電子電鍍技術(shù)分析概述

1、 . . 8/8 . . 電子電鍍技術(shù)分析概述 日期：電子電鍍技術(shù)概況摘要：根據(jù)電子電鍍在電子工業(yè)中的應(yīng)用情況，分別對電子產(chǎn)品裝飾性電鍍、印制板電鍍、釬焊性電鍍、電子器件電鍍、化學(xué)鍍與置換鍍等扼要地做了介紹。并預(yù)測作為環(huán)保和節(jié)約資源型的鍍種，化學(xué)鍍和化學(xué)置換受到更多的關(guān)注。關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品 印制板 電鍍 化學(xué)鍍1 前言以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通訊技術(shù)為代表的現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，可以說是日新月異。不僅是新產(chǎn)品層出不窮，而且其總量的增長也非常驚人。據(jù)我國信息產(chǎn)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2004年，全國電子信息產(chǎn)業(yè)（主要是制造業(yè)和軟件業(yè)）工業(yè)總產(chǎn)值超過萬億元人民幣。其中，移動通信手機(jī)產(chǎn)量達(dá)萬部，數(shù)字程控交換機(jī)萬線，數(shù)字移

2、動交換機(jī)萬線，微型計(jì)算機(jī)萬臺，彩色電視機(jī)萬部，集成電路億塊，電子元器件億只，產(chǎn)品出口額達(dá)到億美元。 所有這些產(chǎn)品都離不開表面技術(shù)，而電子電鍍則在電子產(chǎn)品的表面處理技術(shù)中占有很大比重。更為重要的是，電子電鍍在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，絕不僅僅只是表面裝飾的作用。電鍍對于有些電子產(chǎn)品來說，是其制造工藝之一，直接影響到電子產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。因此，電子電鍍工藝和產(chǎn)品的技術(shù)含量，在所有電鍍技術(shù)中是最高的。關(guān)注電子電鍍的技術(shù)發(fā)展情況和行業(yè)動向，是電鍍界共同關(guān)心的問題。本文根據(jù)所收集到的相關(guān)信息，對我國電子電鍍的概況加以介紹。2 電鍍在電子工業(yè)中的應(yīng)用與現(xiàn)狀電鍍在電子工業(yè)中的應(yīng)用，有著不同于其它行業(yè)的特點(diǎn)，這就是除

3、了裝飾、防護(hù)性要求以外，更多的是功能性方面的要求，有些電鍍過程實(shí)際上是產(chǎn)品制造過程中的加工工藝，不可或缺。因此，電子電鍍涉與的鍍種多，工藝流程較長，工藝要求很高，從而形成了一個(gè)專門的電鍍領(lǐng)域。以下分類將電鍍在電子工業(yè)中的應(yīng)用加以介紹。2.1 電子產(chǎn)品的裝飾性電鍍、塑料電鍍電子產(chǎn)品的外裝金屬件絕大部分是需要進(jìn)行裝飾性電鍍的，主流的鍍種曾經(jīng)是裝飾性鍍鉻，或鍍仿金，其后發(fā)展為亞光鍍銅、鎳、鉻或槍色等各種裝飾合金。其中在上世紀(jì)七、八十年代，電子產(chǎn)品的外裝件量采用塑料電鍍技術(shù)，使塑料電鍍在我國得以普與。這又涉與到非金屬表面金屬化技術(shù)、化學(xué)鍍技術(shù)等。并且促進(jìn)了可電鍍塑料的開發(fā)和與塑料電鍍有關(guān)的一系列技術(shù)的

