在连续电镀业界的镀层检验,一般包括外观检查,膜厚测试,附着能力测试,焊锡能力测试,以及抗腐蚀能力测试,抗老化能力测试,至于电接触阻抗的测试就比较少的厂家有测试。
1.外观检查:一般厂家在检查外观比较多使用目视法,较严格则会使用4倍或10倍放大镜检查(在许多国际标准规范也是如此,如ASTM)。通常本人建议作业人员先用目视法检查,一旦看到有疑虑的外观时,再使用放大镜观察。而技术人员则建议必须以50~倍来检查(倍数越高,外观瑕恣越多),甚至分析原因时还得借助倍以上的显微镜。在电镀层的外观判定标准,一般并无一定的规范,都需要由买卖双方协议。当然表面完全没有瑕恣最好,但这是高难度,不过一般人们对色泽均匀这个定义比较能达成共识(少数会比较要求色泽很亮,那是行外人),因此根据多年的经验汇整以下经常发生的一些外观异常,供参考:
(1)色泽不均,深浅色,异色(如变黑,发红,发黄,白雾等)
(2)光泽度不均匀,明亮度不一,暗淡粗糙。
(3)沾附异物(如水分,毛屑,土灰,油污,结晶物,纤维等)。
(4)不平滑,有凹洞,针孔,颗粒物等。
(5)压伤,刮伤,磨痕,刮歪等各种变形现象及镀件受损情形。
(6)电镀位置不齐,不足,过多,过宽等。
(7)裸漏底层金属现象。
(8)有起泡,剥落,掉金属屑等。
2.膜厚测试:镀层膜厚测试方法有显微镜测试法,电解测试法,X光荧光测试法,B射线测试法,涡流测试法,滴下测试法等。其中以显微镜测试法最为正确,不过需要时间,设备,技术等支援,不适合检验用,一般用来做分析,研究之用。现在大部分都使用X光荧光测试法,因为准确度高,速度快(几十秒)。其他的方法几乎已经没有人使用了。目前业界使用X-RAY荧光膜厚仪的厂牌有德国的FISCHER,美国的CMI,日本的SEIKO,其测试原理与方法大同小异,但由于厂牌不同,多少会有少许误差,只要使用标准片作好检量线,作好定位工作,作好底材修正,即可将误差降低到最小。不要小看这三项工作,因为他可能让你的过去平白无故净损失膜厚成本10%以上。
3.附着能力测试:或称为密着性测试,方法有弯曲法,胶带法,急冷法,切割法,滚压法,刮磨法等。在端子电镀一般使用弯曲法最多,或是胶带法,二者并用最好。弯曲法比较胶带法严格,有很多场合胶带法是无法测试镀层的附着力。若使用胶带法必须注意一定要使用与ScotchcellophanetapeNo.同等粘性胶带(赛路凡胶),否则会失去测试效果。以下提供弯曲胶带并用法作为参考:
(1)先用折弯器将端子弯曲到90度以上,观察弯曲面是否有镀层起皮,剥落等现象。
(2)再将端子折回原来水平角度,观察弯曲面是否有镀层起皮,剥落等现象。
(3)然后再使用规定粘性胶带紧牢地粘贴在已折弯过的端子表面,并以垂直方向迅速撕开胶带,观察胶带上有无剥落金属皮膜。
(4)若目视无法观察清楚,可使用50倍放大镜观察。
4.焊锡能力测试:一般端子镀锡铅或镀金才有在测试焊锡性,而且测试部位为端子将来要焊锡接在机板上或CABLE线上的部位,通常称之为soldertail。使用的方法有两种,一种为最常用的焊锡法来检查吃锡是否平滑饱满,依照一般的国际规范吃锡面积至少要超过95%以上方为合格。另一种方法为使用焊锡性测定器,其方法也是利用沾锡时,在规定时间下端子表面吃锡作用力来判定焊锡能力,该方法数据化,所以比起前者算是比较准确,但仪器较昂贵。另外目前有些厂家会先对端子做过老化实验后(水蒸气老化,高温烘烤老化),再测试焊锡能力。锡炉内的焊剂规定使用60/40或63/37锡铅比的无助焊剂的金属,而且锡炉内是需要定期检验其不纯物,因为不纯物会影响吃锡效果,切记。
5.抗腐蚀能力测试:下表为常用的腐蚀试验方法。
镀层种类硝酸蒸汽二氧化硫蒸汽盐水喷雾硫化氢蒸汽水蒸气老化
镍××√×√
金厚金√√√√
钯镍×√√√√
锡铅××全面镀×√
说明:√为适用,×为不适用
(1)硝酸蒸汽腐蚀实验是测试厚金(25μ``以上)镀层的封孔能力,硝酸浓度为70±1%,温度23±3℃,湿度60%,时间为60分钟。实验后镀层表面不可有深兰色,黑色腐蚀点及镀层破裂。
