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1、前言

    在電子學(xué)諸技術(shù)中，半導(dǎo)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(dá)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(shè)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(shí)間與一般電鍍相比是明顯地短。因此必須相應(yīng)地調(diào)整各處理液及鍍液，以適應(yīng)作業(yè)時(shí)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(yàn)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(shí)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(xué)研磨或電化學(xué)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(kuò)散而導(dǎo)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(shí)應(yīng)充分考慮到以下事項(xiàng):

    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(yīng)各種基材電鍍方式的裝置;

    ⑤基材改變或方式變更時(shí)，只要簡單調(diào)整便能適應(yīng).

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(yàn)

    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(kuò)散.銅鍍層起著屏障作用.鍍層中加鉛是為了提高熱傳導(dǎo)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(yīng)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(bǔ)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(yīng)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(yàn)

    由于鍍把層硬度較高，厚度超過1.5um時(shí)，若彎曲及剪切，便易產(chǎn)生裂紋，所以把鍍層厚度通常應(yīng)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(shí)還起到潤滑作用，可提高耐磨性。

3、連續(xù)電鍍設(shè)備

    連續(xù)電鍍設(shè)備在設(shè)計(jì)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(shè)備有很大的不同。

    目前國際上較先進(jìn)的接插件連續(xù)電鍍設(shè)備通常都注意到以下幾個(gè)要點(diǎn):

    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(yīng)的有機(jī)溶劑對應(yīng)，采用多段電解脫脂方法。也可采用加有機(jī)溶劑的其它脫脂方法。

    ③在電鍍用整流器的設(shè)計(jì)上要求做到調(diào)整電鍍速度時(shí)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(diǎn)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(bǔ)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(shí)與鉆反應(yīng)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(xì)化、表面光澤，同時(shí)還能提高鍍層的硬度及耐磨性.絡(luò)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(shí)絡(luò)合鉆離子使之保持一定的濃度。近年開始使用的有機(jī)添加荊如聚乙烯亞胺、諷酸衍生物等可擴(kuò)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(yīng)力、耐磨性不產(chǎn)生影響。

    含0.1 %~0.3%鉆的鍍金層中同時(shí)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(fù)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(shí)，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(dǎo)致鍍層剝離，產(chǎn)生裂紋。這就限制了鍍把工藝在觸點(diǎn)材料上的應(yīng)用.把在中性或堿性鍍液中能形成穩(wěn)定的純把絡(luò)合物，由此，又有人開發(fā)了氨堿性把鎳合金絡(luò)合溶液，以減少把鍍層對氫的吸收量。目前已開始在觸點(diǎn)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(fù)雜，所以從經(jīng)濟(jì)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(shí)為使結(jié)晶細(xì)化和減少針孔，還必須采取下列輔助條件:
   ①脈沖電鍍，強(qiáng)制攪拌;

    ②需有高速噴鍍技術(shù)，以保證局部電鍍的位置精度;

    ③傳導(dǎo)大電流的技術(shù);

    ④針對高速攪拌引起貴金屬鍍液外溢而采用的回收技術(shù).