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常見問題

電鍍連接器的表面處理

文字:[大][中][小] 2015-1-9    瀏覽次數:407    

1、在電子學諸技術中,半導體正以驚人的速度發展著。在此形勢下,要求電子線路中的接插件高密度化、輕薄短小幾多功能化及高可靠性化。接插件最基本的性能是電接觸的穩定性,因此,接插件材料主要采用銅合金,並要求在表面加以處理使之具有耐蝕性及耐摩擦性等性能。典型的表面處理是鍍鎳後鍍金及鍍銅後鍍錫。至于鍍銀于其由于其耐蝕性差且易脫落,目前基本上已不采用。爲了取代鍍金層,早在7-8年前國外已開發電鍍把純把、把鎳合金等。對于插拔頻率高的接插件,發達國家已要求使用鍍把接插件。


由于接插件需求量大,其電鍍作業已連續化。本文就連續電鍍工藝、設備、被鍍産品及電鍍層的性質作綜述。


2、連續電鍍工藝


就本質而言,連續電鍍工藝與一般電鍍工藝是相同的,只是各工序的作業時間與一般電鍍相比是明顯地短。因此必須相應地調整各處理液及鍍液,以適應作業時間短的要求。


2.1鍍鎳後鍍金工藝


鍍鎳後鍍金的連續電鍍工藝流程爲:脫脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→全面鍍鎳(氨基磺酸鎳)→水洗水洗→水洗→局部鍍金(脈衝電鍍)→回收→回收→水洗→水洗→水洗→局部電鍍錫鉛(含7%鉛以上)→水洗→水洗→水洗一襯友離子水洗→熱去離子水今幹燥→檢驗其中主要步驟分述如下:


2.1.1脫脂


與一般電鍍工藝不同的是,本工藝的脫脂時間是2~5秒,因此要采用高電流密度下的多段電解脫脂。


2.1.2酸洗


使用硫酸或鹽酸.由于被鍍金屬的尺寸要求,通常采用化學研磨或電化學研磨,而不采用金屬自體溶解.


2.1.3鍍鎳


通常采用氨基磺酸鹽鍍液。鍍鎳的目的是爲鍍金、鍍錫提供底鍍層以提高耐蝕性,並防止基材(多數是銅合金)與金層、或與鉛層的相互擴散而導致電鍍層性能下降.


2.1.4局部鍍金


爲降低生産成本,采用局部鍍金.局部鍍金工藝見諸專利.局部鍍金時應充分考慮到以下事項:


①要考慮生産性,采用能夠承受電流密度的裝置;


②電鍍層的厚度均勻性要好;


③電鍍位置精度要高;


④要采用能靈活對應各種基材電鍍方式的裝置;


⑤基材改變或方式變更時,只要簡單調整便能適應.


2.1.5局部鍍錫鉛


鍍液的組成通常是Sn:Pb=9:1,厚度1~3um,外觀要光滑。


2.2鍍銅後鍍錫工藝


鍍銅後鍍錫的連續電鍍工藝流程爲:脫脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→活化(氰化鉀)→全面鍍銅(氰化鍍銅)→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→全面鍍錫鉛(含鉛7%以上)→水洗→水洗→水洗→防止變色→水洗→水洗→水洗→去離子水洗→熱去離子水洗→幹燥→檢驗


在銅合金上鍍銅是爲了防止銅合金中的鋅與錫鉛鍍層中的鉛互相擴散.銅鍍層起著屏障作用.鍍層中加鉛是爲了提高熱傳導性。接插件的錫鉛鍍層厚度範圍爲-3um,具體隨工件形狀而異。


純錫鍍層表面易産生毛刺,如果在錫鍍層中共沈積5%以上的鉛就能防止毛刺的産生。由于鉛比錫更易沈積,故鍍液中錫鉛的比例應調整到Sn:Pb = 9:1,那麼鍍層中的鉛含量在10%以上,但必須定期補充鉛在鍍液中的含量。


錫鉛鍍層在空氣中會逐漸被氧化,爲了減慢這一過程,鍍層應在50一80℃磷酸鹽溶液中浸漬,使之在錫鉛鍍層表面上生成致密的磷酸鹽膜,以防止鍍層氧化。


2.3鍍鎳後鍍把、金工藝


鍍鎳後鍍把、金的連續電鍍工藝流程爲:脫脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→全面鍍鎳(氨基磺酸鎳)→水洗→水洗→水洗→活化(衝擊鍍把)→局部鍍把→回收→水洗→水洗→水洗→局部鍍金(脈衝電鍍)→回收→回收→水洗→水洗→水洗→局部鍍錫鉛(含鉛7%以上)水洗→水洗→水洗→水洗→去離子水洗→熱去離子水洗→幹燥戶檢驗


