表面吸附理論在電鍍技術中的應用

　　一,絡合物的配位理論和添加劑的表面吸附理論在電鍍技術中的應用
　　電鍍藥水中不是有了金屬離子，一通電就能在工件上析出合格的金屬鍍層的。而是要使陰極在一定的極化前提下，才能析出合格的鍍層。
　　那么什么叫陰極的極化呢？金屬離子在原始的藥水中（沒有絡合劑和添加劑的藥水）有一個析出電位，當陰極上加上這個析出電位值時，金屬離子就接受電子還原析出金屬鍍層。但是析出的金屬是沒有規律的晶格，是松散的鍍層。通過加入絡合劑或添加劑，會使金屬子還原析出鍍層的電位向負方向移動，這種現象稱之為陰極的極化。例如：原來析出金屬鍍層的電位為-1.2伏，加入了絡合劑或添加劑以后使析出金屬鍍層的電位為-1.8伏。這說明陰極極化了，其極化的值為-（1.8-1.2）=-0.6伏。陰極極化了，使析出金屬鍍層相對難題了，需要消耗比原來較高的電能。在相對比較高的電場能下進行電析，也就是在電析時克服了一些阻力。克服了電析的難題，析出金屬（金屬離子得到電子還原的過程）的過程不那么輕易了。這種阻力，這種陰極極化，給離子還原后的排列成整潔的晶格創造了必要的前提。使鍍層變得細膩致密，而不是松散。我們可以調整絡合劑或添加劑的量，使陰極得到合適的極化值，直至鍍得合格的鍍層。
　　二,簡述絡合劑的配位理論
　　金屬離子在無絡合劑的前提下，在溶液中是很自由的，加入絡合劑后，絡合物能把中央金屬離子以配位的方式束縛起來，使金屬離子的放電行為變得不自由，增加了放電的難題，甚至改變了離子的電荷性質，由正離子轉為負離子。
　　例如：兩個氰根“”與銀離子“”絡合后，由正離子轉為負離子，使它靠近陰極去放電（接受電子）變得比較難題。
　　絡合物對中央金屬離子的配位絡合作用，降低了金屬離子的有效濃度，控制了金屬離子的活度，增加了陰極的極化，為鍍層晶格的細化創造了前提，也就是說絡合配位作用控制了金屬離子的電化學行為，控制了反應速度和電結晶過程。
　　三,簡述添加劑的表面吸附理論
　　加入鍍液的添加劑、表面活性劑一般是有機物。有機物有兩個特性：（1）具有電阻（2）在工件表面有較大的吸附力。金屬離子要到工件表面（陰極）去放電（接受電子還原），受到吸附在工件表面有機薄膜的阻擋（添加劑的阻擋）。原本可以還原析出的前提，由于有了有機膜的阻擋而不能還原。假如要使其還原（接受陰極的電子），就得增加陰極的電位，使陰極電位變得更負，也就是說有了添加劑的吸附作用，增加了陰極極化。假如我們把吸附在工件表面的有機膜當作成千上萬只電容器（微觀電容），金屬離子要在陰極上放電（接受電子還原），就得沖破（擊穿）這些微觀電容器，要擊穿電容器，必需增加電場能，必需使陰極電位變得更負，也就是說析出電位向負方向移動。上面說過，析出電位向負方向移動的現象，就是陰極極化了。
　　如上所言，通過絡合物配位的方法和加入添加劑的方法，固然方法不同，理論也不同，但都能達到陰極極化的目的。既然用兩種不同的理論和方法都能增加陰極極化，很天然的，我們常常把二者結合起來同時作用于某種鍍液，使起到協同作用，增加陰極極化。所以常規的鍍液有如下幾種材料組成：
　　1,主鹽。含有被鍍金屬的鹽，提供金屬離子。
　　2,絡合劑。用于與金屬離子絡合配位，進步陰極極化。同時增加藥水導電能力。
　　3,添加劑（包括光亮劑）。吸附在工件表面進步陰極極化。有增加藥水電阻的效應。
　　4,潤濕劑。使工件表面與鍍液親潤（它常存在于添加劑中）。
