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多层陶瓷外壳是多层陶瓷金属化底座和金属零件（外引线框架、封结环、散热片等）采用银铜焊料钎焊而成的。而金属化材料一般为钨或钼-锰，外引线和封结环材料一般为铁-镍-钴合金或铁-镍合金材料，散热片材料一般为钨-铜或钼-铜合金材料。在多种材料上，要先镀镍在镀金，并要保证镀层的质量符合产品标准的要求，这是由一定难度的。在电镀中一般常见的质量问题是镀层的起皮和起泡问题。
△陶瓷扁平外壳，来源：宜兴电子器件总厂官网
多层陶瓷外壳的电镀工艺
多层陶瓷外壳的电镀工艺一般均为先镀镍后镀金。为了保证产品的键合、封盖、可焊性、抗潮湿、抗盐雾等性能指标符合要求，外壳的镀镍通常采用低应力氨基磺酸镍镀镍，镀金通常采用低硬度纯金（金纯度为99.99%）镀金。多层陶瓷外壳的电镀工艺流程如下所示：
电镀层起泡的成因
在多层陶瓷外壳电镀生产过程中镀层起泡，主要是镀镍层起泡，在镀镍和镀金生产连续进行的情况下一般是很少发生镀金层起泡的。多层陶瓷外壳镀镍层起泡根据分布部位与基体材料的不同，一般分为金属化区域起泡、引线框架和封接环起泡、焊料区域起泡和散热片起泡，由于基体材料的不同，产生起泡的原因也不尽相同。
金属化区域起泡的原因是由于镀镍层内应力较大。镍层与底金属的结合力不足以消除在高温老炼时镍层中的热应力，使应力集中处出现起泡。在采用光亮镀镍时，在陶瓷金属化区最容易出现。在采用氨基磺酸镍镀暗镍时，其镀镍层应力较小，一般不会出现这个问题。
引线框架和封接环起泡是由于其表面受到沾污，不清洁，正常电镀工艺中的前处理工艺不能去除这类沾污物，或前处理工艺不正常，造成沾污物去除不干净，使镀镍层与基体金属的结合力差，从而造成起泡。
焊料区域起泡是由于前工序--钎焊工序在零件装配及钎焊过程中工艺控制不严格，钎焊的零件不清洁，或在钎焊过程中一部分石墨微粒（C）沾附在焊料表面，电镀后在焊料区域有石墨微粒沾污的部位就会产生起泡。
钨-铜或钼-铜作为陶瓷外壳的散热片材料，在电镀中很容易产生起皮或起泡的原因，是由于这两种材料均属于难镀金属，因此，在带散热片陶瓷外壳的电镀前，必须进行特殊的预处理。
①由于前工序造成的沾污引起的外壳表面不清洁，而电镀前处理又未能将沾污物去除掉而产生起泡；
②在电镀前处理是，各工序的溶液、时间、温度控制不好或操作不当都会使外壳表面的沾污物不能去除干净而引起起泡；
③钎焊时外壳沾上的石墨微粒，指痕沾污等，用常规的前处理工艺很难处理干净，从而产生起泡；
④正镀镍溶液的杂质离子浓度随着被镀产品数量的增加而增加，使镀镍层的硬度增加，从而使镀镍层的应力增加，引发起泡。
解决电镀层起泡的措施
在陶瓷外壳生产过程中，必须对各道工序的工艺卫生作出严格规定，不允许用手直接接触产品，任何时候、任何情况下都必须戴指套方能接触产品。在外壳钎焊前，必须对装配定位石墨舟及石墨零件进行严格清洗，定期对钎焊炉进行清理。在装配时必须保证金属零件的清洁，对所用的金属零件和焊料进行严格清洗，装配时应戴指套进行装配。
多层陶瓷外壳金属零件的钎焊，可以选择氮气保护钎焊炉或氢气保护钎焊炉进行钎焊，但是，采用氮气保护钎焊炉钎焊时，氮气的纯度必须大于等于99．99%。在钎焊过程中，必须严格钎焊工艺，特别是钎焊炉炉温不能过高。一般地说，在采用Ag72／Cu28焊料时，钎焊温度不能超过950℃，时间不能超过5分钟。这是由于温度过高或时间过长后，焊料从固态熔化成液态时，一方面会出现气化，造成焊料内部出现蜂窝状组织，降低钎焊强度；另一方面石墨微粒会侵入熔化的焊料，漂浮在焊料表面，在焊料冷却后被焊料包裹一部分，另一部分浮在焊料面上，在电镀前处理时无法将其去除，从而在镀镍镀金后，有石墨微粒的地方就会产生起泡。这种石墨微粒气泡，是常规电镀前处理工艺无法解决的。
外壳电镀的前处理工艺与外壳被镀表面的清洁性有着直接的关系，是解决电镀起泡的关键，可根据产品和环境情况作适当调整前处理工艺。及时更换碱溶液和酸溶液，避免被镀表沾上杂质。
优化镀镍工艺也是解决镀镍起泡的措施之一，在采用低应力氨基磺酸盐镀镍时，可在正镀镍之前增加一道预镀镍工艺，这对解决金属化区域起泡有好处。
为了保证外壳的镀层质最，必须加强对镀镍溶液的维护，要定期分析和调整溶液的各项参数，使其在工艺规定的范围内；其次，要根据已镀产品的数量，对溶液进行活性碳处理，以除去溶液内的有机杂质；第三，要根据产品质量情况和已镀产品数量，对溶液进行小电流处理，以除去溶液内的杂质金属离子，以保证镀镍层的纯度，降低镀镍层的应力，减少起泡的可能性。
外壳的镀镍和镀金生产应连续进行，以减少镀金层起泡的发生。当出现停电或设备故障时，一旦镀镍和镀金生产不能连续进行时，应将产品浸放在去离子水中，当故障排除后，应用酸溶液对产品进行酸洗，再用去离子水漂洗干净后，立即进行下道工序生产。
带散热片的陶瓷外壳存钎焊前应对散热片先进行预处理，必须先镀上一层镍，再进行钎焊，以减少起泡的可能性。
来源：多层陶瓷外壳电镀层起泡的成因和解决措施探讨，汤纪南 , 李裕洪，电子与封装
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：多层陶瓷外壳电镀层起泡成因及解决措施
