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电镀金工艺

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电镀金工艺

金的相关参数;

高电阻系数2.,具有良好的化学稳定性和焊接性，抗腐蚀性0.05-0.06微米，1-5微米硬金（铁钴镍合金等）

一．金镀层的特点

高导电性

低接触电阻

良好的焊接性能

优良的延展性

耐蚀性

耐磨性

抗变性能

优良反射性能红外线

合金耐磨性能

优良打线或键合性能

镀层最厚1mm，最薄1微英寸；

二．镀金历史，分类和应用

电镀金技术由1840年Elkingtons发明了氰化镀金专利，开创了镀金技术先河。镀金技术不仅有效利用了金的特性，而且把金用到需要的关键部位，是一项节金新工艺，经济效益极高，有广泛的实用价值；在装饰性电镀和电子工业中应用广泛；装饰性镀金是应用最早，最广泛和耗尽量最多的镀金应用，装饰性镀金多为纯金镀层，纯金镀层硬度低，耐磨性差，同时彩单一，达不到丰富多彩的泽效果。根据彩的要求，产生了金合金电镀：如金铜，金银，金钯，金镍，金钴，金铬，金铋等；有效的改善了镀层的光泽和彩，同时也大大提高了镀层的硬度和耐磨性；

电镀金分为电镀厚金，闪镀金和镀金，装饰镀金要求：金层表面镜面光亮，彩丰富，抗变能力和抗化学腐蚀能力，适当的硬度，耐磨性和良好的变形能力；工业电镀的应用主要是作为电接触材料，金得到广泛应用，同时也认识到二元或者三元或者多元金合金镀层具有作为电接触材料最合适的性能。在不影响导电性和焊接性的前提下，多数选择镀金合金如金钴，金镍，金钯，金铜镍，金钴钼等和金基复合材料如金碳化钨等，具有良好的导电性，耐磨性和耐电蚀性。

电子元器件对镀金和金合金或复合性镀层的要求：优良的导电性；低接触电阻，优良的键合能力和焊接性能，高的硬度和耐磨性，良好的抗变能力和抗腐蚀性，长期储存不影响质量外观等；镀金层的缺陷问题：结合力，亮度，孔隙率，镀瘤，斑点，污点，变，褐斑等；在寒流大气层中易腐蚀变；基体金属容易扩散到镀金层，所以在基体金属和镀金层之间设置一个阻挡层如镍层，防止铜金相互扩散。线路板电镀镍金或者化学镍金即是此种原因。

三．线路板镀金

线路板一般是选择性局部镀金；一般采用低酸性镀金技术，采用氰化亚金钾的一价金离子电沉积，因为一价金的优良的电沉积效率；低镀金毒液里一定要含有一定量的游离。在酸性一价金电镀中，容易通过阳极氧化形成三价金，因此需要加入温和还原剂，降低或减少甚至要阻碍镀液中三价金离子形成。镀液中可以添加硫酸，磷酸，柠檬酸，氨基酸，胺等。

软金就是水金，也就是纯金镀层；24K,闪镀金；2-3微英寸，镀液中0.8-1.2克/升金含量；

硬金即金合金，主要是钴镍等，含量一般在0.1-0.5%，镀液中金浓度一般在4克/升以上；高速插头镀金6-10克/升；

局部镀厚金：镍层厚3-5微米，金层厚0.5 0.75 1.5微米

线路板中插头镀金一般采用电镀金合金工艺，多是金钴或者金镍合金，在弱酸性镀液中，Ni/Ni2+=0.250,Co/Co+2=-0.277v,（合金共沉积条件-共沉积）异常共析

镀金液的组成：

1．金盐-氰化亚金钾

2．导电盐，缓冲剂：如，有机酸盐，无机酸盐等，

柠檬酸和柠檬酸钾（含有多个-OH基可以通过配位作用与HCN形成氢键） (PH4-6)

磷酸盐（磷酸二氢钾和磷酸氢二钾）酸碱中性范围较宽；

a.镀层光滑；

b.晶粒细化，提高镀液过电位；

c.提高镀液PH值缓冲能力；

3．配合剂：EDTA,NTA,1,2-2二胺等，氨和乙二胺，亚硝酸，溴氯离子等，稳定镀液，晶粒细化；

4．金属光泽剂：砷，铋，硒，锑和铁钴镍等；促进金的均匀催化成核；过度金属钴在酸性镀金液中形成氰化亚金钴钾复合物，可以提高镀层光亮度，提高镀液PH值，温度等，可能会降低镀层亮度；

5．有机光泽剂：聚乙烯亚胺，高分子量聚胺，芳香族化合物等；可以在双电层内选择性吸附，提高极化，改善沉积，产生整平和光亮效果：

a.提高镀层光亮度

b.扩大光亮电流密度范围；

c.加快沉积速率或提高电流效率；

烟酸，烟酰胺，吡啶，甲基吡啶，3-氨基吡啶，2，3-二氨基吡啶，2，3-二（2-吡啶基）吡嗪，3-（3-吡啶基）丙烯酸，3-（4-米唑磺丙基）-吡啶甜菜碱，1-（3-磺丙基-异喹啉甜菜碱等；

