1、前言
在電子學諸技術中，半導體正以驚人的速度發(fā)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(wěn)定性，因此，接插件材料主要采用銅合金，并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后鍍金及鍍銅后鍍錫。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。為了取代鍍金層，早在7-8年前國外已開發(fā)電鍍把純把、把鎳合金等。對于插拔頻率高的接插件，發(fā)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(yè)已連續(xù)化。本文就連續(xù)電鍍工藝、設備、被鍍產(chǎn)品及電鍍層的性質(zhì)作綜述。
2、連續(xù)電鍍工藝
就本質(zhì)而言，連續(xù)電鍍工藝與一般電鍍工藝是相同的，只是各工序的作業(yè)時間與一般電鍍相比是明顯地短。因此必須相應地調(diào)整各處理液及鍍液，以適應作業(yè)時間短的要求。
2.1鍍鎳后鍍金工藝
鍍鎳后鍍金的連續(xù)電鍍工藝流程為: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(脈沖電鍍)→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→熱去離子水今干燥→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。鍍鎳的目的是為鍍金、鍍錫提供底鍍層以提高耐蝕性，并防止基材(多數(shù)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
為降低生產(chǎn)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要考慮生產(chǎn)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(diào)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鍍銅后鍍錫工藝
鍍銅后鍍錫的連續(xù)電鍍工藝流程為: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→干燥→檢驗
在銅合金上鍍銅是為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.鍍層中加鉛是為了提高熱傳導性。接插件的錫鉛鍍層厚度范圍為-3um，具體隨工件形狀而異。
純錫鍍層表面易產(chǎn)生毛刺，如果在錫鍍層中共沉積5%以上的鉛就能防止毛刺的產(chǎn)生。由于鉛比錫更易沉積，故鍍液中錫鉛的比例應調(diào)整到Sn:Pb = 9:1，那么鍍層中的鉛含量在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，為了減慢這一過程，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鍍鎳后鍍把、金工藝
鍍鎳后鍍把、金的連續(xù)電鍍工藝流程為: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(沖擊鍍把)→局部鍍把→回收→水洗→水洗→水洗→局部鍍金(脈沖電鍍)→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→干燥戶檢驗
由于鍍把層硬度較高，厚度超過1.5um時，若彎曲及剪切，便易產(chǎn)生裂紋，所以把鍍層厚度通常應控制在0.5~1.0um。此外，為降低生產(chǎn)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(wěn)定，金鍍層在插拔時還起到潤滑作用，可提高耐磨性。
3、連續(xù)電鍍設備
連續(xù)電鍍設備在設計思想、驅(qū)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(xù)電鍍設備通常都注意到以下幾個要點:
①全長約為15m,電鍍工序速度在0.5~14m/min范圍內(nèi)可變化。
②為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(diào)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，使用水量為50L/h,
⑤電鍍槽采用密封式以免污染工作月鏡;
4、鍍層組合與基材的表面狀態(tài)
先鍍鎳后鍍金典型的鍍層組合為: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的鎳層后，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(zhì)
鍍金液的種類及用途見表1
下面就最常用的含鉆酸性鍍金液的成分及作用，鍍金層的性能作評述.
含鉆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(jīng)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時與鉆反應產(chǎn)生沉淀亦會致使鉆在鍍層中與金共析困難。因此，鍍液的pH需保持在4.0~5.0。檸檬酸則起著緩沖劑的作用。
共析在金鍍層中的鉆離子含量為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、銅等鍍層產(chǎn)生不良影響的重金屬離子，同時絡合鉆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范圍和鍍層光澤范圍，減低鍍液中金濃度含量，改善均鍍能力。但對鍍層硬度、內(nèi)應力、耐磨性不產(chǎn)生影響。
含0.1 %~0.3%鉆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(zhì)
把是易吸收氫的金屬，吸氧后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%以上的氫后增至4.04A}'0}。因此，在鍍把時，其陰極若產(chǎn)生氫，則被鍍層吸收，電鍍后，釋放出氫，使鍍層體積變化，導致鍍層剝離，產(chǎn)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(wěn)定的純把絡合物，由此，又有人開發(fā)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為降低成本而作為代金鍍層開發(fā)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，而鍍把工藝復雜，所以從經(jīng)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,把鎳合金液層為400~600kg加m2) ,耐磨性能好，主要用于直接接插件上，今后用量還會增加。
6、電鍍高速化
為提高電鍍速度，需采用高電流密度，但是，這時為使結(jié)晶細化和減少針孔，還必須采取下列輔助條件:
①脈沖電鍍，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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