(2)二氧化硫蒸汽腐蚀实验是测试厚金及钯镍镀层的封孔能力,根据ATT钯镍实验时间为30分钟,根据ASTM厚金(30μ``以上)实验时间为23±1小时。实验后镀层表面不可有有深兰色,黑色腐蚀点及镀层破裂。
(3)盐水喷雾实验是测试薄金,镀镍层的封孔能力及锡铅抗蚀能力,氯化钠浓度为5%,实验温度为35℃,实验时间有24小时,48小时,72小时等。实验后镀层表面不可有绿色,白色腐蚀点,及锡铅层变黑现象。
(4)硫化氢蒸汽腐蚀实验是测试金镀层的封孔能力,实验时间为2小时(不详),实验后镀层表面不可有绿色,白色腐蚀点。
(5)水蒸气老化实验是测试金镀层的封孔能力,实验时间为8小时,16小时。实验后镀层表面不可有白色腐蚀点。
目前业界使用最多为盐水喷雾实验和水蒸气老化实验。
5.抗老化能力实验:目前做老化实验用途,除了观察表面是否变色,是否有腐蚀斑点外,在老化实验后,会再拿去测试焊锡能力,或测试接触阻抗是否增加。所以通常在做老化实验有水蒸气老化实验和高温烘烤老化实验。
(1)水蒸气老化实验是利用沸腾的纯水来蒸烤镀层,实验时间为8小时和16小时。
(2)高温烘烤老化实验是利用IR高温烘烤箱来烘烤镀层,条件如下表:
镀层温度时间后续实验
金±5℃30分钟阻抗测试
锡铅±5℃60分钟焊锡测试
由于各种试验甚多,无法于此一一介绍,若想进一步了解,可以从各种国际标准去摘录,一般在ISO,ASTM,MIL,JIS,CNS等都有完整收录,规范内容也大同小异。建议可以去购买一本ASTMVOLNUME2.05,所有电镀工程,镀层测试标准都收录在里面。(陶式出版社代理)。以下提供一些经常在使用的实验方法与其内容,给电镀从业者参考。
(1)镀层外观检验范例。
(2)密着能力实验范例。
(3)焊锡能力实验范例。
(4)硝酸蒸汽腐蚀实验范例。
(5)二氧化硫腐蚀实验范例。
(6)盐水喷雾腐蚀实验范例。
(1)镀层外观检验范例
一.目的:在规范电镀成品外观检验的方法和判定的标准
二.检验仪器:1.肉眼。
2.20倍放大镜。
三.检验步骤:
1.取样品放在深色背景下,用标准白色光源以垂直方向照射。
2.在45度方向距样品一定的目视距离检查(如图)
3.若在目视下无法判定外观不良属何种不良现象时,可以20倍放大镜观察了解。
四.判定方法:
(1)色泽均匀,不可有深浅色,异色(如变黑,发红,发黄,白雾等)的现象。
(2)光泽度均匀,不可有明亮度不一,暗淡粗糙的现象。
(3)不可沾有任何异物(如毛屑,土灰,油污,结晶物,纤维等)。
(4)平滑性好,不可有凹洞,颗粒物等。
(5)不可有压伤,刮伤,磨痕,刮歪等各种变形现象及镀件受损情形。
(6)电镀位置不可有不齐,不足,过多,过宽等现象。
(7)不可有裸漏底层金属现象。
(8)镀层不可有起泡,剥落等密着不良情形。
(9)必须干燥,不可沾有水分。
五.参考资料:1.CNS-
(2)密着能力实验范例。
1.折弯实验法:
以1.2~4.0mm的折弯器或相当于试样厚度的弯曲半径,将试样弯曲至90度以上,在以50倍放大镜观察弯曲部分的外表面,若无剥离,起皮等现象,即判定为合格。
2.胶带试验法:
使用ScotchcellophanetapeNo.或其他同等粘性的胶带贴试样表面,粘贴后以垂直方向迅速撕开,并以目视观察胶带上有无剥离金属,若无任何镀层剥离现象,即判定为合格。
3.急冷试验法:
将试样在规定温度下(如下表),加热30分钟,然后急速冷却于水中(室温)后烘干,以50倍放大镜观察,若无起泡,剥离等现象,即判定为合格。
Substrate/coatingNiSn/PbAuPd
CuCualloy℃℃℃℃
4.绕折试验法:
以1mm圆棒对试样做度绕折四圈以上,绕折的速度,力量需一致,在以50倍放大镜观察,若无剥离,起皮等现象,即判定为合格。
5.参考资料:1.ASTMB.CNS.ISO
(3)焊锡能力实验范例。
1.目的:
在测试电镀镀层的焊锡能力。
2.试剂:
1.25%(W/W)松香酒精助剂.
