PCB脈沖電鍍介紹

一、概述
脈沖電鍍是一項(xiàng)新的電鍍技術(shù)。它的特點(diǎn)是由脈沖電流對(duì)電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)的特效影響所決定的，其中主要的是對(duì)傳質(zhì)過(guò)程中的影響。在直流電鍍時(shí)，鍍液中被鍍出的金屬離子在陰極表面附近溶液中逐漸被消耗．造成了該處被鍍金屬離子與溶液中該離子的濃度出現(xiàn)差別。這種差別隨著使用的電流密度增高而加大。當(dāng)陰極附近液層中的該離子的濃度降到0時(shí)，就達(dá)到了所謂的極限電流密度，傳質(zhì)過(guò)程完全受擴(kuò)散控制。
在脈沖電鍍時(shí)，由于有關(guān)斷時(shí)間的存在，被消耗的金屬離子利用這段時(shí)間擴(kuò)散、補(bǔ)充到陰極附近，當(dāng)下一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間到來(lái)時(shí)，陰極附近的金屬離子濃度得以恢復(fù)．故可以使用較高的電流密度。因此，脈沖電鍍時(shí)的傳質(zhì)過(guò)程與直流電鍍時(shí)的傳質(zhì)過(guò)程的差異，造成了峰值電流可以高于平均電流，促使晶種形成的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于晶體長(zhǎng)大的速度，使鍍層結(jié)晶細(xì)化，排列緊密?？紫稖p小，電阻率低。
直流電鍍時(shí)的連續(xù)陰極極化電位下的各種物質(zhì)，在陰極表面的吸脫附過(guò)程與脈沖條件下的間斷高陰極極化電位下的吸脫附過(guò)程的機(jī)理有很大差異．造成了同樣的溶液配方及 添加劑 在電源波形不同時(shí)．表現(xiàn)的作用差別也很大。

二、脈沖電鍍?cè)?br /> 脈沖電鍍是使電鍍回路周期性地接通和斷開(kāi)，或者在固定直流上再疊加某一波形脈沖的電鍍方法。與普通電鍍相比，這種方法具有鍍層平整致密、附著性好，電流效率高、環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)，在一般的研究和應(yīng)用中，脈沖電鍍所使用的脈沖方式可分為單向脈沖和雙向脈沖兩種。使用的脈沖波主要是矩形波和正弦波。
用直流電電鍍時(shí)，在陰極和溶液界面處形成較厚的擴(kuò)散層，使陰極表面金屬離子濃度降低產(chǎn)生濃差極化，限制了電沉積的速度，使用較大的電流密度不但不能提高鍍速，反而使陰極上的氫氣析出量增加，電流效率降低，鍍層質(zhì)量變壞出現(xiàn)氫脆、針孔、麻點(diǎn)、燒焦和起泡等。脈沖電鍍由于有關(guān)斷時(shí)間，被消耗的金屬離子利用這段時(shí)間擴(kuò)散補(bǔ)充到陰極附近、當(dāng)下一個(gè)導(dǎo)通時(shí)間到來(lái)時(shí)，陰極附近的金屬離子濃度得以恢復(fù)，故可以使用較高的電流密度。脈沖電鍍峰值電流可以大大高于平均電流，促使晶種的形成速度高于晶體長(zhǎng)大的速度，使鍍層結(jié)晶細(xì)化，排列緊密，孔隙減少，硬度增加。

三、脈沖電鍍的優(yōu)點(diǎn)
脈沖電鍍與傳統(tǒng)的直流電鍍比較，有如下優(yōu)點(diǎn) ：
1.鍍件質(zhì)量高主要表現(xiàn)為：具有鍍層孔隙率低，可得到光亮均勻致密的鍍層，提高鍍層的抗腐蝕性能；較好的結(jié)合力，較好的分散力，能增加鍍層的密度，增加硬度，提高延展性和耐磨性，改進(jìn)了鍍層的物理性能。
2.鍍層厚度薄在相同的鍍層性能指標(biāo)的前提下，可使鍍層厚度減薄1/3—1/2，進(jìn)而可節(jié)約原材料(如黃金、白銀等)10%-20%，這對(duì)金、銀、錫、鍺、鎳等貴金屬來(lái)說(shuō)，具有十分重大的經(jīng)濟(jì)意義。
3.生產(chǎn)效率高。脈沖電鍍大幅度提高了瞬時(shí)電流密度，使其平均電流密度有可能大于直流電鍍的實(shí)際電流密度。因而，加速了電沉積速度，使生產(chǎn)效率增高，一般可減少受鍍時(shí)間1/3—1/2，或更多的時(shí)間。
4.改進(jìn)常規(guī)的電鍍?nèi)芤号浞胶凸に囋谥绷麟婂冎?，為了?shí)現(xiàn)合金共沉積、增加鍍層的光亮度或者是改善鍍層的物理性能，通常要加入絡(luò)合劑、光亮劑等添加劑，而這些添加劑通常都是毒性很強(qiáng)的溶液，所以對(duì)生產(chǎn)和環(huán)保非常不利。使用脈沖電鍍，可以通過(guò)調(diào)節(jié)6個(gè)電鍍參數(shù)(雙向脈沖)來(lái)獲得好質(zhì)量的鍍層，而又不使用任何的添加劑。