4、開發(fā)。塑料電鍍的成功，在一定程度上得益于后面要介紹到的印制板孔金屬化技術(shù)。這就是膠體鈀一步活化法的引入，大大提高了塑料電鍍的效率和工藝的穩(wěn)定性，雖然現(xiàn)在已經(jīng)有直接鍍技術(shù)用于塑料電鍍，但不少企業(yè)仍然采用膠體鈀活化工藝，只不過由于表面活性劑技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的活化鈀濃度已經(jīng)大大降低，由原來的1g/L 檔攪訟衷詰?.1g/L，使成本大為下降。鍍鉻由于環(huán)保的原因?qū)艿絿?yán)格的限制，在近幾年很可能退出裝飾性電鍍的歷史舞臺。取代它的會是各種代鉻鍍層，主要是錫合金鍍層，三價(jià)鍍鉻作為一個(gè)過渡性鍍種，也將會流行起來。由于電子產(chǎn)品的小型化和新產(chǎn)品推出周期的越來越短，電子產(chǎn)品越來越多地采用成型快的可塑性材料，比如塑料

5、、鋁合金、鎂合金等。這些材料上的電鍍和表面處理技術(shù)還有很大的發(fā)展空間。在電子產(chǎn)品裝飾性電鍍領(lǐng)域，我國的電鍍技術(shù)和相關(guān)原材料尚能滿足大部分產(chǎn)品的需要，這是我國電子電鍍化工產(chǎn)品能占一定份額的領(lǐng)域。2.2 印刷線路板電鍍、酸性鍍銅、孔金屬化技術(shù)印刷線路板是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中使用量最大的產(chǎn)品之一，也是電子電鍍應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。從最早出現(xiàn)的單面板，到雙面板，再到多層板，現(xiàn)在更是發(fā)展到數(shù)十層的線路板；從剛性板到撓性板，從紙合成板到纖維樹脂板到金屬板等。隨著電子產(chǎn)品的小型和輕量化，而又要求大功率化，印刷線路板技術(shù)還在發(fā)展當(dāng)中。所有這些印制板，目前都離不開電鍍技術(shù)，其中為了聯(lián)和圖形電鍍而應(yīng)用的孔金屬化技術(shù)和酸性

6、鍍銅技術(shù)，在電子電鍍中占有很大比重。統(tǒng)計(jì)顯示，在2000年我國的印刷線路板業(yè)的產(chǎn)值就達(dá)到了36.35億美元，占全球印刷線路板產(chǎn)品產(chǎn)值的8.7%，居世界第4位。由于酸性鍍銅在印刷線路板制作過程中用量很大，使與酸性鍍銅有關(guān)的材料消耗量也相應(yīng)增長。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，的印刷線路板廠家僅磷銅一種原料，年消耗量達(dá)10000噸左右。大型印制板企業(yè)年消耗磷銅400-600噸，中型企業(yè)消耗200-300噸。而酸性鍍銅必不可少的光亮劑在一年的消耗多達(dá)1000多噸。大型印制板企業(yè)的酸性鍍銅槽都在幾萬升，甚至上十萬升，這在其它電鍍業(yè)是不可想象的。目前酸性鍍銅技術(shù)還主要是在采用高分散能力和鍍層細(xì)致光亮的高效低消耗添加劑，還

7、有溶解性能好的磷銅陽極。技術(shù)上進(jìn)步明顯的是孔金屬化技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)采用直接鍍技術(shù)來取代以往的多流程活化和化學(xué)鍍工藝。熱風(fēng)整平是印制板制作過程中的一道重要工序，但是，由于加工過程溫度過高，新一代印制基板不適合這種工藝，對于多層小面積和極細(xì)微圖形，這種方式也是不適合的，而最主要的一個(gè)因素是環(huán)境污染嚴(yán)重，所以取代熱風(fēng)整平工藝勢在必行。而作為可替代的工藝，大多數(shù)是電鍍工藝：電鍍鎳/電鍍軟金，它主要用于金線鍵合（Gold Wire Bonding），但要求全線路要導(dǎo)通?；瘜W(xué)鍍鎳/置換鍍金（EN/IG），也稱化學(xué)鍍鎳金，它適于焊接和鋁線鍵合，因全程采用化學(xué)鍍，線路不必事先導(dǎo)通即可施鍍?；瘜W(xué)鍍鎳/置換鍍金/化