2.60/40锡铅焊锡剂.
3.仪器:
1.锡炉(℃温控系统)
2.恒速机械臂。
3.液体比重计。
4.20倍放大镜。
5.记时器。
6.刮勺
4.试验步骤:
1.试验前先将锡炉预热至℃或规定温度。
2.若样品需作老化处理,必须先将老化后的样品以热风干燥(温度不可超过℃)。
3.将样品需要焊锡的部分浸入助焊剂中5到10秒。
4.样品从助焊剂取出10到60秒,浸入锡炉5秒左右(沾锡前需确定锡炉的温度无误及锡面无氧化渣),样品浸入的深度必须覆盖到测试部位。
5.待样品冷却后用干净的异丙醇清洗残留助焊剂。
5.注意事项:
1.做此试验必须在通风良好处,并戴手套,面具以防水蒸气及锡铅焊剂烫伤。
2.锡炉内至少容纳2磅以上的锡铅焊剂,并且定期分析焊剂中的不纯物,若不纯物含量超过表一所示的值时应立即更换焊剂。
3.助焊剂比重必须维持在0.±0.g/cm3(25℃时测试),不用时必须密封。
4.样品必须干净,不可沾有异物,水分,也不可用手触摸。
5.样品浸入和取出锡炉的速度需为2.54±0.63cm/sec。
6.端子掉入锡炉内一定要取出,避免造成污染。
6.判定方法:
1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。
2.若95%以上的面积有沾锡,且无不平整,针孔,破损情形时即判定为合格。
7.老化处理:
1.注入纯水于老化槽,液位高需要有5.08cm,并加热到沸腾。
2.将样品悬挂于试样架上,样品需离液面在3.81~6.35cm处,并开启补充水(补充水流速需与水蒸发速度相等)。
3.盖上7/8的面积,其余面积为让水蒸气散遗之用,开始记时到所规定的时间。
4.处理时间一到立即取出样品并干燥。
8.参考资料:1.ASTMB-.MIL-STDF-E
Cu0.-0.Cd0.-0.
Au0.-0.In-----------
Ag0.-0.Fe0.-0.
Al0.-0.Ni0.-0.
As0.-0.Zn0.-0.
Bi0.-0.Cu+Au0.-0.
(4)硝酸蒸汽腐蚀实验范例。
一.目的:利用硝酸蒸气腐蚀来测试金镀层的封孔性好坏
二.试剂:1.硝酸(浓度69-71%,比重1.-1.)
三.仪器:1.烘箱(℃温控系统)
2.恒温恒湿仪.
3.试验箱(容积9-12L,液面面积大于25平方厘米.
4.20倍放大镜。
四.检验步骤:
1.样品以酒精或其他溶剂完全洗干净并吹干后,用20倍放大镜观察,确定无杂质沾附,若仍有杂质则重复清洗到干净为止。
2取硝酸ml倒入试验箱底部,立刻盖上盖子。
3.30±5分钟后,将步骤1的样品放入试验箱内,立刻盖上盖子,以免蒸汽逸失过多。
4.将整个试验箱置于恒温恒湿仪或者在温度为23±3℃,湿度60%以下的环境下。
5.60±5分钟后,取出样品放入烘箱±5℃烘烤30±5分钟。
6.自烘箱取出样品,放大10倍观察其腐蚀情形。
五.注意事项:
(1)作此实验必须在通风良好处,并戴手套,面具以防止硝酸蒸汽伤及皮肤。
(2)样品必须使用耐硝酸蒸汽的材料做支撑架。
(3)样品与试验箱壁距离至少25mm,与其他样品的间距至少20mm,与液面距离75mm,样品
长度至少13mm。
(4)金电镀层厚度至少需在25μ``以上才可以作此实验(如下)。
(5)试验箱必须为密封,以防止硝酸蒸汽外泄,可抹上凡士林。
金厚度(μin)--
暴露于硝酸蒸汽中的时间(min)-----60±±5
六.判定方法
1.试验后的样品在20倍放大镜下观察。
2.若无深兰色,黑色腐蚀点或镀层破裂,即判定为合格。
PS:
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