第9章 镀层硫化氢测试腐蚀分析.doc

镀层硫化氢测试腐蚀分析 一、腐蚀的理论分析： a. 产品结构示意图; 图1 附着在镍层上的电镀金层（Au）孔隙率高，且厚度很薄。金在镍上的分布就如我们常见的 芝麻饼上的芝麻一样。微观示意图如下： 图2 b. 反应原理： 在潮湿、高温的条件下，疏松多孔的金层与镍层会发生原电池腐蚀：镍为阳极，金为阴极， 这种腐蚀在酸性条件下加速。镍层逐渐被腐蚀，金层脱落、剥离；当镍层出现孔洞后，又发 生镍、铜间的原电池腐蚀，于是镍可能被完全腐蚀掉，直至漏出铜层。 在硫化氢测试环境下，发生的化学反应如下：(硫化物的产生，使得反应平衡向右移动) ⑴. 硫化氢的电离： H2S H+ + HS- HS- H+ + S2- ⑵. 镍与金、镍与铜间的原电池腐蚀：（都是镍的腐蚀） 镍层（阳极）反应： Ni– 2e Ni2+ Ni2+ + S2- NiS （黑色） 金（铜）层（阴极）反应： 2H+ + 2e H2 ⑶. 当铜层裸露出来后，铜与其自身所含有的其他物质(如碳等)，也能发生原电池腐蚀： Cu – e Cu+ Cu–2e Cu2+ 2Cu+ + S2- Cu2S （灰黑色） Cu2+ + S2- CuS （黑色） ⑷.可能还有其他的少量的缓慢反应，如硫化氢被缓慢氧化成硫，再到SO2 , SO3 ,H2SO4,进 而与镍、铜离子生成绿色的硫酸镍和蓝色的硫酸铜。反应方程式不再累述。 二、客户不良样品图片：(样品部提供的不良样品) a.手指表面的腐蚀： b. 手指顶端（冲切区）：可能预示着手指冲切后需做防氧化处理 三、硫化氢测试条件： 硫化氢浓度 测试温度 测试湿度 测试时间 100 ppm 50℃ 50% 72H 四、改善方向和方案 a. 改善方向：尽量消除导致镀层发生原电池腐蚀的内部环境： 1. 增加金层厚度，减少金层孔隙率； 2. 对金面进行封孔处理； 3. 适当加厚镍层； 4. 对比不同镍金沉积方法的耐腐蚀强度的差别。 b. 试验改善方案：试验产品共30 PNL 1.电镀镍金（镍厚按上限控制），对不同金厚的产品试行封孔处理（药水名称为ST-2和ATT-200） 金层厚度 ＜ 0.1 um ＜ 0.2 um ＜ 0.3 um ＜ 0.4 um 金面处理方式 ST-2 2 PNL 2 PNL 2 PNL 2 PNL ATT-200 2 PNL 2 PNL 2 PNL 2 PNL 不做处理 2 PNL 2 PNL 2 PNL 2 PNL 2.化学镍金：镍厚按上限控制，对不同金厚的产品试行封孔处理（药水名称为ST-2和ATT-200） 金层厚度 ST-2 ATT-200 不做处理 0.05 um 1 PNL 1 PNL 1 PNL 0.1 um 1 PNL 1 PNL 1 PNL 3.封孔剂性质：（药水供应商宣称） 药水名称 操作温度 配比浓度 盐雾测试 H2S测试 SO2测试 皮膜耐温性 耐酸碱性 ST-2 20~50℃ 20% 48H 没做过 24H 不清楚 最怕盐酸 ATT-200 40±5℃ 5% 48H 没做过 不清楚 120℃ 耐受性差 五、硫化氢测试: 先全测镍金厚度 按上述客户测试环境测试，但在时间上稍作变化：总时间72H,但每4H 检查记录一次，并同时拿 出1~2 PCS产品，标识封存，试验完全结束后拿回本司供对比分析， 六、试验品“5594Y4”制作 2012-9-28 已经完成镍金，激光后再行封孔。镀镍金在2#线。 a. 生产参数 预设金厚规格 ＜0.1 um ＜0.2 um ＜0.3 um ＜0.4 um 电镀镍金参数 镀镍电流密度DK 2.0ASD 2.3ASD 2.3ASD 2.3ASD 镀镍时间 t 9mim 9mim 9mim 9mim 预设金厚规格 ＜0.1 um ＜0.2 um ＜0.3 um ＜0.4 um 电镀镍金参数 镀金电流密度DK 0.4ASD 0.8ASD 0.8ASD 0.8ASD 镀金时间 t 2.0mim 3.5mim 7mim 10.5mim 预设金厚规格 ＜0.1 um ＜0.2 um 沉镍金参数 沉镍时间 min 22 22 沉金时间 min 9.5 21 b. 电镀镍金镀层实际测量厚度 电镀