8、學(xué)鍍金，它適于焊接以與金線、鋁線的鍵合。置換鍍錫（IT），它是新興的工藝，鍍層十分平整，厚度只有1m，但焊接性能優(yōu)良，可通過155烘烤4小時(shí)與3次重熔，可完全取代HASL，但不適于鍵合。置換鍍銀（IS），這是最新最好的工藝。鍍層十分平整，厚度僅0.20.3m，可通過155烘烤4小時(shí)與3次重熔，同時(shí)適于鋁線鍵合，是一種價(jià)廉物美的取代HASL與化學(xué)鍍鎳金（EN/IG）的新技術(shù)。它特別適于高密度細(xì)線（“0.02”）和細(xì)孔印制板，如BGA、COB板的應(yīng)用。印制板制造在設(shè)備方面的進(jìn)步也是十分明顯的，現(xiàn)在開始流行水平自動電鍍線，一改以往將印制板垂直懸掛的做法，使電鍍的效率和質(zhì)量都有所提高。但是，印制線路板

9、電鍍化工原料的供應(yīng)幾乎完全是國外產(chǎn)品的天下，只有少量的低端產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)在使用國產(chǎn)品，并且可供選擇的廠商也不多。印制板電鍍化工原料被國外企業(yè)壟斷的原因是這個(gè)行業(yè)對原材料的要求高，生產(chǎn)流程長，且不允許任一工藝過程出錯(cuò)，否則損失較大，使供應(yīng)商承受較賠風(fēng)險(xiǎn)。國際上流行的印制板化工產(chǎn)品供應(yīng)商由于有多年的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)和成熟的技術(shù)產(chǎn)品，企業(yè)綜合素質(zhì)高過我國同行業(yè)企業(yè)，且大型印制板廠很多就是從海外牽入國的，供應(yīng)商跟進(jìn)服務(wù)，形成戰(zhàn)略同盟。這使得我國的供應(yīng)商進(jìn)入的機(jī)會很少。另外，由于體制的原因，我國電鍍的主流很長一個(gè)時(shí)期被定位在機(jī)械行業(yè)。而電子工業(yè)的國家主管部門多次變動，對電子電鍍的發(fā)展都帶來不利影響。僅以筆者多次參

10、加的海峽兩岸表面精飾聯(lián)誼會為例，電鍍業(yè)代表每次都有很多從事電子電鍍的同業(yè)來大陸交流，但我們每次都沒有對應(yīng)的相關(guān)人員參與，令同胞感到很奇怪，不得不認(rèn)為大陸電子電鍍實(shí)在是與國際水平有較大的距離。這雖然有以偏概全之嫌，但多少反應(yīng)了我國電子電鍍整體上落后于世界水平的現(xiàn)狀。這一點(diǎn)在印刷線路板業(yè)是最為明顯的。2.3 釬焊性電鍍錫合金技術(shù)錫焊是電子產(chǎn)品連接中至今都在采用的工藝。所以錫與其合金鍍層在電子電鍍中也占有相關(guān)比例。曾經(jīng)流行的鍍錫鉛合金工藝是氟硼酸鍍錫鉛工藝，由于不易獲得光亮鍍層，早期的鍍層要采用鍍后甘油熱熔的工藝。這一工藝由于環(huán)境保護(hù)的問題現(xiàn)在已經(jīng)不大采用。目前我國流行的是硫酸酸性鍍錫，這一鍍種成份

