PCBめっきに対するニッケルめっき液成分の影響

PCB メーカー、PCB 設計者、および PCBA 処理業者が、PCB ニッケルめっき浴におけるコンポーネントの役割を説明します

機能と特徴

ニッケルめっきは、PCB (英語で printed circuit board の略) で、貴金属および卑金属の基板コーティングとして、また一部の片面プリント回路基板の表面層として使用されます。スイッチ接点、接点部品、プラグの金など、重い負荷がかかる表面の場合、ニッケルを金の下地コーティングとして使用できます。これにより、耐摩耗性が大幅に向上します。バリア層として使用すると、ニッケルは銅と他の金属間の拡散を効果的に防ぐことができます。ダムニッケル/金複合コーティングは、耐エッチング金属コーティングとしてよく使用され、熱間圧接およびろう付けの要件を満たすことができます。アンモニア含有エッチング液のエッチング防止コーティングとして使用できるのはニッケルのみであり、熱間圧接なしで光輝コーティングが必要な PCB は、通常、滑らかなニッケル/金でコーティングされます。ニッケルコーティングの厚さは一般に2.5ミクロン以上で、通常は4～5ミクロンです。

PCB 上の低応力ニッケルの堆積層は、通常、修正ワットニッケルめっき溶液と、応力低減添加剤を含むいくつかのスルファミンニッケルめっき溶液を使用して準備されます。

PCB ニッケルめっきには光沢のあるニッケルとダムニッケル (低応力ニッケルまたは半光沢ニッケルとも呼ばれます) が含まれているとよく言われますが、これには通常、コーティングが均一で細かく、多孔性が低く、応力が低く、延性が良好である必要があります。

2. スルファミン酸ニッケル

スルファミン酸ニッケルは、メタライズドホール電気メッキおよびプリントプラグコンタクトシートの基板コーティングとして広く使用されています。得られた堆積層は、内部応力が低く、硬度が高く、延性に優れています。めっき液に応力除去剤を加えると、皮膜にわずかな応力がかかります。さまざまな配合のさまざまなスルファメートめっき液があります。典型的なスルファミン酸ニッケルめっき溶液の配合を下の表に示します。スルファミン酸ニッケルは、応力が低いため広く使用されていますが、安定性が悪く、コストが比較的高くなります。

Printed Circuit Board

3. 変性ワットニッケル（硫化ニッケル）

修正されたワットニッケル式では、硫酸ニッケルに臭化ニッケルまたは塩化ニッケルを加えて使用します。内部応力のため、臭化ニッケルが主に使用されます。内部応力が少なく、延性に優れた半光沢コーティングを生成できます。また、この種のコーティングは、その後の電気めっきの活性化が容易で、コストも比較的低くなります。

4. めっき液の各成分の機能：

主な塩スルファミン酸ニッケルと硫酸ニッケルがニッケル浴の主な塩です。ニッケル塩は、主にニッケルめっきに必要なニッケル金属イオンを供給するために使用され、導電性塩の役割も果たします。ニッケルめっき液の濃度は業者によって微妙に異なり、ニッケル塩の許容量も大きく異なります。ニッケル塩含有量が高いため、高いカソード電流密度を使用でき、堆積速度が速いです。高速厚付けニッケルめっきに一般的に使用されています。ただし、濃度が高すぎると、カソード分極が低下し、分散能力が低下し、浴の損失が大きくなります。ニッケル塩の含有量が少ないため、析出速度は遅くなりますが、分散性が良く、結晶の細かい光沢被膜が得られます。

緩衝ホウ酸は、ニッケルめっき液のpHを一定範囲に保つための緩衝剤として使用されます。ニッケルメッキ溶液のpH値が低すぎると、カソード電流効率が低下することが実践で証明されています。 PH 値が高すぎると、H2 の連続的な沈殿により、カソード表面近くの液体層の PH 値が急速に増加し、Ni (OH) 2 コロイドが形成されます。コーティング中のＮｉ（ＯＨ）２の包含は、コーティングの脆性を増加させる。同時に、電極表面に Ni (OH) 2 コロイドが吸着すると、電極表面に水素気泡が保持され、コーティングの空隙率が増加します。ホウ酸はPHを緩衝するだけでなく、カソード分極を改善することもできるため、浴の性能が向上し、高電流密度下での「焦げ付き」現象が減少します。ホウ酸の存在は、コーティングの機械的特性の改善にも役立ちます。

陽極活性剤 - 可溶性陽極は、不溶性陽極を使用する硫酸塩タイプのニッケルメッキ溶液を除いて、他のタイプのニッケルメッキプロセスに使用されます。ニッケル陽極は、帯電プロセス中に簡単に不動態化されます。陽極の正常な溶解を確保するために、一定量の陽極活性化剤がメッキ溶液に添加されます。 CI塩化物イオンが最良のニッケル陽極活性剤であることが分かった。塩化ニッケルを含むニッケルめっき浴では、塩化ニッケルは、主塩および導電性塩であることに加えて、陽極活性剤として機能します。塩化ニッケルを含まないニッケルめっき液または塩化ニッケル含有量の少ないニッケルめっき液には、実際の条件に応じて一定量の塩化ナトリウムを添加する必要があります。臭化ニッケルまたは塩化ニッケルは、コーティングの内部応力を維持し、コーティングに半光沢の外観を与えるための応力除去剤としてもよく使用されます。

添加剤 - 添加剤の主成分は応力緩和剤です。応力緩和剤の添加により、メッキ溶液のカソード分極が改善され、コーティングの内部応力が減少します。応力緩和剤の濃度の変化により、コーティングの内部応力を引張応力から圧縮応力に変化させることができます。一般的な添加剤には、ナフタレンスルホン酸、p-トルエンスルホンアミド、サッカリンなどがあります。応力除去剤なしのニッケルコーティングと比較して、応力除去剤をめっき液に添加したニッケルコーティングは、均一で細かく、半光沢になります。一般的に、応力緩和剤はアンペアアワーに応じて添加されます (特殊な添加剤の現在の一般的な組み合わせには、ピンホール防止剤などがあります)。

カソードでの湿潤剤の水素発生は、電気めっき中に避けられません。水素の発生は、カソード電流効率を低下させるだけでなく、電極表面に水素気泡が保持されるため、コーティングにピンホールを引き起こします。ニッケルメッキ層の気孔率は比較的高い。ピンホールを低減または防止するために、ドデシル硫酸ナトリウム、ジエチルヘキシル硫酸ナトリウム、n-オクチル硫酸ナトリウムなどの少量の湿潤剤をめっき液に添加する必要があります。これは陰イオン性界面活性剤であり、陰極表面に吸着することができ、電極と溶液の間の界面張力を低下させ、電極上の水素気泡のぬれ接触角を減少させます。したがって、気泡は電極表面から容易に離れ、防止します。またはコーティングのピンホールの発生を減らします。 PCB メーカー、PCB 設計者、および PCBA 処理業者が、PCB ニッケルめっき浴におけるコンポーネントの役割を説明しています。