金手指镀金质量问题及措施
在接插件电镀中,由于接触对有着较高的电气性能要求,镀金工艺在接插件电镀中占有明显重要的地位.目前除部分的带料接插件采用选择性电镀金工艺外,其余大量的针孔散件的孔内镀金仍采用滚镀和振动镀来进行.近几年,接插件体积发展到越来越小型化,其针孔散件的孔内镀金质量问题日趋突出,用户对金层的质量要求也越来越高,一些用户对金层的外观质量甚至达到了十分挑剔的程度.为了保证接插件镀金层质量结合力这几类常见质量问题总是提高接插件镀金质量的关键.下面就这些质量问题产生的原因进行逐一分板提供大家探讨.
2镀金层质量问题的产生原因
2.1金层颜色不正常
接插件镀金层的颜色与正常的金层颜色不一致,或同一配套产品中不同零件的金层颜色出现差异,出现这种问题的原因是:
2.1.1镀金原材料杂质影响
当加入镀液的化学材料带进的杂质超过镀金液的忍受程度后会很快影响金层的颜色和亮度.如果是有机杂质影响会出现金层发暗和发花的现象,郝尔槽试片检查发暗和发花位置不固定.若是金属杂质干扰则会造成电流密度有效范围变窄,郝尔槽试验显示是试片电流密度低端不亮或是高端镀不亮低端镀不上.反映到镀件上是镀层发红甚至发黑,其孔内的颜色变化较明显.
2.1.1镀金电流密度过大
由于镀槽零件的总面积计算错误其数值大于实际表面积,使镀金电流量过大,或是采用振动电镀金时其振幅过小,这样槽中全部或部分镀件金镀层结晶粗糙,目视金层发红.
2.1.3镀金液老化
镀金液使用时间太长则镀液中杂质过度积累必然会造成金层颜色不正常.
2.1.4硬金镀层中合金含量发生变化
为了提高接插件的硬度和耐磨程度,接插件镀金一般采用镀硬金工艺.其中使用较多的是金钴合金和金镍合金.当镀液中的钴和镍的含量发生变化时会引起金镀层颜色改变.若是镀液中钴含量过高金层颜色会偏红;若是镀液中这镍含量过高金属颜色会变浅;若是镀液中这种变化过大而同一配套产品的不同零件又不在同一槽镀金时,这样就会出现提供给用户的同一批次产品金层颜色不相同的现象.
2.2孔内镀不上金
接插件的插针或插孔镀金工序完成后镀件外表面厚度达到或超过规定厚度值时,其焊线孔或插孔的内孔镀层很薄甚至无金层.
2.2.1镀金时镀件互相对插
为了保证接插件的插孔在插孔在插拔使用时具有一定弹性,在产品设计时大多数种类的插孔都有是在口部设计一道劈槽.在电镀过程中镀件不断翻动部份插孔就在开口处互相插在一起致使对插部位电力线互相屏敝造成孔内电镀困难.
2.2.2镀金时镀件首尾相接
有些种类的接插件其插针在设计时其针杆的外径尺寸略小于焊线孔的孔径尺寸,在电镀过程中部份插针就会形成首尾相接造成焊线孔内镀不进金.(见图示)以上两种现象在振动镀金时较容易发生.
2.2.3盲孔部位浓度较大超过电镀工艺深镀能力
由于在插孔的劈槽底部距孔底还有一段距离,这段距离客观上形成了一段盲孔.同样在插针和插孔的焊线孔里也有这样一段盲孔,它是提供导线焊接时的导向作用.当这些孔的孔径较小(往往低于1毫米甚至低于0.5毫米)而盲孔浓度超过孔径时镀液很难流进孔内,流进孔内的镀液又很难流出,所以孔内的金层质量很难保证.
2.2.4镀金阳极面积太小
当接插件体积较小时相对来说单槽镀件的总表面积就较大,这样在镀小型针孔件时如果单槽镀件较多.原来的阳极面积就显得不够.特别是当铂钛网使用时间过长铂损耗太多时,阳极的有效面积就会减少,这样就会影响镀金的深镀能力,镀件的孔内就会镀不进.
2.3镀层结合力差
在镀后检验接插件的镀层结合力时,有时会遇到部份插针的针端前部在折弯时或针孔件的焊线孔在压扁时镀层有起皮现象,有时在高温(2001小时)检测试验发现金层有极细小的鼓泡现象发生.
2.3.1镀前处理不彻底
对于小型针孔件来说,如果在机加工序完毕后不能立即采用三氯乙烯超声波除油清洗,那么接下来的常规镀前处理很难将孔内干涸的油污除净,这样孔内的镀层结合力就会大大降低.
2.3.2基体镀前活化不完全
在接插件基体材料中大量使用各类铜合金,这些铜合金中的铁铅锡铍等微量金属在一般的活化液中很难使其活化,如果不采用对应的酸将其活化,在进行电镀时,这些金属的氧化物跟镀层很难结合,于是就造成了镀层高温起泡的现象.