11、簡單，就是硫酸和硫酸亞錫，主要依*光亮劑和添加劑來獲得分散能力好、光亮性好的鍍層?？梢缘蹂円部梢詽L鍍。但是硫酸鹽鍍錫的最大問題仍然是穩(wěn)定性問題，二價(jià)錫的氧化是很難控制和避免的。另外，由于是酸性體系，分散能力也不可能很好，對于復(fù)雜的零件電鍍還存在分散性能不夠的問題，因此，有些產(chǎn)品要采用有機(jī)磺酸鹽鍍錫的工藝。另外在印刷線路板的鍍錫中，用甲基磺酸鹽鍍錫替代氟硼酸鍍錫也是一個(gè)趨勢。釬焊性鍍層的另一個(gè)問題是去鉛化的問題。由于鉛也是受到限制使用的金屬，采用無鉛焊錫已經(jīng)是流行趨勢。同樣，鍍錫鉛合金的工藝也在逐步被取代。由于對鍍純錫存在一定程度的擔(dān)心，也就是所謂長錫須的問題，所以現(xiàn)在流行的做法是使用錫與少量其

12、它非鉛金屬構(gòu)成新的錫合金的工藝。比較常見的是錫銅合金（含Cu1.3%）、錫銀合金（含Ag3.5%）和錫鉍合金（含Bi 0.3-0.5%）等。2.4 電子器件、連接器、微波器件電鍍除了印制板外，電子產(chǎn)品還有很多器件需要電鍍，包括支架、外殼、連接件等都需要電鍍，鍍種涉與鍍鋅、鍍鎳、鍍金、鍍銀、鍍合金等。對鋁制品，則涉與鋁陽極氧化、著色、化學(xué)氧化等。鍍鋅主要是用于鋼鐵制基板、框架、外殼或標(biāo)準(zhǔn)件的防護(hù)用電鍍，要求外觀好而有高耐蝕性，以往多采用鍍鋅彩色鈍化，并且鍍鋅多用氰化物鍍鋅?，F(xiàn)在已經(jīng)有各種環(huán)保鍍鋅工藝，鍍層的鈍化也是低鉻或無鉻鈍化，并且色彩也不再是單一的彩虹色，而是有白色、藍(lán)白色、黑色、軍綠色等。

13、標(biāo)準(zhǔn)件幾乎都是采用的氯化物光亮鍍鋅，并且可能染出各種色彩，以適合裝備中的識別。電子產(chǎn)品中連接器的制造現(xiàn)在已經(jīng)是獨(dú)立成為了一個(gè)很大的行業(yè)，這個(gè)行業(yè)對電鍍有相當(dāng)大的需求。鍍種涉與鍍鎳、鍍金、鍍銀、鍍?nèi)辖鸬?。鍍鎳特別是全光亮鍍鎳，不僅僅是良好的裝飾性鍍層，而且是貴金屬電鍍中不可少的擴(kuò)散阻擋層，在電子電鍍中有著廣泛的用途。我國的光亮鍍鎳添加劑的水平已經(jīng)非常接近國際先進(jìn)水平，這是因?yàn)殄冩囍虚g體技術(shù)在我國有較大突破，特別是以風(fēng)帆化工為首的一批國電鍍中間體研發(fā)和生產(chǎn)企業(yè)，為我國電鍍添加劑開發(fā)商提供了優(yōu)良的鍍鎳中間體產(chǎn)品，為一批良好的鍍鎳光亮劑提供了優(yōu)質(zhì)原材料。連接器電鍍大量采用鍍鎳后鍍金或鍍銀的工藝。這

14、使得這類產(chǎn)品的成本偏高，為此，開發(fā)了代銀的三元合金電鍍技術(shù)，也就是以銅錫鋅三元合金來取代鍍鎳、銀，所獲得的鍍層是亮白色，實(shí)際就是白銅錫鍍層。這在N型連接器中已經(jīng)大量采用。但目前的三元合金電鍍工藝采用的是劇毒的氰化物做絡(luò)合劑，且需要加溫，使得鍍液不穩(wěn)定，鍍層色澤不易控制。研發(fā)能替代氰化物絡(luò)合劑的三元合金電鍍工藝，是一個(gè)值得開發(fā)的課題。已經(jīng)有酸性鍍錫鋅合金工藝可供選擇，但存在分散能力需要改進(jìn)的問題?，F(xiàn)代電子通信特別是移動通信中，微波器件產(chǎn)品占有相當(dāng)大的份額。 這類產(chǎn)品因?yàn)榕c波的傳導(dǎo)性能有關(guān)，所以多采用導(dǎo)電性能最好的銀作為電鍍層。 連接器量采用的連接線多半也是鍍銀的，有一類引線類連接線的電鍍采用的是

