封装外壳镀层抗盐雾性能研究

摘要：目前封装外壳提高抗盐雾性能的主要方法是采用镍金复合镀层，该方法成本高、工艺复杂、抗盐雾性能一般。文章从提高镀镍层致密度方面进行研究，通过提高镀镍层厚度、采用多层镍结构、对镀镍层进行镀后处理三种措施，改善外壳镀覆工艺和外壳抗盐雾性能。

关键词：抗盐雾性能；镀层致密度；多层镍；镀后热处理；封装外壳 文献标识码：A

中图分类号：TN305 文章编号：1009-2374（2016）17-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.028

作为器件保护体的封装外壳，其主要功能之一就是防护性能。随着航天设备及武器装备长期可靠性要求的提高，对封装外壳的防护性能的要求也越来越高。

封装外壳的防护性能主要受外壳基体材料和表面镀覆层影响，其中表面镀层是主要原因。由于外壳同时必须具备特殊的功能性要求，如焊接和键合，因而其表面镀层种类有严格限制，一些常用的防护性镀层，如镀铬层、亮镍镀层、中磷镍镀层等，均不能用于封装外壳生产，并且其镀层厚度也有严格限制。

目前最常用的封装外壳表面镀层为纯镍+纯金镀层。本文主要针对这种镀层结构进行镀层防护性能的研究。

1 机理分析

封装外壳表面镀层一般采用镀镍后镀金的镀层结构，镀层防护性能（以抗盐雾性能表征）主要受镀层（尤其是镀镍层）的致密度影响，镀镍层致密度又与镀镍层厚度、镀镍种类、镀后处理等因素有关。本文主要从这三个方面进行研究工作，以期达到提高封装外壳抗盐雾性能的目的。

2 实验方案

2.1 试验1：镀镍层厚度与孔隙率试验

方案：

取10*20*1mm的4J42合金片材，每种1片，共4片，按（1±0.2μm）、（2±0.2μm）、（3±0.2μm）、（14±0.2μm），4种不同镍层厚度样品制作，然后进行孔隙率试验，对比镍层厚度的影响。

试剂与设备：

第一，镀镍溶液采用普通硫酸盐镀镍溶液，配方及电镀参数见表1。

第二，孔隙率试验采用GB5935规定的贴滤纸法，试液成分见表2：

2.2 试验2：多层镍试验

方案：

取某类型外壳，每个实验4只，共8只，进行如下

实验：

第一，采用普通硫酸盐镀镍溶液，镀层厚度2μm

左右。

第二，先采用普通硫酸盐镀镍溶液，镀层厚度1μm左右，再采用某商品化镀镍液续镀，镀层厚度1μm左右，总厚度与1#样品接近。

第三，通过进行24h盐雾试验验证其防护性能。

试剂与设备：

第一，镀镍溶液1：采用普通硫酸盐镀镍溶液，配方及电镀参数见表1。

第二，镀镍溶液2：采用上村化学THRUNIC-C型高均匀性镀镍液。

第三，扫描电子显微镜：S-4800。

第四，24h盐雾：中心实验室设备。

2.3 试验3：镀后热处理试验

方案：

取10*20*1mm的4J42合金片材，每种1片，共7片，分别进行镀后不热处理、（200℃，10分钟）热处理、（300℃，10分钟）热处理、（400℃，10分钟）热处理、（500℃，10分钟）热处理、（600℃，10分钟）热处理、（800℃，10分钟）热处理7组实验，进行孔隙率试验和24h盐雾试验，研究镀后处理对镀层防护性能的影响。

试剂与设备：

第一，镀镍采用普通硫酸盐镀镍溶液，配方及电镀参数见表1。

第二，孔隙率试验采用GB5935规定的贴滤纸法，试液成分见表2。

第三，24h盐雾：中心实验室设备。

3 结果与讨论

3.1 镀层厚度对孔隙率的影响

镀镍层厚度试验样品4个，样品镀层厚度数据见表3，样品孔隙率试验结果见图1。

理论上，镀镍层厚度越大，镀层中形成通孔的几率就越小，即镀层孔隙率越小。镀镍层属于一种多孔镀层，一般对于普通镀镍层来说，厚度25μm以上方可达到基本无孔。

从实验结果来看，镀镍层厚度越大，孔隙率越低，与理论相符。其中样品3、4孔隙较少，基本可满足标准要求。可推知，要基本满足镀层防护性要求，镀镍层厚度至少应在3μm以上。

3.2 多层镍试验

图2为普通硫酸镍与上村镍扫描电镜对比，图3为多层镍剖面照片，图4为多层镍样品与单层镍样品通过24h抗盐雾试验后的对比。

不同类型的镍层，其微观结构不同，从图2可看出，本文采用的两种镍层，其镀层中孔隙的取向不同，组合使用，可有效减少通孔的数量，增加腐蚀路径长度，进而可以减少腐蚀点数量，延缓腐蚀点形成时间。

从图4的抗盐雾试验结果看，多层镍样品相对单层镍样品，其抗盐雾性能确实有较大提升。

3.3 镀后处理试验

样品镀镍后，进行6种不同温度（200℃～800℃）热处理，加上无热处理样品，同时进行孔隙率试验，结果如图5所示：

从图5可看出，400℃热处理以后，孔隙率逐渐减少，500℃以上热处理以后孔隙率降低明显，800℃热处理样品孔隙率较无处理样品有显著降低。

综上所述，镀后处理对镀层致密度有显著影响，综合孔隙率试验和盐雾试验结果，500℃以上的热处理可有效提高镀层致密度。

4 结语

本文通过理论分析与试验验证，得出了3种提高镀层抗盐雾性能的方法：提高镍层厚度（须建立在镀层均匀性提高的基础上）、采用多层镍、镀镍后进行热处理。在实际应用中，这三种方法均可以使封装外壳在镀层满足国标要求的同时，满足24h抗盐雾性能要求，可根据产品实际情况采取合适的方法。

本文仅对这三种方法分别进行了试验分析工作，并未将其结合在一起进行试验。从理论上分析，这三种方法的结合使用可期达到更好的防护效果，进而能满足48h抗盐雾要求。这方面的研究工作正在进行中。

参考文献

[1] 张允诚，等.电镀手册（第三版）[M].北京：国防工业出版社，2007.

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[3] 安茂忠，屠振密.锌-镍合金镀层耐蚀性的研究[J].中国腐蚀与防护学报，1989，30（5）.

[4] 王绍明.模拟大气环境加速腐蚀试验的研究[J].装备环境工程，2004，2（4）.

作者简介：张磊（1981-），男，河北石家庄人，中国电子科技集团第十三研究所工程师，硕士，研究方向：电子电镀。

（责任编辑：王 波）