關(guān)于鍍高厚型電鍍鎳金之板邊插頭

周國(guó)平

（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

1 前言

印制電路板在完成線路上的電子元件安裝后，成了一個(gè)功能塊。這種功能塊在電子整機(jī)中使用時(shí)，為了維修或更換方便，采用了插拔的方式，即在線路板上的一個(gè)邊上有一排像手指一樣的板邊插頭。為了提高連接性能，并經(jīng)受住多次插拔，這種連接線接口部位要特別鍍上耐磨金鍍層，以便可以長(zhǎng)期使用而不出現(xiàn)腐蝕。為了節(jié)省寶貴的金資源，就只能對(duì)這種像手指一樣的連接部位進(jìn)行鍍金，所以板邊插頭(金手指)電鍍鎳金。在PCB鍍金手指鎳金加工工序，針對(duì)鍍厚金板的甩金問(wèn)題，尤其是產(chǎn)品在客戶端才爆發(fā)相關(guān)品質(zhì)異常，直接將面臨巨額索賠、訂單丟失風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際摸索及生產(chǎn)中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)總結(jié)積累，通過(guò)對(duì)金槽電鍍缸、鈦網(wǎng)、刮水膠片、導(dǎo)電銅刷的調(diào)整及控制在此一一進(jìn)行列舉。

2 電鍍板邊插頭線原理

電鍍金手指線一般工藝流程：壓藍(lán)膠→開(kāi)天窗→上料→微蝕→雙水洗→細(xì)磨→鎳前活化→雙水洗→鎳槽→直排水洗→水洗→金前活化→雙水洗→金槽→金回收→雙水洗→下料→撕膠→清洗烘干

2.1 各槽目的

（1）微蝕：清除金手指表面氧化物及有機(jī)臟物并粗化銅面，使銅與鎳具有很好的結(jié)合力。

（2）磨刷（細(xì)磨）：使用1200目~1500目刷輪：清除金手指表面臟污，清潔銅面。

（3）鎳前活化：活化銅面，防止氧化。

（4）鍍鎳槽：在新鮮的銅面鍍上一層符合客戶要求的鎳層，厚度一般為2.5 μm ~ 5.0 μm，增加硬度，并作為銅與鎳阻擋層，防止銅離子向金層擴(kuò)散。金前活化：活化鎳面。防止鈍化。

（5）鍍金槽：在鎳面上通過(guò)電流的作用鍍上一層符合客戶要求的金層，薄金一般為（3~10）微英寸，厚金為大于（15~50）微英寸。

2.2 電流設(shè)置

電流一般應(yīng)隨著生產(chǎn)板的PCS數(shù)及面積進(jìn)行控制，鎳槽穩(wěn)流工作控制參考：電流密度為100 ASF ~200 ASF，穩(wěn)壓工作控制參考：1.6 V ~ 3.0 V。金槽穩(wěn)流工作控制參考：電流密度：0.54 A/dm2~ 5.4 A/dm2，穩(wěn)壓工作控制參考：1.5 V ~ 3.5 V。電鍍區(qū)總PCS數(shù)*每PCS電流量=所要打總電流量。

3 工藝參數(shù)的影響

我們需要弄清各個(gè)工藝參數(shù)對(duì)品質(zhì)及槽液性能的影響，現(xiàn)結(jié)合質(zhì)量及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)將其總結(jié)如 下，供同行參考。

3.1 調(diào)整

電鍍金槽濃度：過(guò)低時(shí)電鍍效率降低，電鍍金層呈現(xiàn)發(fā)暗、發(fā)黑、燒焦。過(guò)高時(shí)，電鍍電流偏小，容易出現(xiàn)假鍍現(xiàn)象，金與鎳層之間容易出現(xiàn)結(jié)合力差而分離脫落。

pH值：過(guò)低時(shí)電鍍效率變慢，金厚度難以達(dá)到要求，過(guò)高時(shí)，金鍍層粗糙，鍍層致密性變差。

金槽溫度：過(guò)低時(shí)電鍍效率降低。

氰化金鉀：氰化金鉀是鍍金鈷合金的主鹽。當(dāng)含量不足時(shí)，電流密度下降，鍍層顏色呈暗紅色。提高金含量可以擴(kuò)大電流密度范圍，提高鍍層的光澤。當(dāng)金含量過(guò)高時(shí)，金鍍層發(fā)花。金含量從1.2 g/L升高到2.0 g/L時(shí)，電流效率增加一倍。當(dāng)金含量達(dá)到4.1 g/L時(shí)，電流效率可以達(dá)到90%。如果固定金的含量不變，增加鍍液中的鈷含量，電流效率反而下降。由于金鈷合金的主鹽不能靠陽(yáng)極補(bǔ)充，所以要定時(shí)分析鍍液成分并及時(shí)補(bǔ)充至工藝規(guī)定的范圍。

