高耐磨PCB工艺：电子接插件电镀工艺超详细介绍
20世纪80年代以来，电脑、手机、电视等4C电子产品的飞速发展，推动了电子连接器的增长，连接电子电路的电子连接器也变得更加多样化。电子连接器最基本的性能就是电接触的可靠性，为此，连接器的主要材料是铜及其合金，为了提高其耐腐蚀性、耐高温性、耐磨性、耐插拔性、导电性等，必须进行必要的表面处理。
电子连接器的代表性表面处理方法有以镍为基的镀金，或以铜为基的可焊性电镀；镀银耐腐蚀性较差，现已很少采用；钯及钯镍合金电镀作为镀金替代物已发展了近十年，并作为耐磨镀层应用于插拔次数较高的电子连接器的表面处理。
下面就电子连接器连续电镀工艺流程、镀液及镀层性能作一简单介绍。
1.电子连接器电镀工艺
根据电子连接器的不同功能需要选择不同的电镀工艺，大多采用卷对卷自动线（多为台湾、香港制造）（添加剂多为美国/德国进口）。电镀工艺本质上和一般电镀没什么区别，只是每道工序的处理时间比普通电镀短很多，所以各种处理液、镀液都要具备快速电镀的能力。
01
镀镍基底镀金工艺
工艺流程：
出料→化学除油→阳、阴电解除油→酸性活化→氨基磺酸盐镀镍→局部镀金→局部镀锡（或镀闪光金）→后处理→烘干→收集以上均需充分水洗。
各工序简介：
1. 脱脂
与一般化学除油不同，除油时间仅为2至5秒。
因此传统的浸泡脱脂方法已不能满足要求，需采用大电流密度下的多级电化学脱脂方法。
对脱脂液的要求是，若带入下一步水洗槽或酸洗槽时，不应分解或产生沉淀。
2 酸洗
酸洗是为了去除金属表面的氧化膜，常使用硫酸。由于电子连接器对尺寸要求严格，所以酸洗液不能腐蚀基材。
3 镀镍（钯镍）
Ni镀层作为Au、Sn镀层的底层，不但能提高耐腐蚀性能，而且能阻止基体中Cu与Au、Cu与Sn的固相扩散。镍镀层应具有良好的柔软性，因为在电子连接器切割、折弯过程中镀层不能脱落，所以最好采用镍氨磺酸盐镀液，而（钯镍）层可以节省一些金的成本。
4 部分镀金
局部镀金的方法多种多样，国内外已申请多项专利。
具体做法是： ①将不需要的部分遮盖住，只让需要电镀的部分与镀液接触，实现局部电镀；
②采用刷镀，电镀部位需与刷镀机接触，实现局部电镀；
③利用点镀机也可实现局部电镀。局部镀金需要考虑的问题是：从生产角度来说，应采用大电流密度电镀；镀层厚度分布应均匀；应严格控制镀金位置；镀液应对各种基材具有通用性；维护调整应简单。
5. 局部可焊电镀
局部可焊性电镀不像局部镀金那样要求严格，并且可采用更为经济的电镀方法和设备。
将需要电镀的部位浸入镀液中，而让不需要电镀的部位露出液面。也就是说，通过控制液面高度，可以实现局部电镀。
为了减少污染，可采用磺酸锡镀液，镀层厚度为1～3μm。
外观应光亮、平整，以上工艺一般适用于端子一端要求导电、耐插拔、耐磨，而另一端要求焊接的产品。
02
以铜为基底的锡（或金）电镀工艺
工艺流程：
出料→化学除油→阳、阴电解除油→酸性活化→镀铜（可用氰化镀或酸性铜）→氨磺酸镀镍→局部镀锡（或闪镀金）→后处理→烘干→收料。以上必须充分水洗。
镀铜层主要起阻挡层的作用，阻止基体（主要是黄铜）中的锌和可焊镀层中的锡的固相扩散。
为了提高焊接后零件的导热性能，镀铜层厚度一般为1～3μm。
纯锡电镀容易在镀层表面产生晶须（多为雾锡电镀），镀层厚度一般为1~3μm，由于锡在空气中易氧化，所以必须进行必要的后处理，减缓其氧化速度。
以上工艺一般适用于需要焊接端子的产品。
03
镀镍基底的电镀 Pd/Au 工艺
工艺流程：
出料→化学脱脂→阴极电解脱脂→酸性活化→氨基磺酸镀镍→（部分镀钯镍）→部分镀金→后处理→后处理→烘干→收集以上须充分水洗
所述镍镀层与镀金层之间插入有钯镀层，所述钯镀层的厚度控制为0.5～1.0μm。
由于钯镀层硬度较高，厚度过大（超过1.5μm）时，在弯曲或切割时镀层容易产生裂纹，由于钯价格昂贵，所以多采用局部电镀的方法。
镀钯溶液一般呈弱碱性，为了提高镍与钯的结合强度，需要在镍表面闪镀一层钯层。电镀钯镍后再闪镀0.03-0.13μm的金层，以稳定接触电阻。另外，金层在插拔过程中具有自润滑作用，从而提高耐磨性。
以上工艺一般适用于需要焊接端子的产品。
2接触点电镀
01
镀金溶液及镀金性能
目前应用最为广泛的镀金液为含钴酸性镀金液，其组成为：KAu(CN)25-30g/L、柠檬酸(或柠檬酸钾)80-150g/L、Co2+0.2-0.5g/L、螯合剂1-10g/L、有机添加剂1-10g/L、pH值4.0-5.0、操作温度40-60℃。
KAu(CN)2为主要成分，镀金时采用不溶性阳极，根据金的析出量需补充KAu(CN)2。
