鍍鎳溶液成分對PCB電鍍的影響

功能與特點

鍍鎳在PCB（英文printed circuit board的簡稱）上用作貴金屬和賤金屬的基材鍍層，也用作一些單面印刷電路板的表層。 對于一些在重負荷下磨損的表面，如開關觸點、接觸片或插頭金，可采用鎳作為金的基體鍍層，可大大提高耐磨性。 當用作阻擋層時，鎳可以有效地阻止銅與其他金屬之間的擴散。 啞鎳/金復合鍍層常用作抗蝕金屬鍍層，可滿足熱壓焊和釬焊的要求。 只讀到只有鎳可以作為含氨腐蝕劑的抗腐蝕涂層，需要光亮涂層而不需要熱壓焊的PCB通常涂光面鎳/金。 鍍鎳層厚度一般不小于2.5微米，一般為4-5微米。

PCB上的低應力鎳沉積層通常采用改性瓦特鍍鎳液和一些添加了降壓添加劑的氨基磺酸鎳鍍液制備。

我們常說的PCB鍍鎳有光亮鎳和啞鎳（又稱低應力鎳或半光亮鎳），通常要求鍍層均勻細膩，氣孔率低，應力小，延展性好。

氨基磺酸鎳

氨基磺酸鎳廣泛用作金屬化孔電鍍和印刷插頭接觸片的基材涂層。 獲得的沉積層具有低內應力、高硬度和優良的延展性。 當在電鍍溶液中加入應力消除劑時，生成的涂層會受到輕微的應力。 有多種不同配方的氨基磺酸鹽電鍍液。 典型的氨基磺酸鎳電鍍溶液配方如下表所示。 氨基磺酸鎳因其應力低而被廣泛使用，但穩定性較差，成本較高。

改性瓦特鎳（硫化鎳）

改進的瓦特鎳配方使用硫酸鎳并添加溴化鎳或氯化鎳。 由于存在內應力，多采用溴化鎳。 可產生內應力小、延展性好的半光亮鍍層； 而且這種鍍層容易活化，便于后續電鍍，成本相對較低。

電鍍液各成分的作用：

主要鹽類氨基磺酸鎳和硫酸鎳是鎳鍍液中的主要鹽類。 鎳鹽主要用于提供鍍鎳所需的鎳金屬離子，同時也起到導電鹽的作用。 不同供應商的鍍鎳溶液濃度略有不同，鎳鹽的允許含量差異很大。 鎳鹽含量高，可采用高陰極電流密度，沉積速度快。 常用于高速鍍厚鎳。 但濃度過高會降低陰極極化，分散能力差，槽液損失大。 鎳鹽含量低，沉積速率低，但分散能力好，可獲得結晶細膩光亮的鍍層。

緩沖硼酸用作緩沖劑，使鍍鎳液的PH值保持在一定范圍內。 實踐證明，鍍鎳液的PH值過低時，陰極電流效率會下降； 當PH值過高時，由于H2的不斷析出，陰極表面附近液層的PH值迅速升高，導致Ni(OH)2膠體的形成。 涂層中包含Ni(OH) 2 增加了涂層的脆性。 同時，Ni(OH)2膠體在電極表面的吸附也會造成電極表面氫氣泡的滯留，使鍍層孔隙率增加。 硼酸不僅可以緩沖PH值，還可以改善陰極極化，從而改善鍍液性能，減少高電流密度下的“燒焦”現象。 硼酸的存在也有利于提高涂層的機械性能。

陽極活化劑——可溶性陽極用于其他類型的鍍鎳工藝，但使用不溶性陽極的硫酸鹽型鍍鎳溶液除外。 鎳陽極在通電過程中很容易被鈍化。 為了保證陽極的正常溶解，在鍍液中加入一定量的陽極活化劑。 發現Cl氯離子是最好的鎳陽極活化劑。 在含有氯化鎳的鍍鎳浴中，氯化鎳除了作為主鹽和導電鹽外，還起到陽極活化劑的作用。 不含氯化鎳或氯化鎳含量較低的鍍鎳液中，應根據實際情況加入一定量的氯化鈉。 溴化鎳或氯化鎳也常被用作應力消除劑，以保持鍍層的內應力并賦予鍍層半光亮的外觀。

添加劑——添加劑的主要成分是應力消除劑。 應力消除劑的加入改善了鍍液的陰極極化，降低了鍍層的內應力。 隨著應力消除劑濃度的變化，涂層的內應力可由拉應力轉變為壓應力。 常用的添加劑有萘磺酸、對甲苯磺酰胺、糖精等。與未加應力消除劑的鎳鍍層相比，加了應力消除劑的鍍鎳層鍍液均勻、細膩、半光亮。 一般去應力劑是按安培小時來添加的（目前通用的特殊添加劑組合有抗針孔劑等）。

電鍍過程中潤濕劑在陰極析氫是不可避免的。 析氫不僅降低了陰極電流效率，而且由于氫氣泡滯留在電極表面，還會導致涂層出現針孔。 鍍鎳層的孔隙率比較高。 為減少或防止針孔，應在鍍液中加入少量潤濕劑，如十二烷基硫酸鈉、二乙基己基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等。 是一種陰離子表面活性劑，能吸附在陰極表面，降低電極與溶液的界面張力，減小氫氣泡在電極上的潤濕接觸角，從而使氣泡容易離開電極表面，防止 或減少涂層中針孔的產生。 PCB 制造商、PCB 設計師和 PCBA 加工商解釋了元件在 PCB 鍍鎳槽中的作用。