生產(chǎn)厚金板槽體有效長(zhǎng)度及有效電鍍寬度：輸送在（1.0~2.0）m/min范圍槽體長(zhǎng)度3.5 m ~ 4 m，電鍍槽內(nèi)槽有效寬度在14 cm，不宜距離過(guò)寬或者偏小。

鍍金陽(yáng)極面積大?。喝绻麊尾坼兗^多，原來(lái)的陽(yáng)極面積就顯得不夠。特別是當(dāng)鉑金鈦網(wǎng)使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)鉑損耗太多時(shí)，陽(yáng)極的有效面積就會(huì)減少，這樣就會(huì)影響鍍金的深鍍能力，嚴(yán)重出現(xiàn)金手指經(jīng)高溫后氧化。當(dāng)電鍍過(guò)程中使用的鉑金鈦網(wǎng)上經(jīng)常出現(xiàn)大量氣泡而鍍金久鍍不上時(shí)應(yīng)考慮更換新的鉑金鈦網(wǎng)陽(yáng)極

3.2 微蝕

濃度：過(guò)高時(shí)，微蝕速度過(guò)高，從而造成金手指鍍層色差發(fā)白；過(guò)低時(shí)，清潔效果、微粗化效果差，銅與鎳之間的結(jié)合力差，產(chǎn)生甩金鎳現(xiàn)象。建議濃度：過(guò)硫酸鈉：40 g/L ~ 80 g/L，硫酸：6%~8%，銅離子小于15 g/L。

溫度：過(guò)高時(shí)，微蝕速率高，銅溶解快，重新開(kāi)缸頻率高；過(guò)低時(shí)，清潔效果不佳。建議溫度：25 ℃ ~ 35 ℃。

3.3 鍍鎳前活化

硫酸濃度：過(guò)高時(shí)，酸度帶入電鍍缸直接導(dǎo)致pH超標(biāo)。硫酸：6%~8%。

3.4 電鍍鎳槽

鎳離子濃度：（120~140）g/L pH：3.6~4.2

氯化鎳：（15~30）g/L 硼酸：（35~45）g/L溫度：（50~60）℃ 密度：1.32g/cm3~1.41g/cm3

3.5 金前活化

硫酸：3%~5%或，檸檬酸：3%~5%

3.6 金槽

一般銅離子大于30ppm或者鎳離子大于3 g/L更槽

溫度：50~60℃ 比重：10~20波美度

pH：4.3~4.9 金濃度：厚金（2~4）g/L，

薄金：（1~2）g/L

金槽鉑金鈦網(wǎng)排列圖1。

圖1 金槽陽(yáng)極網(wǎng)排列

圖2 刮水膠片安裝方法

金槽之內(nèi)電鍍槽刮水膠片安裝方法（圖2）：內(nèi)電鍍槽區(qū)域?yàn)楣嗡z片，其中需保證前段3組高于電鍍內(nèi)槽，防止溢出的藥水無(wú)電流沉積在金手指鎳層上。

圖3 常見(jiàn)問(wèn)題分析

4 設(shè)備及槽液的維護(hù)保養(yǎng)

4.1 周保養(yǎng)

（1）導(dǎo)電銅刷：每班生產(chǎn)前檢查導(dǎo)電銅刷閉合度，尤其為待鍍板進(jìn)入槽體開(kāi)始部分，閉合度控制在2 mm ~ 3 mm，即兩端導(dǎo)電刷相互接觸在一起的長(zhǎng)度。每周對(duì)導(dǎo)電銅刷清潔一次。