15、卷對卷或輪對輪式的連續(xù)高速電鍍裝置，鍍種涉與鍍銀、鍍錫、鍍合金、鍍金等。這些鍍種的添加劑幾乎都是國外產(chǎn)品。2.5化學(xué)鍍和置換鍍電子電鍍中有一個(gè)專門的領(lǐng)域是化學(xué)鍍，許多電子產(chǎn)品的加工過程都涉與到多種化學(xué)鍍工藝，或是化學(xué)鍍與電鍍復(fù)合使用的工藝，比如取代熱風(fēng)整平的電鍍與化學(xué)鍍工藝，孔金屬化中的化學(xué)鍍銅工藝，用于磁性鍍層和工藝性鍍層、裝飾性鍍層的各種化學(xué)鍍鎳工藝。特別是化學(xué)鍍鎳，在電子電鍍中占有重要位置?；瘜W(xué)鍍也稱為自催化鍍，是不需要外加電源的化學(xué)沉積過程。由于不受電力線分布的影響，只要浸到鍍液且可以流動的地方，都可以鍍上鍍層。因此是分散能力極好，鍍層非常均勻的一種鍍覆工藝。這種特點(diǎn)使其在電子電鍍中獲

16、得廣泛的應(yīng)用。而應(yīng)用最多的就是化學(xué)鍍鎳?；瘜W(xué)鍍鎳工藝在國外發(fā)展了40余年，上世紀(jì)80年代達(dá)到開發(fā)研究與應(yīng)用高潮。目前化學(xué)鍍鎳工藝從溶液使用壽命到自動控制和自動補(bǔ)加都達(dá)到相當(dāng)高的水平，并有系列化的商品出售。我國化學(xué)鍍鎳在上個(gè)世紀(jì)七十年代的塑料電鍍開發(fā)過程中就開始了應(yīng)用，改革開放以后，其工藝研究發(fā)展很快，一下躍升到第三代，第四代。即鎳鹽+次亞磷酸鈉+絡(luò)合劑+穩(wěn)定劑（第三代）和鎳鹽+次亞磷酸鈉+復(fù)合絡(luò)合劑+穩(wěn)定劑+促進(jìn)劑+緩沖劑+潤濕劑（第四代）。工藝性能基本上接近國際水平?；瘜W(xué)鍍鎳根據(jù)其鍍層中含磷量的多少而有不同用途。含磷量在3WT%以下的低鎳鍍層，有耐蝕性好，還原率高等優(yōu)點(diǎn)，但是鍍液管理上有些困

17、難，成本較高，除了特別需要的產(chǎn)品以外，沒有被廣泛采用。含磷量在9WT%左右的化學(xué)鍍鎳是被廣泛采用的鍍種，我們通常說的化學(xué)鍍鎳，就是指的這種鍍鎳。高磷型化學(xué)鍍鎳（含磷量在12WT%），主要是作為磁盤鍍鎳鍍層而被采用。所有這些化學(xué)鍍鎳都不同程度存在一些弱點(diǎn)，各種改進(jìn)的努力還在進(jìn)行中。 除了化學(xué)鍍以外，還有一類化學(xué)置換鍍在電子產(chǎn)品中也有著較為廣泛的應(yīng)用。所謂化學(xué)置換鍍，是利用金屬的化學(xué)活潑性順序中電位正的金屬離子可以在比其電位負(fù)的金屬上置換（還原）出來的性質(zhì)，而進(jìn)行的鍍覆過程。也被叫做浸鍍、置換鍍。使用最早的是置換鍍銀，還有置換鍍金，現(xiàn)在置換鍍錫也開始被引入電子產(chǎn)品的加工，在引線、印制板中都有所應(yīng)用

