双层镍对可焊性的影响

(苏州华旃航天电器有限公司，江苏苏州，215000)

1 引言

随着电连接器产品使用范围越来越广泛，以及产品的组装工艺不断提升，电连接器产品的使用要求也不断的提高。以焊接式电连接器为例，传统的安装方式采用波峰焊，波峰焊的温度要求为240℃，现在为了提升安装效率，普遍采用回流焊，回流焊的温度要求为260℃。

电连接器的环境要求十分严格，以插针为例，有硝酸试验要求、盐雾试验等要求。二次电源为器件级模块化产品，插针作为二次电源模块最主要的输入/输出互连形式，不但要承受模块本身制造过程中的多次焊接加热过程，更要保证作为器件引脚，客户组装使用模块时的可焊性。这决定了二次电源插针不同于一般连接器件、更高的可焊性/耐焊性性能要求。

类似电源插针这类产品，一方面要求更高的环境性能，要提高环境性能，就要增加镀层厚度；另一方面要很好的可焊性要求，可焊性又不允许镀层过厚；产品在使用时，回流焊的高温会导致镍层变色发黄。在这种要求下，电镀厂家为了同时满足各类要求，往往采用电镀性能比较好的化学镀镍，为了更好的保证镀层的结合力，在化学镀镍之前都会进行预镀镍，行业内部叫“冲击镍”。

2 双层镍是怎样产生的

2.1镀镍插针普通的电镀工序为：除油—水洗—电镀铜—水洗—活化—电镀镍。这种方式不会产生双层镍，但是产品在回流焊的260℃高温下会变色：

图1 回流焊后产品变色

2.2化学镀镍的工序：除油—水洗—电镀铜—水洗—活化—预镀镍—水洗—活化—镀镍磷。预镀镍是采用电镀，镀后要进行水洗和活化工序，而镍在空气中是极易氧化的，在预镀镍与镀镍磷工序之间产品放置时间过长，或者镀镍磷之前活化不完全，镍层产生氧化膜，再进行镀镍磷工序时，结合力就会大打折扣。

图2 双层镍显微图

2.3 双层镍的检测

目前因为双层镍都是由“预镀镍+化学镀镍”情况下才会产生双层镍，所以对双层镍的检测就检验零件是否是采用化学镀。在电镀领域里面，电镀液一般是不含元素磷的，而化学镀液里面含有元素磷，从而得出，我们只要测试镀层成分中是否含有元素磷，就可以判定出该零件是电镀还是化学镀了。

检测方法一般是在镀层切片上选取几个点，测试其元素成分，如下图：

图3 镀层切片选取点示意图

图4 成分分析图1

图5 成分分析图2

通过对镀层切片的成分分析，可以看出：其元素成分里面主要是Cu、Ni、Sn，不含有磷，说明这颗零件是采用的是电镀，而不是化学镀。

3 双层镍的影响

3.1 在回流焊作用下产生分层

插针在如下图的回流焊工艺中，长时间高温环境，导致插针镍层与镍层之间出现脱落。

图6 回流焊温度曲线

图7 镀层脱落图

3.2双层镍插针由于其中有一层镍是化学镀镍，如果化学镀镍效果达不到设计要求，比如镀层厚度不符，镀层结合力不符、盐雾性能达不到要求等，插针不能进行返镀，只能做报废处理。

4 双层镍的解决办法

4.1所有镀层均为电镀工艺、禁止使用化学镀工艺；

4.2为提升镀锡工艺镀层结合力、可焊性，使用氨基磺酸镍/甲基磺酸锡药浴种类；

4.3电镀过程中对各镀层厚度进行测量和质量管控。