【摘要】：化學(xué)鍍金是印刷線路板(PCB)制造流程中關(guān)鍵的表面處理工藝,其主要作用是提供具有優(yōu)異導(dǎo)電性和耐蝕性的保護(hù)層�；瘜W(xué)鍍金工藝由傳統(tǒng)的氰化物體系正在向綠色環(huán)保的無(wú)氰體系發(fā)展。傳統(tǒng)的氰化物鍍金具有鍍液穩(wěn)定性高、鍍層外觀良好、鍍層均勻性好等優(yōu)點(diǎn),但是鍍液中含有的CN~-對(duì)人體和環(huán)境都會(huì)造成巨大的危害,我國(guó)曾多次出臺(tái)環(huán)保政策限定2014年底淘汰氰化金鉀鍍金工藝,但由于無(wú)氰鍍液穩(wěn)定性及產(chǎn)品良品率的原因,目前在PCB制造中主要還是采用氰化物鍍金體系,因而開(kāi)發(fā)新型無(wú)氰化學(xué)鍍金液體系并用于PCB表面處理工藝迫在眉睫。本文針對(duì)化學(xué)鎳金工藝鎳基體容易過(guò)度腐蝕、無(wú)氰鍍金體系不穩(wěn)定等問(wèn)題,選取Na_3Au(SO_3)_2為金鹽,利用極化曲線和開(kāi)路電位曲線篩選了絡(luò)合劑,運(yùn)用正交實(shí)驗(yàn)的方法確定化學(xué)鍍金液組份及工藝條件,并且對(duì)化學(xué)鎳金的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和機(jī)理進(jìn)行了探討,為無(wú)氰化學(xué)鍍金技術(shù)能盡快應(yīng)用于PCB表面處理提供一定的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用的依據(jù)。本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1)通過(guò)極化曲線和開(kāi)路電位曲線的測(cè)試,對(duì)有機(jī)磷、巰基羧酸、巰基磺酸、氨基羧酸等五類(lèi)共計(jì)13種絡(luò)合劑進(jìn)行篩選,結(jié)果表明絡(luò)合劑S2和EDTMP·5Na的加入可以降低置換反應(yīng)的初始速率。2)在絡(luò)合劑篩選的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步通過(guò)正交試驗(yàn)確定鍍液中各組份含量及工藝條件。采用SEM和EDS表征鍍層微觀形貌及表面元素組成,綜合評(píng)價(jià)鍍層的優(yōu)劣。同時(shí),在施鍍過(guò)程中觀察鍍液外觀的變化以及紫外可見(jiàn)光譜綜合評(píng)價(jià)實(shí)際應(yīng)用的穩(wěn)定性。研究表明,在絡(luò)合劑濃度較低時(shí),鍍液在施鍍后會(huì)容易發(fā)黃;溶液中絡(luò)合劑濃度提高到0.10 mol·L~(-1)時(shí),鍍液穩(wěn)定性顯著提高,于室溫放置30d,鍍液外觀沒(méi)有顯著變化。鍍層微觀形貌研究表明,添加十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等陰離子表面活性劑,可使沉積過(guò)程中沉積物內(nèi)部應(yīng)力分布更加均勻,從而解決鍍層存在的針孔問(wèn)題。優(yōu)化后構(gòu)建鍍金體系組成為:7.5×10~(-3)mol·L~-11 Na_3Au(SO_3)_2,0.15 mol·L~(-1)絡(luò)合劑S2 4.1×10~-22 mol·L~-11 C_6H_8O_7,0.12 mol·L~(-1)Na_2HPO_4·12H_2O,300 mg·L~(-1) C_(12)H_(25)SO_4Na,pH為6.0,施鍍溫度75℃,施鍍時(shí)間60 min。該工藝條件下得到的鍍層外觀呈金黃色,微觀形貌良好,鍍液放置30 d,外觀無(wú)明顯變化,施鍍60 min,可得到厚度為0.05μm的鍍層。3)針對(duì)以上構(gòu)建的化學(xué)鍍金體系,通過(guò)逐滴加入Na_3Au(SO_3)_2于絡(luò)合劑S2溶液中,測(cè)定其紫外吸收光譜,結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著Na_3Au(SO_3)_2濃度的增加,在285nm出的吸收峰逐漸增強(qiáng),且出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。表明金鹽Na_3Au(SO_3)_2可能與絡(luò)合劑S2有一定的配位相互作用;使用原子吸收光譜進(jìn)一步測(cè)定了施鍍前后鍍液中Au元素和Ni元素的含量,初步表明施鍍過(guò)程中主要是置換鍍金的模式。采用AFM及電化學(xué)的方法研究了該體系在Ni層上面的沉積動(dòng)力學(xué)過(guò)程,計(jì)算得到沉金反應(yīng)的平均活化能為33.03 kJ·mol~(-1);計(jì)時(shí)電流法研究成核模型表明,該體系A(chǔ)u絡(luò)離子在Ni表面的沉積為連續(xù)成核模式。4)將該體系應(yīng)用在PCB表面處理上,通過(guò)鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià),根據(jù)鹽霧試驗(yàn)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn),鍍層耐腐蝕評(píng)定為9級(jí),可焊性測(cè)試結(jié)果表明,所得到的鍍層浸錫飽滿,說(shuō)明該體系具有良好的實(shí)用性。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：X781.1;TG174.4
【圖文】：

