连接器电镀原理 及工艺

8、应力
沉积层中的应力，由于晶格参数的不相配或外来物 质的夹带而产生，例如氧化物或氢氧化物（水化的 氧化物），水、硫、碳、氢或金属杂质，这些杂质 阻止正常晶格的形成，或者生成脆性的晶粒间的沉 积。 注：有个别的基体材料本身的应力也会影响到最底 层的沉积层应力。
9、结合力
在组成基体金属晶粒的晶格表面，存在一个由晶格力 延伸而成的力场，在沉积过程中达到表面的金属离子，将 被迫占据与基体金属晶粒结构相连续的位臵，这种结合的 强度就会接近于基体金属本身的结合强度(除非可能存在 着两种品格的明显不配)，因此, 电镀层的粘附强度就和基 体的抗粘强度很接近。 通常有这样的印象，认为电镀的镀层往往很容易剥落， 实际上这是因为不良的电镀操作所造成，一般是在基体的 准备方面，而不是由于结合力有什么本质上的弱点。
安培 I
还原势
Reduction potential
V 电压
4、传质过程 存在三个因素：扩散因素、离子的迁移率、溶液 的搅拌
5、氢的过电压和氢脆
由于氢的电位比一般普通的金属在相同溶液内 的还原电位要正的多，因此如果不是氢的析出 的活化极化异常的话，金属要从水溶液中沉积 就将是不可能的（沉积出来的将是氢而不是金 属）则电镀中特别注意氢的过电压。 影响氢的过电压因素： (1)强烈的依赖阴极表面的本质 (2)阴极表面上存在吸附杂质会提高氢的过电 压(表面的催化活化)
(2) 阴极电流效率 η= m
I*tK m = 10-2 * γ*S*σ γ—析出金属的比重(克/厘米3) S— 受镀面积（分米2） σ— 镀层厚度（微米）

×100%
3、极化 分三种极化：活化极化、浓度极化、电阻 极化
Polarization Curve
极化图表
限制电流 Limiting current
- 增加溶液中镍离子浓度 - 在可行范围内增加温度（增加渗透系数） - 加强搅拌（减低渗透层厚度）
5. 药水老化 老化定义：-在建议控制操作的电镀过程中，产生出不可 逆变之副产品，
6、 不纯物的来源、影响及处理
（1） 金属杂质来源、影响及处理 A、 来源 - 由前工序带入 - 零件从挂具掉下来而留臵在槽内 - 从周围的设备及环境掉落的腐蚀物 - 工具掉入槽内 用不纯的镍盐及不合规格阳极
C. 注意事项：导电情况（接触良好，电压一般控制在 6V），温度控制（50~60℃），溶液维护
（分析添加，定期更换），除油效果（基体
完全湿润）。
2．活化：去除基体表面的氧化层，露出 新鲜的基体，以便后面的电镀沉积镀层。
（1） 所使用药品的种类: A. 酸式盐; B. 硫酸、硫酸 +H2O2； C. 微蚀剂; D. 盐酸; E.甲基磺酸。 （2） 操作情况：A、常温；B、加热；C、通电。 （3） 特别基体材料的活化：不锈钢、镍及其合金 材料 、铍青铜及含特殊材料的铜合金，需要特殊处 理。
（1） 碱式镍沉淀 为Ni(OH)2 氢氧化镍在PH值>6时开始生成，碱性弱， 不易与硼酸反应，不能作为缓冲剂。 （2） 通常电镀镍板PH提升的原因 A. 水洗水的带入：当大量水洗水（PH≈7）带入会 使镀液的PH值上升 B. 阴极电流效率太低：当阴极电流效率太低时会消 耗过多的H+而使PH值上升。
(4) 注意事项：溶液已溶解的金属离子浓度，溶液维护 （分析添加，定期更换），活化效果（无氧 化层，不能有过蚀现象）缓蚀剂。
二、高速镀镍 Nikal –200（SE）/PC-3工艺介绍
1. 建议操作参数见表
参数
总镍离子 硼酸 氯离子 MP-200添加剂/PC-3 PH 温度
操作范围
115-135 35-50 0-5 15-30 g/l g/l g/l ml/l 3.2-4.0 50-65
（2） 温度： 过低：内应力高，针孔，镀层暗哑，高电位烧焦， 柔韧性不足。 过高：氨基磺酸会于70℃以上分解 [ Ni (NH2SO3)2 + 2H2O → NiSO4 + (NH4)2SO4 ]添加剂分解，镀层强 度及硬度增大，但柔韧性下降。
4、 提升效率建议
由下列方程式可见
要提升效率（增加iL值），可以：
7、 问题求解
8、 常见故障的原因及纠正 故障：镀层粗糙
可能原因 - 异金属杂质过多 - 补充的材料没有充分溶解 - 溶液中固体杂质过多 - 阳极袋穿破或孔眼过大 - 电流密度过大 - 镀前处理不当 纠正方法 - 按金属杂质处理方法处理 - 加热搅拌，必要时过滤镀液 - 过滤镀液，并检查镍阳极 - 更换合适阳极袋 - 降低电流密度 - 加强镀前处理
10、阳极
（1） 阳极过程：电镀槽是由阴极、阳极和溶液共同构成的一
个整体，阳极过程和阴极过程是电镀中相互依存而又 相互影响的两个方面，阳极除了能起到组成电路回路 的作用之外，还可以补充镀液中的金属离子，控制电 流在阴极表面的分布。
