（江蘇省宜興電子器件總廠，江蘇 宜興 214221）

摘 要：本文對多層陶瓷外殼電鍍層氣泡的成因進行了深討和分析。在實際工作的基礎上，提供了解決氣泡應采取的措施。

關鍵詞：多層陶瓷外殼,電鍍層氣泡,成因和解決措施

中圖分類號：TN305.94 文獻標識碼：A 文章編號：1681-1070（2005）07-14-03

1 前言

多層陶瓷外殼是多層陶瓷金屬化底座和金屬零件（外引線框架、封結環(huán)、散熱片等）采用銀銅焊料釬焊而成的。而金屬化材料一般為鎢（W）或鉬（Mo）-錳（Mn），外引線和封結環(huán)材料一般為鐵（Fe）-鎳（Ni）-鈷（Co）合金或鐵（Fe）-鎳（Ni）合金材料，散熱片材料一般為鎢（W）-銅（Cu）或鉬（Mo）-銅（Cu）合金材料。在多種材料上，要先鍍鎳在鍍金，并要保證鍍層的質量符合產(chǎn)品標準的要求，這是由一定難度的。在電鍍中一般常見的質量問題時鍍層的起皮和氣泡問題，本文探討的是在電鍍后在外觀檢驗或高溫老煉時出現(xiàn)針尖小泡后，在電鍍生產(chǎn)工藝中應該采取的措施。

2 多層陶瓷外殼的電鍍工藝

多層陶瓷外殼的電鍍工藝一般均為先鍍鎳后鍍金。為了保證產(chǎn)品的鍵合、封蓋、可焊性、抗潮濕、抗鹽霧等性能指標符合要求，外殼的鍍鎳通常采用低盈利氨基磺酸鎳鍍鎳，鍍金通常采用低硬度純金（金純度為99.99%）鍍金。多層陶瓷外殼的電鍍工藝流程如下：

等離子清洗→超聲波清洗→焊料清洗→流動自來水清洗→電解去油→流動自來水清洗→酸洗→去離子水清洗→預鍍鎳→去離子水清洗→雙脈沖鍍鎳→去離子水清洗→預鍍金→去離子水清洗→脈沖鍍金→去離子水清洗→熱去離子水清洗→脫水烘干。

采用這個工藝流程可以確保外殼電鍍后鍍液的殘余量盡可能地小。

3 電鍍氣泡的成因

在多層陶瓷外殼電鍍生產(chǎn)過程中鍍層氣泡，主要是鍍鎳層氣泡，在鍍鎳和鍍金生產(chǎn)連續(xù)進行的情況下一般是很少發(fā)生鍍金層氣泡的。

鍍鎳層氣泡的原因一般與前期處理不良、前處理各工序間的清洗不夠充分有關；其次，鍍鎳溶液中的雜質過多也能引起氣泡；第三，前處理溶液使用時間過長，雜質過多也能引起氣泡；第三，前處理溶液使用時間過長，雜質過多，沒有及時更換，非但沒有達到前處理的目的，發(fā)呢日沾污了產(chǎn)品從而引起氣泡。 多層陶瓷外殼鍍鎳層旗袍根據(jù)分布部位與基體材料的不同，一般分為金屬化區(qū)域氣泡、引線框架和封接環(huán)氣泡、焊料區(qū)域氣泡和散熱片氣泡，由于基體材料的不同，產(chǎn)生氣泡的原因也不盡相同。

3.1 金屬化區(qū)域氣泡

金屬化區(qū)域氣泡的原因是由于鍍鎳層內(nèi)應力較大。鎳層與底金屬的結合力不足以消除在高溫老煉時鎳層中的熱應力，使應力集中處出現(xiàn)氣泡。一般地說這種氣泡，在采用光亮鍍鎳時，在陶瓷金屬化區(qū)最容易出現(xiàn)。在采用氨基磺酸鎳鍍時，在陶瓷金屬化區(qū)最容易出現(xiàn)。在采用氨基磺酸鎳鍍暗鎳時，其鍍鎳層應力較小，一般不會出現(xiàn)這個問題。