（3）鎳槽棉芯、鎳槽活性碳濾芯：每周更換一次棉芯，每周用碳芯一次，每次使用4 h ~ 8 h后則更換棉芯過(guò)濾。

（3）強(qiáng)弱電解：每周1次，每次2 h ~ 4 h，強(qiáng)電解：將鎳槽電壓控制到1.0 V ~ 1.2 V，強(qiáng)電解將鎳槽電壓控制在3 V（約50 A電流）。

（4）每周對(duì)鎳槽、金槽打一次哈氏片確認(rèn)添加劑是否足夠并檢查鎳金槽連接線是否有松脫。

4.2 月保養(yǎng)

對(duì)鎳槽陽(yáng)極鎳塊倒出電鍍槽進(jìn)行清洗及鎳金槽藥水大過(guò)濾：步驟如下：

（1）倒出鈦藍(lán)內(nèi)鎳塊用3%~6%硫酸浸泡1 h ~ 4 h，新鎳塊亦是如此。

（2）用水管進(jìn)行沖洗

（3）挑出鎳渣，倒入鈦藍(lán)內(nèi)。

（4）鎳槽藥水使用外置過(guò)濾機(jī)用活性炭濾芯抽出于外槽，清潔槽底污垢后更換棉芯重新抽回到槽體內(nèi)。金槽則直接使用外置過(guò)濾機(jī)用棉濾芯抽出于外槽，清潔槽底污垢后重新抽回到槽內(nèi)。

5 案例分析

5.1 金手指過(guò)高溫后變色

案例描述：鍍金一線使用年限已有2年，前期生產(chǎn)品質(zhì)一切正常，后來(lái)生產(chǎn)之板在客戶端過(guò)完IR后屢次出現(xiàn)金手指發(fā)紅、發(fā)霧氧化，異常持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，導(dǎo)致客戶端產(chǎn)品退貨。經(jīng)過(guò)更新鎳槽及金槽藥水后依然無(wú)改善，臨時(shí)對(duì)策使用碎布沾純AR級(jí)氨水每一PCS進(jìn)行擦拭可以去除。經(jīng)后續(xù)一一排查，發(fā)現(xiàn)金槽內(nèi)鈦網(wǎng)效率偏低，電鍍過(guò)程中出現(xiàn)鈦網(wǎng)大量冒氣泡，初步分析鈦網(wǎng)老化，經(jīng)將鈦網(wǎng)更換后異常改善。

5.2 鍍金手指甩金

案例描述：在初次生產(chǎn)高厚金層的內(nèi)存條板時(shí)，在客戶端及OSP工序后出現(xiàn)金手指甩金露出鎳面，經(jīng)檢查并排除整流器、電路、導(dǎo)電刷、鎳前活化后均無(wú)任何的改善，同時(shí)對(duì)金槽增加電流密度也無(wú)濟(jì)于事。但是生產(chǎn)薄金系列板則生產(chǎn)品質(zhì)相當(dāng)正常。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間摸索發(fā)現(xiàn)設(shè)備上存在鍍厚金板隱患：板子經(jīng)過(guò)輸送帶還未進(jìn)入金槽電鍍缸瞬間缸口溢流之藥水灑在了金手指上，雖然有陰極電流有通電于板面金手指上，但是陽(yáng)極藥水還處于無(wú)電流狀態(tài)，造成底層金假鍍現(xiàn)象，而出現(xiàn)甩金不良的發(fā)生。通過(guò)對(duì)前端刮水膠片進(jìn)行留長(zhǎng)1 cm ~ 2 cm并用焊條手工焊高板子最前段電鍍槽進(jìn)口處后現(xiàn)已無(wú)此不良的發(fā)生。

5.3 常見(jiàn)問(wèn)題分析（圖3）

6 總結(jié)

生產(chǎn)電鍍鎳金之金手指厚金異常明顯多于生產(chǎn)薄金問(wèn)題，通過(guò)以上相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用解決了這一些常見(jiàn)的問(wèn)題。

從電鍍鎳金原理，相關(guān)參數(shù)、設(shè)備及槽液維護(hù)等方面進(jìn)行淺述，給出一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)。當(dāng)然，在使用電鍍鎳金手指線工藝時(shí)，由于每個(gè)廠的差異，必須依據(jù)以上所述進(jìn)行具體參數(shù)的分析與調(diào)整，形成符合自己生產(chǎn)的一套生產(chǎn)品質(zhì)管制。