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接插件的表面处理

接插件的表面处理

来源:未知    澳门新葡8455手机版: 2014-04-19 09:23    次浏览  
1、前言 在电子学诸技术中,半导体正以惊人的速度发展着。在此形势下,要求电子线路中的接插件高密度化、轻薄短小几多功能化及高可靠性化。接插件最基本的性能是电接触的稳定性,因此,接插件材料主要采用铜合金,并要求在表面加以处理使之具有耐蚀性及耐摩

1、前言
    在电子学诸技术中,半导体正以惊人的速度发展着。在此形势下,要求电子线路中的接插件高密度化、轻薄短小几多功能化及高可靠性化。接插件最基本的性能是电接触的稳定性,因此,接插件材料主要采用铜合金,并要求在表面加以处理使之具有耐蚀性及耐摩擦性等性能。典型的表面处理是镀镍后镀金及镀铜后镀锡。至于镀银于其由于其耐蚀性差且易脱落,目前基本上已不采用。为了取代镀金层,早在7-8年前国外已开发电镀把纯把、把镍合金等。对于插拔频率高的接插件,发达国家已要求使用镀把接插件。
    由于接插件需求量大,其电镀作业已连续化。本文就连续电镀工艺、设备、被镀产品及电镀层的性质作综述。
2、连续电镀工艺
    就本质而言,连续电镀工艺与一般电镀工艺是相同的,只是各工序的作业时间与一般电镀相比是明显地短。因此必须相应地调整各处理液及镀液,以适应作业时间短的要求。
2.1镀镍后镀金工艺
    镀镍后镀金的连续电镀工艺流程为:脱脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→全面镀镍(氨基磺酸镍)→水洗水洗→水洗→局部镀金(脉冲电镀)→回收→回收→水洗→水洗→水洗→局部电镀锡铅(含7%铅以上)→水洗→水洗→水洗一衬友离子水洗→热去离子水今干燥→检验其中主要步骤分述如下:
2.1.1脱脂
    与一般电镀工艺不同的是,本工艺的脱脂时间是2~5秒,因此要采用高电流密度下的多段电摆脱脂。
2.1.2酸洗
    使用硫酸或盐酸.由于被镀金属的尺寸要求,通常采用化学研磨或电化学研磨,而不采用金属自体溶解.
2.1.3镀镍
    通常采用氨基磺酸盐镀液。镀镍的目的是为镀金、镀锡提供底镀层以提高耐蚀性,并防止基材(多数是铜合金)与金层、或与铅层的相互扩散而导致电镀层性能下降.
2.1.4局部镀金
    为降低生产成本,采用局部镀金.局部镀金工艺见诸专利.局部镀金时应充分考虑到以下事项:
    ①要考虑生产性,采用能够承受电流密度的装置;
    ②电镀层的厚度均匀性要好;
    ③电镀位置精度要高;
    ④要采用能灵活对应各种基材电镀方式的装置;
    ⑤基材改变或方式变更时,只要简单调整便能适应.
2.1.5局部镀锡铅
    镀液的组成通常是Sn:Pb=9:1,厚度1~3um,外观要光滑。
2.2镀铜后镀锡工艺
    镀铜后镀锡的连续电镀工艺流程为:脱脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→活化(氰化钾)→全面镀铜(氰化镀铜)→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→全面镀锡铅(含铅7%以上)→水洗→水洗→水洗→防止变色→水洗→水洗→水洗→去离子水洗→热去离子水洗→干燥→检验
    在铜合金上镀铜是为了防止铜合金中的锌与锡铅镀层中的铅互相扩散.铜镀层起着屏障作用.镀层中加铅是为了提高热传导性。接插件的锡铅镀层厚度范围为-3um,具体随工件形状而异。
    纯锡镀层表面易产生毛刺,如果在锡镀层中共沉积5%以上的铅就能防止毛刺的产生。由于铅比锡更易沉积,故镀液中锡铅的比例应调整到Sn:Pb = 9:1,那么镀层中的铅含量在10%以上,但必须定期补充铅在镀液中的含量。
    锡铅镀层在空气中会逐渐被氧化,为了减慢这一过程,镀层应在50一80℃磷酸盐溶液中浸渍,使之在锡铅镀层表面上生成致密的磷酸盐膜,以防止镀层氧化。
2.3镀镍后镀把、金工艺
    镀镍后镀把、金的连续电镀工艺流程为:脱脂→水洗→水洗→水洗→酸洗→水洗→水洗→水洗→全面镀镍(氨基磺酸镍)→水洗→水洗→水洗→活化(冲击镀把)→局部镀把→回收→水洗→水洗→水洗→局部镀金(脉冲电镀)→回收→回收→水洗→水洗→水洗→局部镀锡铅(含铅7%以上)水洗→水洗→水洗→水洗→去离子水洗→热去离子水洗→干燥户检验
