温度对微波器件镀层结构的影响

为结晶细致的银镀层有更好的导电和导波性能，对于电子电镀有重要意义。同样的理由对印制板电镀也很重要。过粗的结晶对印制板的孔金属化镀层性能有着重要影响。比如镀层变形时的机械性能等。对于微孔印制板，孔内镀层如果结晶粗糙，比如结晶颗粒尺寸达到几个μm，则在受热或受力变形等机械作用影响下，会出现孔位镀层的断裂，从而导致导通方面的故障。

    2．2镀镍

    图2是几种镀镍液在不同温度下的微观结晶大小的比较。同样显示出过高的温度会使镀层的结晶变得粗大。这种倾向因镀液组成的不同而有所不同。相对氯化物镀液，硫酸盐镀镍液中镀层结晶受温度的影响要小一些。氯化物镀镍在30℃以内结晶是细化的，且比较平滑。到了50℃，结晶明显变粗，由图2中温度达到90℃时的情形可知，单个结晶颗粒的大小可达到1μm以上。并且结晶长大时的形态呈现不规则的金字塔形，并且当温度达到90℃时，结晶颗粒呈明显的规则的金字塔形，这时镀层的硬度和脆性都明显地提高。

   2．3温度对镀锡层微观结构的影响

    温度对镀锡层的微观结构影响最为明显，图3是镀锡层在不同温度下的形貌变化。在20℃时，结晶细致平滑，到40℃时略有变粗，到60℃以上就明显成为粗粒结晶。

    因此，采用较高温度的碱性镀锡不适合于电子产品的电镀，而酸性镀锡则需要有温度控制装置，这不仅是因为有些镀锡光亮剂需要在较低温度下才起作用，而且是保证镀层结晶细致的重要工艺措施。

    3·温度影响微观结构的简单探讨

    从以上诸图中已经很直观地从微观角度看到了温度对镀层晶粒大小的影响。对于晶粒生长的机理和影响因素，有许多种模型和假说。但是，对于温度对镀层结晶的晶粒大小显著的影响，讨论的较少。

    实际上，可以从其他影响晶粒成长因素的模式，来推测温度对结晶的影响。一般认为，金属结晶晶粒大小受晶核成核的速度和晶核长大的速度这两个速度的影响。当晶核成核速度大于晶核长大速度，结晶就细小而致密;相反，如果成晶核长大的速度大于成核的速度，则镀层的结晶就会粗大。同时，结晶晶核需要有一定过电位才会形成，当晶面生长时，过电位会有所下降，如此往复进行。镀层晶格整齐地一层一层地长大。但是，实际上很少能得到整齐完满的结晶镀层。这是因为无论是金属镀层生长的基体表面还是新生的镀层结晶面，都不同程度地存在晶体缺陷和错位，结晶是螺旋式生长的。这些缺陷和错位为晶体成长提供了一种无需晶核就能从缺陷面上长大的机会，而从微观上看，这种机会是很多的。这样就会出现如图4所示的情况，即从基体缺陷上生长出来的面会长大得更快，直至消失。从图2镀镍微观结构中看到的金字塔，可能是这种情形的印证。另外，影响晶粒长大和晶面生长的另一个重要因素是能进入晶格的原子的供应量，这就与传质和电子的供给又有着重要关系。而传质是明显受温度影响的。

    再则，从过电位的变化，也很容易理解温度升高使镀层晶粒变粗的的原因，这就是温度加速了快速成长晶面的成长速度，因为温度升高使金属结晶的过电位降低，使晶粒成长的速度加快，大于晶粒生成的速度。结晶变得粗大。

    4·结论

    通过镀层在不同温度下的结晶形态可以得知，温度对金属镀层的结晶晶粒大小有明显影响。温度较高时，镀层结晶较粗大。

    温度对镀层结晶的影响主要是通过影响晶粒长大的速度实现的。温度高时，结晶的长大速较快，而温度较低时，镀层结晶长大的速度较慢。

    由此可以得出结论。要想获得结晶细致而有利于微波传导的镀层，微波器件等镀银电镀液工作的温度，控制在30℃以内为宜。

    参考文献

    ［1］刘仁志．波导产品镀银层厚度的确定［J］．电镀与精饰，2006，28(3):31．

    ［2］渡边辙．纳米电镀［M］．北京:化学工业出版社，2007．182，254，263．

    ［3］郭鹤桐，刘淑兰．理论电化学［M］．北京:宇航出版社，1984:239．