18、。3 動向和預(yù)測電子行業(yè)是一個(gè)高增長的行業(yè)，無論是技術(shù)還是產(chǎn)品和產(chǎn)量，都處在急劇增長的變動之中，要做出準(zhǔn)確的預(yù)測是很難的。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)資料顯示，2005年全球電子產(chǎn)品生產(chǎn)總值為125億美元，其中中國占總量的77%，2002年至2007年中國線路板需求增長將達(dá)114.6%,生產(chǎn)增長127.4%，2003年半導(dǎo)體全球生產(chǎn)規(guī)模達(dá)1660億美元，中國占12%，預(yù)計(jì)到2008年全球規(guī)模將達(dá)2170億美元，中國將占23%。也就是說我國將成為第一大電子產(chǎn)品生產(chǎn)基地。我國電子工業(yè)的增長率將高于世界的平均水平而達(dá)到20%以上，這對我國電子行業(yè)和電子電鍍業(yè)是一個(gè)很好的機(jī)遇也是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。其中很多新產(chǎn)品和新工

19、藝都會以很快的速度普與和擴(kuò)大應(yīng)用面和使用量。以印制線路板中的撓性印制電路板為例。撓性印制電路板（FPC）在整個(gè)印制線路板中是一類迅速發(fā)展的品種。在2004年，世界FPC的產(chǎn)值達(dá)到了384億美元，占整個(gè)印制板總產(chǎn)值的15.5 %。預(yù)測在從2003年到2007年的幾年中，全球FPC產(chǎn)值將以為12 % 的年平均增長率高速增長。預(yù)計(jì)到2010年全球FPC的產(chǎn)值會提高到占印制板總產(chǎn)值的40%左右。撓性覆銅板（FCCL）作為FPC的重要基材，在生產(chǎn)量和應(yīng)用領(lǐng)域方面，也隨之在近年得到很快的增長與擴(kuò)大。而我國這類產(chǎn)品現(xiàn)在幾乎都是依賴進(jìn)口。這種撓性印制板由于有可變形的特點(diǎn)，適合手機(jī)、筆記本電腦、機(jī)器人、電子寵物

20、等產(chǎn)品，其應(yīng)用肯定會持續(xù)增長。這一產(chǎn)品對電鍍技術(shù)的要求明顯是更高的，那就是鍍層的柔軟性，要與其撓性相匹配。這就要求酸性鍍銅等鍍層要有更低的應(yīng)力和最小的有機(jī)夾雜物。隨著環(huán)境污染對全球氣候和生存環(huán)境的影響越來越明顯，各國對產(chǎn)品的環(huán)保要求也越來越嚴(yán)。對于所有電子產(chǎn)品供應(yīng)商來說，2005年所面臨的最緊迫的挑戰(zhàn)之一就是來自歐洲市場的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，它要求許多電子元件無鉛化，而且不得含有重金屬成分。歐洲的這個(gè)電子產(chǎn)品垃圾處理法（WEEE）將于今年8月13日正式生效，這一法規(guī)看似有地區(qū)保護(hù)性嫌疑，但卻是合理和有遠(yuǎn)見的法規(guī)。根據(jù)這一法規(guī)規(guī)定，今后所有電子產(chǎn)品供應(yīng)商不僅僅是要提供符合環(huán)保要求的產(chǎn)品，而且有義務(wù)回收電子垃圾。2005年8月13日后進(jìn)入市場的產(chǎn)品必須有“分類回收”的標(biāo)識；生產(chǎn)者在2005年8月13日前要設(shè)立回收資金以便為歷史“垃圾”的處理和將來的產(chǎn)品回收提供資金保證；到2006年底，產(chǎn)品回收率（Recovery Rate）要達(dá)到產(chǎn)品重量的75%，材料再循環(huán)利用率(Recycle Rate)要達(dá)到產(chǎn)品重量的6