    由于镀把层硬度较高,厚度超过1.5um时,若弯曲及剪切,便易产生裂纹,所以把镀层厚度通常应控制在0.5~1.0um。此外,为降低生产成本,采用局部镀把。在把镀层上再电镀0.03~0.13um厚的金,这样的接插件,接触阻抗稳定,金镀层在插拔时还起到润滑作用,可提高耐磨性。
3、连续电镀设备
    连续电镀设备在设计思想、驱动方式、局部电镀装置,被镀物件的形状等方面均与普通电镀设备有很大的不同。
    目前国际上较先进的接插件连续电镀设备通常都注意到以下几个要点:
    ①全长约为15m,电镀工序速度在0.5~14m/min范围内可变化。
    ②为了与相应的有机溶剂对应,采用多段电摆脱脂方法。也可采用加有机溶剂的其它脱脂方法。
    ③在电镀用整流器的设计上要求做到调整电镀速度时不会影响电镀层的厚度。
    ④采用多段间歇水洗,使用水量为50L/h,
    ⑤电镀槽采用密封式以免污染工作月镜;
4、镀层组合与基材的表面状态
    先镀镍后镀金典型的镀层组合为:镀镍层厚度0.5~2.5um,镀金层厚度0.05~0.76um。通常基材的表面是压延面或模压面,表面有部分的凹凸不平,镀上1~3h m的镍层后,可利用镀镍层的平整度提高镀件的耐蚀性和耐磨性。
5、电镀触点材料的镀液和镀层
5.1镀金液及金镀层的性质
    镀金液的种类及用途见表1
    下面就最常用的含钻酸性镀金液的成分及作用,镀金层的性能作评述.
    含钻酸性镀金液的成份及工艺条件如下:
    氰金酸钾是主盐。由于镀金采用不溶性阳极,所以必须经常补充氰金酸钾,但必须注意到氰酸根离子及钾离子的累积会影响镀液的成分。氰金酸钾在pH》5时与钻反应产生沉淀亦会致使钻在镀层中与金共析困难。因此,镀液的pH需保持在4.0~5.0。柠檬酸则起着缓冲剂的作用。
    共析在金镀层中的钻离子含量为0.1 %~ 0.3%可使镀层晶粒细化、表面光泽,同时还能提高镀层的硬度及耐磨性.络合剂的作用是掩蔽铅、铜等镀层产生不良影响的重金属离子,同时络合钻离子使之保持一定的浓度。近年开始使用的有机添加荆如聚乙烯亚胺、讽酸衍生物等可扩充电流密度范围和镀层光泽范围,减低镀液中金浓度含量,改善均镀能力。但对镀层硬度、内应力、耐磨性不产生影响。
    含0.1 %~0.3%钻的镀金层中同时还有碳、氮、氢、氧、钾等。其晶粒直径250A以下(纯金镀层的晶粒直径1~2Um,镀层硬度170--- 200kg/mm²(纯金镀层的硬度70~80kg/mm²,表面光亮。直流电镀镀层密度17.3g/cm³',电阻13.SuΩm,接触阻抗2.2~5 m Ω(100g负荷)。
镀金液的种类、特长及用途图
5.2把镀液及把镀层的性质
    把是易吸取氢的金属,吸氧后体积增大释放氢体积减小。把晶格间距是3.8 8 9入,吸取0.57%以上的氢后增至4.04A}'0}。因此,在镀把时,其阴极若产生氢,则被镀层吸取,电镀后,释放出氢,使镀层体积变化,导致镀层剥离,产生裂纹。这就限制了镀把工艺在触点材料上的应用.把在中性或碱性镀液中能形成稳定的纯把络合物,由此,又有人开发了氨碱性把镍合金络合溶液,以减少把镀层对氢的吸取量。目前已开始在触点材料上使用先镀一层把再镀一层薄金以防止吸氢的电镀工艺。纯把镀层和把镍合金镀层原先是为降低成本而作为代金镀层开发的,但如今这种用在接插件上的镀金层很薄,兼且是局部电镀,成本已不高,而镀把工艺复杂,所以从经济的角度上看以镀把工艺代金已不太诱人.
      把镀层或把镍合金镀层上加一层薄金层的组合镀层,其耐蚀性与接触阻抗均和镀金层基本相同,硬度比镀金层高(纯把层250~600kg/mm²,把镍合金液层为400~600kg加m²) ,耐磨性能好,主要用于直接接插件上,今后用量还会增加。
6、电镀高速化
    为提高电镀速度,需采用高电流密度,但是,这时为使结晶细化和减少针孔,还必须采取下列辅助条件:
   ①脉冲电镀,强制搅拌;
    ②需有高速喷镀技术,以保证局部电镀的位置精度;
    ③传导大电流的技术;
    ④针对高速搅拌引起贵金属镀液外溢而采用的回收技术.
 
 
 
 


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