2.2.3镀液浓度偏低
在使用氨磺酸镍镀液镀镍时,当镍含量低于工艺范围时,小型针孔件的孔内镀层质量要受到影响.如果是预镀液的金含量过低,那么在镀金时孔内就有可能镀不上金,当镀件进入加厚金镀液时,孔内五金层的镀件孔内的镍层已钝化其结果是孔内的金层结合力自然就差.
2.3.4细长状插针电镀时未降低电流密度
在镀细长形状插针时,如果按通常使用遥电流密度电镀时,针尖部位的镀层会比针杆上厚许多,在放大镜下观察针尖有时会旦火柴头形状.(见图3)其头颈部的镀层即插针前端顶部靠后一点部位的金镀层检验结合力就不合格.这种现象在振动镀金时易出现.
2.3.5振动镀金振频调整不正确
采用振动电镀镀接插件时,如果在镀镍时振动频率调整不正确镀件跳动太快,易开成双层镍对镀层结合力影响甚大.
3解决质量问题的方法
3.1从产品设计开始消除影响电镀质量的因素
首先在接插件进行产品设计时就要考虑到对电镀工序可能带来的影响,尽量避免因设计考虑不当给电镀质量留下隐患.
3.1.1对一字形开口的插孔,采用在劈槽时先从口部边缘向口部中央斜向45度角开口,然后再顺着口部中央垂直向下进行.若是十字形开口的插孔,可以先将插孔收口使劈槽口部的链宽度小于插孔壁厚度,这样就可
减少和避免镀金时产生插孔互相对插现象.(见图4)
3.1.2设计时插针的针杆尺寸应始终略大于焊线孔孔尺寸或是延长焊线孔铣弧长度避免电镀时插针首尾相接.
3.1.3在盲孔部位的底部设计一横向通孔使电镀时镀液能在孔内顺利出入.(见图5)
3.2采用科学的电镀工艺管理方法
3.2.1加强对电镀质量控制,特别是对金盐的质量要重点关注.对使用的每一批金盐除了必须经过常规的理化检验外均要取样作郝尔槽试验,试验认定合格后再用于镀槽.
郝尔槽试验方法:取样品中金盐十二克,加入柠檬酸钾100克配制成1升镀液,加温至50℃调整PH5.4-5.8作]郝尔槽试验.正常结果为250毫升郝尔槽试验样片在0.SA电流电镀1分钟时光亮范围应在靠电流密度低端二分之一以上面积,整块试片上应是均匀的金黄色,否则应判定金盐不能正常使用.
3.2.2对每槽镀件的数量、表面积、总电流量在电镀前进行计算并作好记录，以便在出现质量问题后查找原因。
3.2.3根据镀金生产情况及时分析调整镀液，保证镀液成份在最佳期工艺范围，镀镍溶液每月至少应用活性炭处理。当镀金液使用到70个周期以上时应考虑重新配制新镀液，将旧镀液回收金后废弃。
3.2.4保证镀金时有足够的阳极面积，当电镀过程中使用的铂钛网上经常出现大量气泡而镀金久镀不上时应考虑更换新的铂钛阳极。
3.2.5对小型针孔件在镀前增加一道超声波除油清洗工序。
3.2.6对铍青铜接插件在镀前用1：1盐酸溶液煮沸10--30分钟,充分除净氧化物后再进入常规电镀工序.对于黄铜件应在镀镍前的活化液中加入一定量的氢氟酸或直接使用带氟化物的氟酸盐配制活化液,以保证基材铜合金中的微量金属活化.
3.3采用先进的电镀设备和先进的镀金工艺进行电镀
3.3.1在消除了产品设计的不利因素后,采用振动电镀设备进行接插件镀金镀层质量明显强于滚镀.
3.3.2(1)采用换向脉冲电镀电源作镀金电镀电源,其深孔件的内孔质量比直流电镀效果明显.(2)在使用这种PPR(Periodic Pulse Peverse)电源时,关键是正反向电流的大小比值,时间长短比值一定要选择好,否则体现不出最佳效果.(3)目前宝迪公司提供的电镀生产线上大多配置了这种电源,我厂使用该公司的振动电镀自动线用于接插件镀金,我厂使用该公司的振动电镀自动线用于接插件镀金,镀层质量效果有明显增长.
3.3.3目前国内已有许多家公司提供专利型的电镀金工艺,象希普励公司、安格凯隆公司和乐思公司的镀金工艺用于接插件镀金镀层质量比较稳定。另外我国许多老一辈的电镀工作都他们利用自己丰富的电镀经验在国外先进镀金配方基础上研制出了一些更加具有实用价值的镀金工艺。建议国内的用户在认同使用效果后不妨俦使用他们的镀金工艺。