　　5,抗氧化劑。防止變價金屬離子氧化（它常存在于添加劑中）。
　　6,晶格細化劑。它可使鍍層晶格細膩。
　　電鍍工程重要的技術之一就是控制絡合劑和添加劑的濃度。假如二者含量過多，陰極極化過大，會降低陰極電流效率，降低電析速度，增加析氫量，造成嚴峻的針孔鍍層。
　　四,微電子電鍍技術的特點
　　1,微電子電鍍的目的是功能電鍍，為了進步可焊性，所以電鍍的是可焊性金屬鍍層。如金、銀、錫、錫鉛合金、錫銅銀合金、錫鈰合金、錫鉍合金等鍍層。
　　2,微電子器件一般是塑料封裝體，為了減少電鍍藥水對微電子器件電性的影響（酸、堿的側蝕作用）。電鍍藥水宜采用機能比較柔和的烷基磺酸體系，而盡量少用強酸體系，如硫酸和氟硼酸等。
　　3,跟著微電子技術的發展，微電子管的塑封體越來越小，微電子管電極的引線越來越細，塑封體小至芝麻粒大，電極引線細至0.3mm左右，引線與引線之間的間隔也不外0.3mm。在一個微電子框架上會萃著上千個管子，為了避免線間短路，控制鍍層厚度和厚度精度是相稱重要的技術指標。對鍍層的要求不宜太厚，尤其是鍍層厚度誤差精度的控制上嚴于五金電鍍。要求控制±2微米。
　　4,從微電子框架的基材特性說，鍍前處理尤為重要。在用基材一般是銅基和鐵鎳合金（Ni42Fe）。Ni42Fe在焊片（D/B）、焊線（W/B）和塑封后固化的工序中極易氧化鈍態。
　　所以在電鍍過程中，去氧化工序成了工藝成敗的核心題目。
　　五,電鍍過程三部曲和電鍍功能工序
　　1,電鍍前處理
　　電鍍前處理的目的是為了使工件表面徹底干凈，為電鍍作預備。徹底干凈是指工件表面無溢料（殘膠、毛刺）、無油污染、無氧化物、表面是活化的。表面活化是指金屬表面的晶格暴露得很新鮮。以上的處理都是為了進步鍍層與基材的結協力。
　　2,電鍍
　　現在微電子器件主要是電鍍錫，以前主要是鍍鉛錫。由于鉛錫鍍層特別好焊接，但鉛元素有毒而停用。假如鍍的是錫鉛合金，則對電鍍層有五個基本技術指標。
　　2.1鍍層外觀：必需是呈銀白色、灰白色，光彩平均一致，無水跡，框架無變形，塑封體烏亮，塑封體完整無缺角、無塌棱，無氣孔等缺陷。
　　2.2厚度控制
　　錫鉛合金鍍層 10±2微米
　　純錫鍍層 12±2微米
　　厚度中央值的大小和厚度誤差的合用性，由塑封體大小和電極導線（管子引出線）規格所決定。一般說塑封體越小，引線越細，則鍍層厚度和厚度誤差精度的控制越嚴要求。
　　2.3錫鉛合金金比擬例控制
　　對9010SnPb（90%錫10%鉛）合金鍍層，對鉛含量控制在10%，誤差±3.5%。
　　2.4鍍層結協力。通過各種結協力試驗合格。
　　2.5可焊性。通過爬錫試驗合格。
　　3,鍍后處理
　　電鍍后處理的目的是使產品清潔和干燥。用稀堿中和法除去鍍層中的殘酸，同時除去吸附在鍍層表面的添加劑有機薄膜。由于錫是兩性金屬（溶于堿也溶于酸），故通過用堿中和也起到化學拋光作用。通過清洗（或加超聲波清洗）和烘烤，得到清潔和干燥的電鍍產品。
　　由以上電鍍過程三部曲的分析，電鍍工序中去溢料（殘膠、毛刺）、除油、去氧化、活化、電鍍、中和、漂洗、干燥成為微電子電鍍常規的八個功能工序。
　　六,除塑封體溢料工藝流程
　　目前常用的有2種方法：
　　1、
　　2、電解松散毛刺后用水刀去毛刺（溢料）。
　　七,電鍍工藝流程
　　1,掛鍍自動線
　　掛架集中在線外設立的退鍍線上退鍍。
