【摘要】：化學鍍金是印刷線路板(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)異導電性和耐蝕性的保護層。化學鍍金工藝由傳統(tǒng)的氰化物體系正在向綠色環(huán)保的無氰體系發(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,但是鍍液中含有的CN~-對人體和環(huán)境都會造成巨大的危害,我國曾多次出臺環(huán)保政策限定2014年底淘汰氰化金鉀鍍金工藝,但由于無氰鍍液穩(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,因而開發(fā)新型無氰化學鍍金液體系并用于PCB表面處理工藝迫在眉睫。本文針對化學鎳金工藝鎳基體容易過度腐蝕、無氰鍍金體系不穩(wěn)定等問題,選取Na_3Au(SO_3)_2為金鹽,利用極化曲線和開路電位曲線篩選了絡合劑,運用正交實驗的方法確定化學鍍金液組份及工藝條件,并且對化學鎳金的反應動力學和機理進行了探討,為無氰化學鍍金技術(shù)能盡快應用于PCB表面處理提供一定的理論基礎和應用的依據(jù)。本文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1)通過極化曲線和開路電位曲線的測試,對有機磷、巰基羧酸、巰基磺酸、氨基羧酸等五類共計13種絡合劑進行篩選,結(jié)果表明絡合劑S2和EDTMP·5Na的加入可以降低置換反應的初始速率。2)在絡合劑篩選的基礎上,進一步通過正交試驗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,綜合評價鍍層的優(yōu)劣。同時,在施鍍過程中觀察鍍液外觀的變化以及紫外可見光譜綜合評價實際應用的穩(wěn)定性。研究表明,在絡合劑濃度較低時,鍍液在施鍍后會容易發(fā)黃;溶液中絡合劑濃度提高到0.10 mol·L~(-1)時,鍍液穩(wěn)定性顯著提高,于室溫放置30d,鍍液外觀沒有顯著變化。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,可使沉積過程中沉積物內(nèi)部應力分布更加均勻,從而解決鍍層存在的針孔問題。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,外觀無明顯變化,施鍍60 min,可得到厚度為0.05μm的鍍層。3)針對以上構(gòu)建的化學鍍金體系,通過逐滴加入Na_3Au(SO_3)_2于絡合劑S2溶液中,測定其紫外吸收光譜,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,且出現(xiàn)紅移現(xiàn)象。表明金鹽Na_3Au(SO_3)_2可能與絡合劑S2有一定的配位相互作用;使用原子吸收光譜進一步測定了施鍍前后鍍液中Au元素和Ni元素的含量,初步表明施鍍過程中主要是置換鍍金的模式。采用AFM及電化學的方法研究了該體系在Ni層上面的沉積動力學過程,計算得到沉金反應的平均活化能為33.03 kJ·mol~(-1);計時電流法研究成核模型表明,該體系Au絡離子在Ni表面的沉積為連續(xù)成核模式。4)將該體系應用在PCB表面處理上,通過鹽霧試驗評價,根據(jù)鹽霧試驗評級標準,鍍層耐腐蝕評定為9級,可焊性測試結(jié)果表明,所得到的鍍層浸錫飽滿,說明該體系具有良好的實用性。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：X781.1;TG174.4
【圖文】：

注和研究的熱點[9,10,11]。本課題為了構(gòu)建適用于現(xiàn)代高端 PCB 表面處理工藝過程使用的無氰化學鍍金環(huán)保體系。本文首先介紹了無氰鍍金技術(shù)在 PCB 表面處理中的應用，指出了目前化學鍍鎳/金工藝存在的問題及原因，從而構(gòu)建新型的無氰化學鍍金體系，為化學鍍鎳/金工藝在 PCB 上的應用進一步發(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避免氧化，同時保護層需要賦予銅線路良好的焊接性能。

圖 1-2 近 5 年全球 PCB 各類型表面處理的市場份額arket share of all types of PCB surface processing in the world for 面處理就是保護裸露的銅表面，同時具有導電、焊接、提功能的技術(shù)。常用的 PCB 表面處理工藝有：熱風整平，化學錫，電鍍鎳金，化學鍍鎳/金，化學鍍鎳/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 表面處理分類及特點應用中，根據(jù)不同的應用要求，選取不同的表面處理工也可以是非金屬。常見的印制線路板表面處理工藝包括

（4）化學銀化學銀工藝與化學錫工藝類似，也是在銅表面沉積金屬層。但與化學錫工藝相比，化學銀鍍層與無鉛焊料兼容性良好，并且能夠與鋁線連接[13]。同時銀具有更正的標準電極電位，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，例如開關(guān)、接觸板和連接器插頭�？商岣吣湍バ�。同時鎳可用來作為阻擋層，能夠有效地防止 Cu 和 Au 原子間的互相擴散。（6）化學鍍鎳/金化學鍍鎳/金是在裸銅表面先通過化學的方法沉積鎳層，然后在鎳層上面通過化學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】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2798835