线路、焊垫、通孔) 　　3) 镍                           0.2mil 　　4) 金(连接器顶端)            50μm 　　电镀工艺中之所以保持这样的参数是为了向金属镀层提供高导电性、良好的焊接性、较高的机械强度和能经受元器件终端镶板以及从电路板表面向镀通孔中填铜所需的延展性。  

PCB专用化学品的分类 PCB制程 所用到的化学品分为七类： 一、制程化学品(Process Chemical) 二、光阻剂(Photoresist) 三、绿漆(Solder Mask) 四、黑棕化(Oxidation) 五、除胶渣／镀通孔(Desmear/PTH) 六、电镀铜／锡(Copper Electroplating / Tin Plating) 七、终面处理(Final Finishing)

PCB电镀非晶态镍钨合金工艺研究     摘 要：研究了PCB电镀非晶态镍钨合金工艺，采用EDS,XRD等手段检测了镍钨合金镀层，并将工艺条件如电流密度J。、镀液pH值、镀液温度等对镀层的影响进行了比较，得出非晶态镍钨合金 PCB电镀 的最佳工艺: /( + )为0.6-0.8, J}= 6.0一12.0A /dm2,温度55一659 C,pH=6.5-7.5。 结果表明，W含量质量分数高于44%的镍钨合金镀层结构为非晶态;且在此工艺下易得到钨含 量在44%以上的非晶态钨合金镀层。     关键词：非晶态镍钨合金;PCB电镀;工艺优化     PCB电镀非晶态合金具有很多优异性能，如:高机械强度、强耐蚀性、超导性、耐放射性和催化特性等，已引起人们的极大关注〔’一’〕。镍钨非晶态合金是电沉积制备非晶态合金的典型，对其研究主要集中于他在材料防护方面的应用。但有关激光束聚变(ICF)靶用Ni一W合金镀层的研究至今少有报道，因此如何实现Ni一W合金薄膜在ICF靶中的应用仍需作进一步研究。本工作主要通过对镀层组成、结构的测定分析，并将工艺条件如电流密度、镀液pH值、镀液温度等因素对镀层的影响进行比较，最后确定了PCB电镀非晶态镍钨合金的最佳工艺。       1 试验       1.1 试验方法     在三电极体系(工作电极为紫铜片，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极)中，使用直流极化测试系统(TD73000)控制TD3691恒电位仪进行控电位沉积，基体为Icmxlcm的紫铜片，PCB电镀前用紫外光固化树脂(自制)屏蔽基体的一侧，再进行电解抛光和盐酸浸蚀处理。镀液组成及工艺条件为:16一50扩L钨酸钠，5一35扩L硫酸镍，60一120梦L柠檬酸钠，0.05一1.00留L十二烷基硫酸钠，温度25一75℃，阴极电流密度2一20 A/dm2,PH二5一9，中速搅拌．      1.2测试方法　  　 镀层组成用Finder一1000量分析，镀层结构用Philips X能谱采集系统进行定’pert MPD X射线衍射仪分析测定，X射线衍射仪采用Cu靶，A二0. 154 2 nm，管电压50 kV，管电流35 mA，狭缝系统为IODS一loss一0.2 mm RS，扫描速度2(o)/min.