（2）可溶性阳极和不溶性阳极：根据金属本性和镀液确定采 用哪种阳极或组合应用 A．可溶性阳极：能使镀液PH值保持稳定 B． 不溶性阳极：4OH- → O2↑+ 2H2O（PH值下降） （3）影响阳极过程的因素： A．络合剂，活化剂—促使阳极正常溶解 B． 氧化剂，表面活化物质—使金属钝化 C． 操作条件：温度、PH值等
B、 影响及处理 建议控制- 不断於母槽用不锈钢板通以0.3~0.5ASD，作弱 电解处理，以去处金属杂质。
浓度上升（克/升）
普通缸 铝 镉 钙 铬 (六价) 钴 铁 (二价) 铅 铜 锡 锌 0.5 0.5 0.02~0.03 2 0.2~0.5 0.01~0.03 0.05~0.1 不详 0.05~0.2 光亮缸 不详（亦不重要） 0.05 0.5 0.01~0.03 2~40 0.1~0.5 0.0005~0.02 0.02~0.05 0.05~0.2 0.03~0.1 高电流区镀层粗糙 暗哑，在低电流区 有暗黑色 镀层粗糙 低电流区不能上镀 暗哑,低电流区发花 发花,并可能出现 针孔 在低电流区发黑 在低电流区发黑 在低电流区发黑 在低电流区发黑 提高PH将之沉淀 用低电流密度电镀 加入氟离子 将之还原至三价 并提升PH将之沉淀 用低电流密度电镀 将之氧化至三价 并提升PH将之沉淀 用低电流密度电镀 用低电流密度电镀 不详 用低电流密度电镀
(3) 氯化镍—加强阳极溶解，增加溶液导电性 用量过高：内应力增加，导致爆裂及脱皮； 用量过低：降低阳极效率。 (4) Nickel MP-200添加剂（或PC-3添加剂）---改善镀 层均匀性及光亮度，提高电流密度； 用量过高：柔韧性差，镀层产生脆性； 用量过低：镀层暗哑，高电位烧焦，搅拌不足时，容 易出现针孔，柔韧性差。
最佳值
120 g/l 40 g/l 3.5 g/l 20 ml/l 3.6 60
搅拌
阴极电流密度 阳极
强烈的溶液搅拌及阴极移动
5-60ASD 含硫镍冠阳极
2．
成份及功能、用量变化的影响
（1） 氨基磺酸镍—提供镍离子及稳定的阴离子、高溶解度、 高电流密度、高沉积速率、低内应力； 用量过高：均匀性下降,针孔. 用量过低：镀层暗哑，高电流烧焦 （2） 硼酸—弱酸性PH值缓冲剂； 用量过高：阴极效率下降，针孔； 用量过低：PH值不稳定，柔韧性差。
ηact = a + b logｉ----------------Tafel equation
反应物必须要具有足够能量超越势垒(potential barrier)才 可 以进行化学反应。
- 阴极的超越势能将离子的能级移近势垒，就这样离子便 能够容易超越势垒而进行化学反应。
2、电流效率：实际沉积的金属重量与假定 所有电流都在沉积上时应有的重量之比
没有添加剂的情况 不受控制的晶格生长 烧黑镀层
7、沉积层厚度的分布
(1) 电流分布: 受阴极形状和在溶液中 的位臵的影响(除电流流动规律的本性外) (2) 金属分布: 受阴极电流效率随电流 密度的变化的影响 (3) 宏观分散能力: 分散能力、[Hull试 验，不同电流密度的厚 度]、深度能力、 [角形阴极试验]。 (4) 微观分散能力: 整平性
第二讲 工 艺 介 绍
一、前处理
1． 除油：清除基体表面的油类物质 （1） 有机溶剂、无机超声波除油 （2） 滚、振、刷除油 （3） 化学除油 A．皂化作用：碱性去除动植物油类 B．乳化作用：表面活特点：O2↑。基材表面腐蚀一层，溶液脏， 阴极需定期清洗，气体效率比阴极小 一倍，无氢脆现象，通常用于Fe基 体，Cu基体开DA较小。 B． 阴极除油：特点：H2↑。对基体氧化层有还原作用， 溶液和阳极维护简单，气体效率比阳 极高一倍，有氢脆现象，通常用于 Cu基体。
-Nernst Equation只适用于电镀溶液系统处于不平衡状态时， 即是有一个外来的电能量供应到该系统内进行电镀反映。 -该外来的能量是由多种成份组成： · 超电势的浓度(Concentration over potential)
· 活化超电压(Activation over voltage)
镀液的组成和影响镀层结晶 的因素
1、简单盐类或“酸性”镀液 2、络合离子镀液 3、镀液的成份：主盐、导电盐、PH值 缓冲剂、湿润剂、阳极溶解促进剂、添 加剂 4、影响镀层结晶的因素 (1) 溶液的本性及含量 (2) 操作条件：搅拌、PH值、温度、电 流密度(包括波形)
二.沉积过程和机理
1、金属与金属离子的电位是由Nernst Equation计算： E = E°+ (0.059/n) log[Mn+] E = 电解槽的电位值 E°= 标准点位臵(Standard electrode potential) n = 电子数量 [Mn+] = 金属离子的浓度
一般氰化物镀液中，氰放电的电位接近于金属的沉积电位， 则电流效率会降低。
氢脆：氢与许多金属同时析出，由于氢首先是以原子态产生， 很容易被基体金属吸附，并以分子状态聚集其中，而达到超 过金属抗强度的压力，并在其内形成气泡。