这样，K+和CN-逐渐在镀液中聚集，改变了溶液成分，当pH≥5时，KAu(CN)2与Co2+反应生成沉淀，使钴的沉积变得困难。
因此镀液pH值应控制在4.0-5.0。柠檬酸盐作为导电盐，对镀液也有缓冲作用。酸性镀金若无缓冲剂，电镀时pH值上升，镀层物理性质发生变化，所以缓冲剂的作用很重要。Co2+是过渡金属离子光亮剂，有使镀层结晶细密、表面光亮、增加硬度、提高耐蚀性等作用。
镀层中Co的含量为0.1%～0.3%，也有报道指出K、N、C等也与Co结合进入镀层中，随着镀液pH值的升高，镀层中Co的共沉积量减少。
除了Co2+外，Ni2+、Fe2+也有类似作用。如果镀液中含有Pb2+、Cu2+等重金属离子，镀层质量会变差。螯合剂可以掩盖这些重金属离子，并与Co2+等过渡金属离子形成络合物，从而控制镀液中游离简单金属离子的浓度，保持Co共沉积的稳定性。
近年来，有机添加剂开始应用于镀金溶液中，关于有机添加剂的专利报道较多。
02
钯镀液及钯镀层性能
钯是一种易吸收氢的金属，吸收氢后体积增大，释放出所吸收的氢后体积减小。钯的晶格常数为0，当吸收氢量超过0.57%时，晶格常数增大为0.404nm。
因此，电镀钯时，如果阴极上有氢放出，镀层中就会混入氢气，氢气放出后镀层体积发生变化，导致镀层脱落或开裂。
钯具有催化作用，限制了它作为触头材料的使用。在氨碱性镀液中电镀钯镍合金，可降低镀层的氢含量，在钯或钯镍合金镀层上镀一层薄金层，可阻止钯的催化作用，因此可用作触头材料。
钯或钯镍合金镀层最初是作为镀金的替代品而开发的，但目前电子连接器上所用的镀金层一般较薄，且多为局部镀层，因此耗金成本占总材料成本的比例相对较低，而且电镀钯也使工艺复杂化，因此从经济角度考虑，镀钯已失去作为镀金替代品的魅力。
在钯及钯镍合金镀层上镀上一层薄镀金层，其耐腐蚀性能和接触电阻可与金媲美，硬度比镀金层高（纯钯为2500~4000~6000N/mm2），耐磨性也优于镀金层，因此可用于插拔次数较多的电子连接器中。
03
焊点电镀
一般采用镀闪金或者镀2-3μm的锡。
3.电镀的连续性和稳定性
01
电镀速度快、效率高
采用高速镀液，可以在高电流密度下进行电镀，如高速镀镍，一般控制在10-20ASD，最高可达30ASD。电镀线的电镀速度一般可达3-4m/min，有的产品甚至可以达到6m/min。
02
自动化程度高，产品质量稳定
由于自动化程度高，大大提高了生产效率，大大减少了人为因素对产品质量的影响，可以24小时连续生产，如深圳市长盈精密科技有限公司目前有6条以上电镀自动线，每班仅需20名左右操作人员。
03
适合各类电镀区域控制要求
它可以完全镀层，也可以部分镀层。
04
满足环境控制要求
废水量小：广泛采用逆流冲洗技术，废水量少，甚至可以实现零排放；现场环境控制良好，全密封，废气抽出车间外处理，车间内一般无跑、泡、滴、漏现象。
4.连续电镀设备介绍
01
连续电镀设备的基本结构
1连续自动电镀设备一般由两部分组成，即输送装置和电镀槽系统。
2电镀槽系统一般采用母子槽结构：将母槽内的化学溶液用泵输送到子槽，工件在槽内进行电镀和清洗，镀液由子槽流回母槽。如此循环往复，保证电镀过程的连续进行。
3、根据工件的要求不同，在分槽中采用各种类型的电镀位置（区域）控制机构，由此也派生出工厂中各种类型的连续电镀设备。
02
连续电镀设备的种类
根据工件类型可分为“卷对卷”和“片对片”两种类型；根据电镀位置控制方式不同可分为浸镀、轮镀、喷镀、点镀等类型。
电子连接器电镀需解决的5个问题
为了保证电子连接器电镀生产，必须采用快速电镀工艺，即在大电流密度(或高电位)下电镀，使镀层结晶细密，减少镀层中的针孔，提高镀层质量。
1、使阴极表面形成的扩散层厚度尽可能的薄，采用脉冲电流或者加强搅拌；
2 在不影响局部电镀位置精度的前提下，可将镀液以高速喷射到镀件表面（进行局部镀金或钯镍），可选择刷镀；对于外观比较简单的端子，必要时可选择点镀金，以达到节省成本的目的。
3.提高镀层基体的导电性能；
4减少镀件带出溶液的量，采取有效的回收措施，节省贵重金属。
六，结论
近年来，国内电子元件行业发展迅速，有望成为全球最大的电子元件生产基地。
因此国内市场对高速连续电镀的需求将逐渐增加，而电镀设备基本都是电镀生产厂家自己引进，消化吸收国外设备然后进行仿制。
因此国内电镀设备生产厂家有必要加大这方面的开发投入；目前各企业所采用的高速电镀剂及添加剂基本依靠进口，国内产品还存在较大的缺口，但价格差异也较大，开发高性能的高速电镀配套产品应具有很大的市场潜力；电子元器件连续电镀在国内还是一项比较新的技术，国内同行要加强技术交流，促进我国电子电镀技术水平的提高。