由于鍍把層硬度較高,厚度超過1.5um時,若彎曲及剪切,便易産生裂紋,所以把鍍層厚度通常應控制在0.5~1.0um。此外,爲降低生産成本,采用局部鍍把。在把鍍層上再電鍍0.03~0.13um厚的金,這樣的接插件,接觸阻抗穩定,金鍍層在插拔時還起到潤滑作用,可提高耐磨性。


3、連續電鍍設備


連續電鍍設備在設計思想、驅動方式、局部電鍍裝置,被鍍物件的形狀等方面均與普通電鍍設備有很大的不同。


目前國際上較先進的接插件連續電鍍設備通常都注意到以下幾個要點:


①全長約爲15m,電鍍工序速度在0.5~14m/min範圍內可變化。


②爲了與相應的有機溶劑對應,采用多段電解脫脂方法。也可采用加有機溶劑的其它脫脂方法。


③在電鍍用整流器的設計上要求做到調整電鍍速度時不會影響電鍍層的厚度。


④采用多段間歇水洗,使用水量爲50L/h,


⑤電鍍槽采用密封式以免汙染工作月鏡;

4、鍍層組合與基材的表面狀態


先鍍鎳後鍍金典型的鍍層組合爲:鍍鎳層厚度0.5~2.5um,鍍金層厚度0.05~0.76um。通常基材的表面是壓延面或模壓面,表面有部分的凹凸不平,鍍上1~3h m的鎳層後,可利用鍍鎳層的平整度提高鍍件的耐蝕性和耐磨性。


5、電鍍觸點材料的鍍液和鍍層


5.1鍍金液及金鍍層的性質


鍍金液的種類及用途見表1


下面就最常用的含鑽酸性鍍金液的成分及作用,鍍金層的性能作評述.


含鑽酸性鍍金液的成份及工藝條件如下:


氰金酸鉀是主鹽。由于鍍金采用不溶性陽極,所以必須經常補充氰金酸鉀,但必須注意到氰酸根離子及鉀離子的累積會影響鍍液的成分。氰金酸鉀在pH》5時與鑽反應産生沈澱亦會致使鑽在鍍層中與金共析困難。因此,鍍液的pH需保持在4.0~5.0。檸檬酸則起著緩衝劑的作用。


共析在金鍍層中的鑽離子含量爲0.1 %~ 0.3%可使鍍層晶粒細化、表面光澤,同時還能提高鍍層的硬度及耐磨性.絡合劑的作用是掩蔽鉛、銅等鍍層産生不良影響的重金屬離子,同時絡合鑽離子使之保持一定的濃度。近年開始使用的有機添加荊如聚乙烯亞胺、諷酸衍生物等可擴充電流密度範圍和鍍層光澤範圍,減低鍍液中金濃度含量,改善均鍍能力。但對鍍層硬度、內應力、耐磨性不産生影響。


含0.1 %~0.3%鑽的鍍金層中同時還有碳、氮、氫、氧、鉀等。其晶粒直徑250A以下(純金鍍層的晶粒直徑1~2Um,鍍層硬度170--- 200kg/mm2(純金鍍層的硬度70~80kg/mm2,表面光亮。直流電鍍鍍層密度17.3g/cm3',電阻13.SuΩm,接觸阻抗2.2~5 m Ω(100g負荷)。


5.2把鍍液及把鍍層的性質


把是易吸收氫的金屬,吸氧後體積增大釋放氫體積減小。把晶格間距是3.8 8 9入,吸收0.57%以上的氫後增至4.04A}'0}。因此,在鍍把時,其陰極若産生氫,則被鍍層吸收,電鍍後,釋放出氫,使鍍層體積變化,導致鍍層剝離,産生裂紋。這就限制了鍍把工藝在觸點材料上的應用.把在中性或堿性鍍液中能形成穩定的純把絡合物,由此,又有人開發了氨堿性把鎳合金絡合溶液,以減少把鍍層對氫的吸收量。目前已開始在觸點材料上使用先鍍一層把再鍍一層薄金以防止吸氫的電鍍工藝。純把鍍層和把鎳合金鍍層原先是爲降低成本而作爲代金鍍層開發的,但如今這種用在接插件上的鍍金層很薄,兼且是局部電鍍,成本已不高,而鍍把工藝複雜,所以從經濟的角度上看以鍍把工藝代金已不太誘人.


把鍍層或把鎳合金鍍層上加一層薄金層的組合鍍層,其耐蝕性與接觸阻抗均和鍍金層基本相同,硬度比鍍金層高(純把層250~600kg/mm2,把鎳合金液層爲400~600kg加m2) ,耐磨性能好,主要用于直接接插件上,今後用量還會增加。


6、電鍍高速化


爲提高電鍍速度,需采用高電流密度,但是,這時爲使結晶細化和減少針孔,還必須采取下列輔助條件:

①脈衝電鍍,強制攪拌;


②需有高速噴鍍技術,以保證局部電鍍的位置精度;


③傳導大電流的技術;


④針對高速攪拌引起貴金屬鍍液外溢而采用的回收技術.



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