四、脈沖電源
晶體管 開(kāi)關(guān)電源 即脈沖電源階段脈沖電鍍電源是當(dāng)今為先進(jìn)的電鍍電源，它的出現(xiàn)是電鍍電源的一次革命。這種電源具有體積小、效率高、性能優(yōu)越、紋波系數(shù)穩(wěn)定．而且不易受輸出電流影響等特點(diǎn)。脈沖電鍍電源是發(fā)展的方向，現(xiàn)已開(kāi)始在企業(yè)中使用罔。
脈沖電源分為數(shù)字脈沖電源和模擬脈沖電源。所謂數(shù)字脈沖電源，是采用微處理器及數(shù)字電路對(duì)脈沖電源中的直流斬波進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示與數(shù)字調(diào)節(jié)的電源。它是當(dāng)今為先進(jìn)的電鍍電源．由于與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，使其控制更加方便和靈活。目前是電鍍電源發(fā)展的方向。數(shù)字脈沖電源的原理示意圖如圖2所示。
與傳統(tǒng)的模擬脈沖電源相比．?dāng)?shù)字脈沖電源具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 驅(qū)動(dòng)波形規(guī)整，極大地改善了斬波后的輸出波形，對(duì)提高電鍍質(zhì)量十分有利；
(2) 采用數(shù)字調(diào)控，直觀簡(jiǎn)單；
(3) 波形調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)步進(jìn)可以至0．1 ms；
(4) 溫度漂移系數(shù)小，能長(zhǎng)期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。
在目前的應(yīng)用中．普遍采用大功率開(kāi)關(guān)管IGBT對(duì)直流電源進(jìn)行斬波，達(dá)到脈沖輸出的目的。數(shù)字控制器發(fā)出的方波驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制IGBT的通斷。改變數(shù)字控制器的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出脈寬及頻率的可調(diào)。

數(shù)字脈沖電鍍實(shí)質(zhì)上是一種通、斷直流電鍍。所不同的是數(shù)字脈沖電鍍有三個(gè)獨(dú)立的參數(shù)(脈沖平均電流密度I、導(dǎo)通時(shí)間及關(guān)斷時(shí)間BED Equation．Dsmt4)可調(diào)；而一般直流電鍍只有一個(gè)參數(shù)(電流或電壓)可調(diào)。因此，采用數(shù)字脈沖電鍍就為槽外控制鍍層提供了有力的手段。大量的實(shí)踐證實(shí)，數(shù)字脈沖電鍍是一項(xiàng)既能提高鍍層質(zhì)量，又能提高沉積速率的經(jīng)濟(jì)效益很高的電鍍新技術(shù)。

頻率越低，峰值電流越大，即在脈沖寬度的時(shí)間內(nèi)．就會(huì)使靠近陰極處的金屬離子急劇減少。由于在較短的時(shí)間內(nèi)，基質(zhì)金屬的沉積速度較快，輸送到陰極并嵌入鍍層中的速度趕不上基質(zhì)金屬的沉積速度。因此，為了提高鍍層質(zhì)量和效率，可以根據(jù)不同的鍍層金屬溶液，對(duì)脈沖電源的頻率和脈寬進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)對(duì)峰值電流的改變。
內(nèi)外電鍍工作者大量的實(shí)踐證實(shí)，數(shù)字脈沖電鍍是一項(xiàng)既能提高鍍層質(zhì)量，又能提高沉積速率的電鍍新技術(shù)。智能化脈沖電源是改善電鍍工藝的較好途徑。只要根據(jù)不同的鍍層金屬溶液要求，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)如脈寬、頻率、溫度等，智能化脈沖電源就能自動(dòng)完成對(duì)工件的電鍍加工。
脈沖電鍍能改善鍍層均勻度。貴金屬電鍍時(shí)常常有低厚度要求或抗蝕力指標(biāo)。這時(shí)，鍍層均勻度好，達(dá)到相同的低厚度時(shí)要鍍的平均厚度就小，就可以節(jié)約貴金屬。同樣，由于脈沖電鍍可以改善鍍層均勻度、降低鍍層孔隙率。這樣，達(dá)到同樣的抗蝕力指標(biāo)時(shí)要鍍的平均厚度就小，也可以節(jié)約貴金屬。由于貴金屬價(jià)值高，節(jié)約貴金屬得到的效益就能抵消購(gòu)買(mǎi)昂貴的脈沖電源的費(fèi)用，甚至還有效益。貴金屬電鍍時(shí)用的電源也比較小，價(jià)格更容易為人們接受，就更有利于推廣。反過(guò)來(lái)，這又促進(jìn)了貴金屬脈沖電鍍的研究。相反，鍍鋅用脈沖電源，設(shè)備投資何時(shí)能收回就很成問(wèn)題。
所以，脈沖電鍍?cè)阱冑F金屬時(shí)使用得多。