羟基亚乙基二膦酸（HEDP）氨基三亚甲基膦酸ATMP,乙二胺四甲基膦酸EDTMP等是优良的络合剂；有机多膦酸的使用浓度80-250克/升

a.优良的导电盐；

b.PH值缓冲剂

c.降低镀液成分对基材的攻击；

d.阻止金与一般金属杂质如铜镍钴铁铅发生共沉积；

e.在阳极氧化作用下稳定；

表面活性剂

合金金属：铁钴镍银铬铜锡等，镀液加入钴镍和特殊有机添加剂，有如下作用：

a.有效降低镀液里的金浓度；

b.提高镀液分散能力或者有效改善度层厚度分布；

c.扩大工作电流密度范围，如3-（3-吡啶）丙烯酸，最高光亮电流密度1.0-4.3ASD；

d.添加剂十分稳定，不与阳极发生反应形成阳极膜或者被阳极分解；

e.添加剂可以分析；

烷基或者芳香基磺酸有如下作用：

a.扩大光亮电流密度范围

b.提高电流效率，加快沉积速率；如吡啶基丙烯酸3克/升，3ASD电流效率48%，沉积速率0.98微米/分钟

弱酸性镀金液特点：

导电盐：柠檬酸/柠檬酸钾；氨基磺酸，酒石酸，草酸，有机磷酸；磷酸钾盐，镀液比重一般控制在12-20之间；

PH值：3-5

镀金液相关工艺条件

	PH值	镀层	温度	电流密度
1	4.5-5.5	钴或镍合金	40-50	1.0ASD
2	5.5-8.0	高纯金	45-65	0.5ASD

氰络合物特别稳定的原因：

双齿配位体CN-出现在阳极膜上，形成Ơ键，反馈π键,d-pπ键，金属离子M-C双键特性

合金金属：钴镍铟锡

镀液特点：

1．不含自由氰基；

2．可用于钴镍合金电镀；

3．镀层光亮硬度好；

4．容易控制；

5．适合较低温度下电镀；

氰化亚金价在PH=3时十分稳定，弱的有机酸如柠檬酸可以和亚金离子氢键结合

不同电镀效率下的金沉积速率：一般镀金液的电流效率在25%,0.158微米/分钟

阴极电流效率阴极电流密度	60%	70%	80%	90%	100%
0.1ASD	2.3微米/小时	2.7	3.0	3.4	3.8
0.2	4.5	5.3	6.1	6.8	7.6 凯膜过滤技术
0.3	6.8	8.0	不锈钢精密冲压 9.1	10.3	11.4
0.4	9.0	10.6	12.2	13.7	15.3
0.5	11.3	13.3	15.5	17.1	19.0
0.6	13.6	16.0	18.2	20.6	22.8
0.8	. 18.0	21.2	24.4	27.4	30.6
1.0	22.6	26.6	30.4	34.2	38.0

0.38 0.443 0.506 0.57 0.633微米/分钟

15.2uin 17. 72 uin 20. 24uin 22. 8uin 25. 32uin

镀金厚度一般在2-3个微英寸，1微米=40微英寸,所以一般镀金时间很短，在10-30秒之间，一般看到金黄厚度即达到1微英寸，厚金一般要求3-20微英寸；一般2克金盐可以做1-2平米，金补充量5克/100A.min

1．严格控制柠檬酸金镀液的PH值：PH值影响镀层的光泽；

PH值	>6	<0.35	3.5-4.5	4.5-5.8
镀层泽	无光泽	无光泽	光泽，带红	光泽金黄

2．镀液电流密度和温度

电流密度过高，镀层颜发红且镀层粗糙；

温度过低，电流密度过小，镀层颜浅，甚至为黄铜；

3．阳极采用钛网或者铂，如果采用不锈钢需要电解抛光，上述为不溶性阳极，需要定期补充金盐；

脉冲镀金

a.可以明显改善镀层质量和镀层厚度分布更均匀；

b.提高镀液电流效率和沉积速率；

激光镀金：

a.提高沉积速率

b.选择性精密电镀；

镀层耐磨性的主要影响因素：

a.应力大小；

b.镀层晶粒大小；

c.镀层抗张强度

d.镀层合金成分

e.表面有机物含量

合金应力：

银金合金	张应力	横方向
铜金合金	压应力	垂直方向
钯金合金	无应力	延展性最好

酸性镀金的耐磨性：

镍 2700次钴 1800次

钼<0.05%，金变浅；铀<10%，金变化：黄-粉红-淡黄-淡紫或者黑紫，耐磨性提高，金变化；合金成分可以导致接触电阻变化，合金老化，接触电阻升高；表面合金元素氧化物如钴200埃氧化钴；

镀液组分1： 2

磷酸氢二钾 30克/升柠檬酸钾 35克/升

碳酸钾 30克/升柠檬酸 25克/升

锑酸钾 6-16毫克/升磷酸二氢钾 30克/升

硫酸肼 6克/升

四．金层的褪除

褪金水1： 2

30克/升 trip-Au 10%

y字裤碳酸锂 2. 5克/升碳酸锂 25克/升

乙酸铅 2. 5克/升乙酸铅 25克/升

机械式温度表

黄染溢 5克/升黄染溢 50克/升

乐思褪金水

N浓缩褪金剂 0.1-0.5克/升

40-60克/升

温度 20-40度

褪金速度 27度1.5微米/分钟

间硝基苯磺酸钠 20克/升

50克/升

柠檬酸钠 50克/升 90-100度

硫酸 80%

盐酸 20% 60-70度加入少量硝酸即可；

5-10%

双氧水（30%）少量

五．镀金液污染及其影响

杂质	杂质含量	对镀金影响
铜	200ppm	镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能
铁	200ppm	镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能
锌	100ppm	镀液电流效率下降，影响镀层焊接性能
碳	------	以络合物形式夹杂在镀层中，影响耐磨性
铅	5ppm	镀层低电流区不光亮
有机物		镀层有黑条纹，结合力差