3.2 引線框架和封接環(huán)起泡

引線框架和封接環(huán)起泡是由于其表面受到沾污，不清潔，正常電鍍工藝中的前處理工藝不能去除這類沾污物，或前處理工藝不正常，造成沾污物去除不干凈，是鍍鎳層與基體金屬的結合力差，從而造成起泡。

3.3 焊料區(qū)域起泡

焊料區(qū)域起泡是由于前工序--釬焊工序在零件裝配及釬焊過程中工藝控制不嚴格，釬焊的零件不清潔，或在釬焊過程中一部分始末微粒（C）沾附在焊料表面，電鍍后在焊料區(qū)域有石墨微粒沾污的部位就會產(chǎn)生氣泡。

3.4 散熱片起泡

鎢-銅或鉬-銅作為陶瓷外殼的散熱片器材，在電鍍中很容易產(chǎn)生起皮或起泡的原因，是由于這兩種材料均屬于難鍍金屬，因此，在帶散熱片陶瓷外殼的電鍍前，必須進行特殊的預處理。

綜上所述，電鍍起泡的成因主要有：由于前工序造成的沾污引起的外殼表面不清潔，而電鍍前處理又未能將沾污物去除掉而產(chǎn)生起泡；在電鍍前處理是，各工序的溶液、時間、溫度控制不好或操作不當都會使外殼表面的沾污物不能去除干凈而引起起泡；釬焊時外殼沾上的石墨微粒，指痕沾污等，用常規(guī)的前處理工藝是很難處理干凈的，從而產(chǎn)生起泡；正鍍鎳溶液的雜質離子濃度隨著被鍍產(chǎn)品數(shù)量的增加而增加，使鍍鎳層的硬度增加，從而使鍍鎳層的應力增加，引發(fā)起泡。

因此，要解決外殼電鍍鎳起泡問題，必須從前工序做起，同時，控制好前處理工藝和鍍鎳工藝。

4 解決電鍍層起泡的措施

4．1嚴格工藝衛(wèi)生

在陶瓷外殼生產(chǎn)過程中，必須對各道工序的工藝衛(wèi)生作出嚴格規(guī)定，不允許用手直接接觸產(chǎn)品，任何時候、任何情況下都必須戴指套方能接觸產(chǎn)品。

在外殼釬焊前，必須對裝配定位石墨舟及石墨零件進行嚴格清洗。在加工裝配定位石墨舟時，舟表面的石墨微粒遺留較多，為了避免石墨微粒對產(chǎn)品的沾污，必須隊石墨舟進行嚴格清洗；其次，必須對裝配定位石墨舟及其零件進行退氫處理，以減少其加工過程中石墨零件表面的其他污染物；第三，要定期對釬焊爐進行清理，清除爐內(nèi)的石墨微粒，防止爐內(nèi)的石
墨微粒沾污到產(chǎn)品上去。

在裝配時必須保證金屬零件的清潔，對所用的金屬零件和焊料進行嚴格清洗，裝配時應戴指套進行裝配。

4．2 嚴格釬焊工藝

多層陶瓷外殼金屬零件的釬焊，可以選擇氮氣保護釬焊爐或氫氣保護釬焊爐進行釬焊，但是，采用氮氣保護釬焊爐釬焊時，氮氣的純度必須大于等于99．99%。在釬焊過程中，必須嚴格釬焊工藝，特別是釬焊爐爐溫不能過高。一般地說，在采用Ag72／Cu28焊料時，釬焊溫度不能超過950℃，時間不能超過5分鐘。這是由于溫度過高或時間過長后，焊料從固態(tài)熔化成液態(tài)時，一方面會出現(xiàn)氣化，造成焊料內(nèi)部出現(xiàn)蜂窩狀組織，降低釬焊強度；另一方面石墨微粒會侵入熔化的焊料，漂浮在焊料表面，在焊料冷卻后被焊料包裹一部分，另一部分浮在焊料面上，在電鍍前處理時無法將其去除，從而在鍍鎳鍍金后，有石墨微粒的地方就會產(chǎn)生氣泡。這種石墨微粒氣泡，是常規(guī)電鍍前處理工藝無法解決的。我們曾試圖采用氧等離子清洗，希望將石墨微粒氧化掉，但是效果并不明顯。只能用嚴格釬焊工藝來解決這一問題。