注和研究的熱點(diǎn)[9,10,11]。本課題為了構(gòu)建適用于現(xiàn)代高端 PCB 表面處理工藝過(guò)程使用的無(wú)氰化學(xué)鍍金環(huán)保體系。本文首先介紹了無(wú)氰鍍金技術(shù)在 PCB 表面處理中的應(yīng)用，指出了目前化學(xué)鍍鎳/金工藝存在的問(wèn)題及原因，從而構(gòu)建新型的無(wú)氰化學(xué)鍍金體系，為化學(xué)鍍鎳/金工藝在 PCB 上的應(yīng)用進(jìn)一步發(fā)展提供一些新的方案和理論依據(jù)。1.2 印制線路板（PCB）制作工藝流程簡(jiǎn)介印制線路板是為各種電子元器件提供互聯(lián)的載體，在其制造過(guò)程中，首先用電鍍及加工的方式將銅線路沉積在玻纖板上，裸露的銅線路需要加以保護(hù)避免氧化，同時(shí)保護(hù)層需要賦予銅線路良好的焊接性能。

圖 1-2 近 5 年全球 PCB 各類(lèi)型表面處理的市場(chǎng)份額arket share of all types of PCB surface processing in the world for 面處理就是保護(hù)裸露的銅表面，同時(shí)具有導(dǎo)電、焊接、提功能的技術(shù)。常用的 PCB 表面處理工藝有：熱風(fēng)整平，化學(xué)錫，電鍍鎳金，化學(xué)鍍鎳/金，化學(xué)鍍鎳/鈀/金等不同的表面處理方法，如圖 1-2 為近 5 年全球 PCB 各。B 表面處理分類(lèi)及特點(diǎn)應(yīng)用中，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，選取不同的表面處理工也可以是非金屬。常見(jiàn)的印制線路板表面處理工藝包括

（4）化學(xué)銀化學(xué)銀工藝與化學(xué)錫工藝類(lèi)似，也是在銅表面沉積金屬層。但與化學(xué)錫工藝相比，化學(xué)銀鍍層與無(wú)鉛焊料兼容性良好，并且能夠與鋁線連接[13]。同時(shí)銀具有更正的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，不易被氧化，能夠在各種環(huán)境中保持良好的可焊性。（5）電鍍鎳/金電鍍鎳/金是在裸銅表面先沉積鎳層,然后在鎳表面沉積金層。在 PCB 連接器表面，鎳層作為貴金屬的打底層，例如開(kāi)關(guān)、接觸板和連接器插頭�？商岣吣湍バ�。同時(shí)鎳可用來(lái)作為阻擋層，能夠有效地防止 Cu 和 Au 原子間的互相擴(kuò)散。（6）化學(xué)鍍鎳/金化學(xué)鍍鎳/金是在裸銅表面先通過(guò)化學(xué)的方法沉積鎳層，然后在鎳層上面通過(guò)化學(xué)的方法沉積金層的一種表面處理工藝，其沉積示意如圖 1-3 所示。該工藝在銅表面形成一層光亮，平整，且具有抗氧化、可焊性良好的鍍層。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2798835