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  • 鎳厚均勻性實驗結果及分析
     
    發布時間:2010-7-22

        關於鎳厚均勻性的正交實驗結果亦示於表6 中。從R 值的比較可以看出,顯著性順序為:峰值電流密度(A),通斷比(B)和導通時間(C)。鎳厚極差值越低意味著此工序越有利,根據I,II,III 的數值可以確定優化參數為:A1,B1,C2。圖13,14,15 分別反映峰值電流密度,通斷比以及由圖13,14,15 可以看出:峰值電流密度影響對鎳厚均勻性的影響最大,隨著峰值電流密度提高,均勻性顯著下降;通斷比的影響次之,當通斷比為1 時鎳厚均勻性最低;導通時間影響最小。由此可見,均勻性的變化跟導通時間電鍍速度相關,導通時峰值電流密度越大,電鍍速度越快,電鍍均勻性越差。鎳厚分佈不均是電流密度在陰極表麵分佈不均的必然結果。反過來說,要使金屬在陰極上有均勻的分佈,就必須使電流在陰極上有均勻的分佈。但是必須注意,金屬在陰極上的均勻分佈程度與電流的分佈程度不一定完全一致,這是由於金屬在陰極上的沉積不僅與電流密度大小有關,而且也與電流效率有關。影響陰極上電流分佈狀況的主要因素有:幾何因素和電化學因素。幾何因素形成一次電流分佈,在板中突出部分,板邊或孔口,會形成尖端效應,造成板麵均勻性不佳或狗骨現象。高電流密度下這種狀況將會惡化。電化學因素主要影響陰極電流的二次分佈,極化的電壓跟外加的電壓極性相反,所以極化將會降低電流密度從而導致電鍍均勻性提高。

     
        峰值電流密度對鍍層均勻性的影響可分為兩個方麵:首先,峰值電流密度的增加將會導致電流密度的增加,從造成尖端效應加劇,使板麵的均勻性變差;其次,峰值電流的提升會加強電化學極化,從而導致均勻性變好。本實驗中,電流密度的增加對版麵均勻性的影響超過陰極極化的影響,從而導致隨著峰值電流密度的增加鎳的均勻性變差。


        圖16-圖25 分別示出生產線單板脈衝1-9 號樣品電鍍鎳厚分佈和直流3ASD 分佈圖,由圖可以看出,除了7 號樣品外,其他樣品鎳厚超出範圍主要集中在板的邊緣。由於生產過程中隻掛一塊板,陽極垂直分佈的麵積遠大於陰極麵積,這樣,就造成掛板的邊緣電力線集中,電流密度過大,沉積速度加快,於是,板材邊緣鎳厚超出範圍。相同的道理,掛板過少也會造成凸出部分電流密度集中加劇,從而惡化鎳厚均勻性。

     

       表7 給出生產線掛四塊板鎳厚均勻性的實驗結果,從表中可以看出,對鎳厚均勻性的最顯著影響因素是峰值電流密度,導通時間和通斷比的影響逐漸降低。仔細分析掛一塊板和掛四塊板的實驗結果,最明顯的差異在於:掛四塊板鎳厚均勻性的極差值顯著減少,並且各因素對鎳厚均勻性的差異顯著減少。由此可見,掛四塊板的鎳厚均勻性比掛單板的均勻性有顯著提高,從而允許在生產中採用較高的電流密度(6 甚至9ASD)進行生產,這樣,一方麵提高了生產效率,同時降低了反光度。從影響電鍍鎳厚均勻性的因素分析,由於掛四塊板的陰極麵積基本和陽極麵積相等,這樣就大大減少邊緣效應,從而提高了電鍍鎳的厚度均勻性。在生產線實驗中,無論掛板數量,影響鎳厚均勻性的顯著性因素都是峰值電流密度。兩組實驗中都反映了導通時間和通斷比對鎳厚均勻性的影響很小,由此可見,在生產上考慮鎳厚均勻性的控製主要考慮峰值電流密度,以及陰陽極形狀和麵積(包括圖形本身的特點)就可以了。

     

     小結

        影響電鍍鎳厚度均勻性主要陰陽極形狀,麵積以及峰值電流密度相關。掛單板的鎳厚均勻性不合格主要由於陽極麵積過大,邊緣效應過強造成,鎳厚過高的部位集中在板的邊緣;掛四塊板麵積和陽極麵積相當,因此大幅度提高了鎳厚均勻性,在高電流密度的條件下(6ASD左右)能夠生產合格的產品。

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