　　2,高速自動線
　　八,電鍍線的技術治理
　　1,掛鍍自動線（手工線）的技術治理
　　1.1電鍍藥水的正向控制：
　　1.2用赫爾槽試驗，對赫爾樣片的分析，判定添加劑或光亮劑的量，及時調整添加劑或光亮劑。也可用表面張力環檢查添加劑量。
　　1.3用比重法或其他化學分析法，控制除油槽、去氧化槽、活化槽、中和槽的濃度。
　　1.4控制或檢查各槽位的溫度，使符合規范。
　　1.5控制除油槽、去氧化槽、活化槽、電鍍槽、中和槽的液位高度。這五種功能槽液位應該一致，是同樣的高度。
　　1.6控制檢查逆流漂洗槽的水位。第一級漂洗槽的液位必需比主要功能槽高（掛鍍線水位落差在20mm左右，滾鍍線水位落差40-50mm），以保證掛架和滾斗全部清洗到。
　　假如掛鍍槽藥水離槽口120mm（除油、去氧化、活化、中和槽液位也是離槽口120mm），則第一級漂洗槽水位離槽口為100mm，第二級漂洗水位為80mm,第三級為60mm。
　　1.7用絮凝劑處理鍍液中的高價錫。在不停產的情況下，每隔1-2天，吸取鍍液100-200升，進行絮凝處理，澄清鍍液。掏出鍍液后用新配液增補，掏出的鍍液通過先模擬絮凝試驗后進行絮凝處理。清液周轉時待用。
　　模擬絮凝試驗方法：取一升混濁鍍液，用移液管吸取10ml絮凝劑，在不斷攪拌鍍液的前提下，慢慢滴加絮凝劑。加加停停看燒杯上層鍍液5mm左右深度有否澄清效果。若休止30-60秒鐘，上層有顯著澄清效果，則表示已到等當量。記下加入的絮凝劑量，作為絮凝劑耗量的參數（ml/l）。用這參數作為批量混濁鍍液絮凝時的參考量。由于當絮凝劑加量不足時，藥水澄清效果不佳。但若加入過量，會把二價錫也絮凝損失掉。
　　2,高速線的技術治理
　　2.1做好藥水的正向控制。
　　2.2做好赫爾試驗和赫爾片分析，調整好添加劑量。
　　2.3用比重法和化學分析法調整好，除油槽、去氧化槽、活化槽、中和槽的工藝規范。
　　2.4稽核各槽的溫度。
　　2.5稽核各泵的流量，控制好各槽的液位。
　　2.6調整子槽高度，使與加工件的規格配合。
　　2.7調整好上料臺的高度，使與加工件的規格配合。
　　2.8調整好電流參數使與加工件的規格配合。
　　2.9檢查各泵的流量、壓力，有否噴頭堵塞現象。
　　2.10稽核鋼帶的運行速度是否符合要求。
　　2.11有必要時對藥水進行絮凝澄清處理。
　　九,出產線平時維護要點
　　1,按照（七）電鍍線技術治理方法進行各項參數的稽核和調整，澄清鍍液。
　　2,每班對電鍍線電接觸部位進行清理，保證電接觸良好。
　　3,每4-5天（三班制出產），對出產線進行大清理。尤其是電鍍槽，要進行洗陽極鈦籃、洗錫球、擦極棒、洗陽極PP袋、增補錫球等工作。
　　4,調整好陰陽極的面積投影，均衡電力線分布。
　　5,對掛架進行整治，把分歧格的掛架剔除掉。
　　6,對高速線上鋼帶的退鍍槽進行清理。清除退鍍槽中的錫泥，清理陰極板上的錫鍍層。
　　7,高速線鋼帶上的夾子損壞的要及時更換。
　　8,當鋼帶老化影響正常運載工件時要及時更換新的鋼帶。
　　9,要每周檢查鋼帶上電刷是否磨損需要更新，同時清理電刷上的污物。
　　10,每周對高速線上的子槽進行清理。
　　11,每班及半途檢查噴頭是否堵塞，避免交叉污染。

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