4．3 嚴格前處理工藝

外殼電鍍的前處理工藝與外殼被鍍表面的清潔性有著直接的關系，是解決電鍍起泡的關鍵。因此．一個嚴格有效的前處理工藝是解決電鍍起泡的根本保證?前面所述的前處理工藝：等離子清洗→超聲波清洗→焊料清洗→流動自來水清洗→電解去油→流動自來水清洗→酸洗→去離子水清洗，是我們多年來一直采用的成熟工藝。但是，成熟工藝也不是一成不變的，必須根據(jù)產(chǎn)品和環(huán)境情況作適當調(diào)整。

例如，當冬天室溫下降至0℃時，酸洗溶液應適當加溫或適當延長酸處理時間以提高酸處理效果，否則，將很難去除金屬表面的氧化層。又如，當釬焊過程中產(chǎn)品上石墨微粒沾污嚴重時，可在等離子清洗前增加一道鋸末拋光工藝，以去除石墨微粒沾污?？傊?，要根據(jù)產(chǎn)品和環(huán)境情況適當對前處理工藝作出調(diào)整，以確保產(chǎn)品被鍍表而的清潔性。

在前處理過程中，還必須注意根據(jù)已鍍產(chǎn)品的數(shù)量，及時更換堿溶液和酸溶液，否則不但不能達到前處理的效果，反而會使被鍍表而沾上雜質。

4．4 優(yōu)化鍍鎳工藝

優(yōu)化鍍鎳工藝也是解決鍍鎳起泡的措施之一，在采用低應力氨基磺酸鹽鍍鎳時，可在正鍍鎳之前增加一道預鍍鎳工藝，這對解決金屬化區(qū)域起泡有好處。

4．5 加強對鍍鎳溶液的維護

為了保證外殼的鍍層質最，必須加強對鍍鎳溶液的維護，要定期分析和調(diào)整溶液的各項參數(shù)，使其在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)；其次，要根據(jù)已鍍產(chǎn)品的數(shù)量，對溶液進行活性碳處理，以除去溶液內(nèi)的有機雜質；第三，要根據(jù)產(chǎn)品質量情況和已鍍產(chǎn)品數(shù)量，對溶液進行小電流處理，以除去溶液內(nèi)的雜質金屬離子，以保證鍍鎳層的純度，降低鍍鎳層的應力，減少起泡的可能性。

4．6 鍍鎳和鍍金生產(chǎn)應連續(xù)進行

外殼的鍍鎳和鍍金生產(chǎn)應連續(xù)進行，以減少鍍金層起泡的發(fā)生。當出現(xiàn)停電或設備故障時，一旦鍍鎳和鍍金生產(chǎn)不能連續(xù)進行時，應將產(chǎn)品浸放在去離子水中，當故障排除后，應用酸溶液對產(chǎn)品進行酸洗，再用去離子水漂洗干凈后，立即進行下道工序生產(chǎn)。

4．7 帶散熱片陶瓷外殼的鎢-銅或鉬-銅散熱片預處理問題

帶散熱片的陶瓷外殼存釬焊前應對散熱片先進行預處理，必須先鍍上一層鎳，再進行釬焊，以減少起泡的可能性。

5 討論

在多層陶瓷外殼的電鍍生產(chǎn)過程中，當鍍鎳和鍍金連續(xù)生產(chǎn)時， -般是由于被鍍表面不清潔而造成鍍鎳層起泡；其次，當鍍鎳溶液中雜質離子濃度過高
時也會引發(fā)鍍鎳層起泡。因此，要解決鍍鎳層起泡問題，必須采取下述措施：

a．嚴格工藝衛(wèi)生，減少對外殼被鍍表而的污染；
b．嚴格外殼金屬零件釬焊工藝，減少石墨微粒對外先表而的沾污；
c．嚴格前處理工藝，確保外殼被鍍表面的清潔性：
d．加強對鍍鎳溶液的維護，確保鍍鎳溶液各項參數(shù)在工藝范圍內(nèi)，減少溶液內(nèi)有機雜質和雜質金屬離子的含量，保證鍍鎳層的純度，減少鍍鎳層內(nèi)應力。