毫米波铝合金腔体的整体化学氧化及其焊接处局部电镀银的处理效果.pdf

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Vol 48 No 5 May 2015
毫米波铝合金腔体的整体化学氧化及其
焊接处局部电镀银的处理效果
敖辽辉
(中国电子科技集团公司第十研究所,四川成都610036)
摘要]为了提高毫米波铝合金腔体整体的防护能力及焊接能力,采用整体化学氧化和局部电镀镍一银一搪
锡技术,解决了整体电镀金层薄、孔隙率高、易产生小孔电偶腐蚀的问题。结果显示:此法处理后的毫米波铝合
金腔体可通过96b盐雾试验和240h湿热试验,且镀银层经搪锡后,封闭了镀层後孔,抗蚀能力及其他性能均
满足使用要求。
关键词]整体化学氧化;局部电镀银;铝合金腔体
[中图分类号]TQ153.1*6[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2015)05-0060-02
0前言
缘子的区域镀覆可焊性镀层,以提高毫米波铝合金腔
体的防护能力及焊接能力。
铝合金质轻、导热性好,常用作对质量和散热要求
较髙的毫米波电路组件腔体,腔体内部部分区域需焊】处理技术
接基片和绝缘子,其余区域需加以防护且能导电,以保
证内部波导的信号传输和上下腔体组合后的电磁屏
1整体化学氧化及局部镀银前处興
蔽。所以,要求腔体镀覆层具有良好的可焊性、与基体
将尺寸为100mmx50mmx10mm的5A06铝合
有良好的结合力及较高的防护性。目前对这类铝合金金铣削加工成图1的形状,其中黑色部分为需焊接区
腔体的镀饔沿用铜合金腔体的整体镀金工艺,为满足域,即需要镀银的区域,此区域大小根据电路设计确
腔体的可焊性要求,镀层体系通常设计为中间镀镍层定
7~10pm厚),表面镀金层(0.3~0.5m厚)。由于
铜、镍和金镀层与铝合金基体有足够大的电位差,存在
明显的电偶腐蚀倾向;这类厚度的镀镍、镀金体系层是
多孔性的,在相对湿度超过70%环境中,会因电解液的
存在而发生小孔电偶腐蚀,使铝合金基体被腐蚀,镀层
产生起泡、脱落,因此,这类镀层不能通过48h盐雾试
验考核,不宜用于毫米波铝合金腔体。若采用Sn-Pb
焊料焊接金层,Au会向焊料扩散溶蚀,与焊料形成脆
图1试件形状
性的金属间化合物,导致焊点发脆,又直接影响焊接质
铝合金上镀银的稳定性和可靠性较镀金好,且能
量,这是制约毫米波电路组件质量的瓶颈之一。为此,
与常用的微组装锡铅焊料很好地匹配。由于需要高温
本工作以防护性较好的5A06铝合金为腔体材料,先对焊接,镀银层及中间镀层不宜太厚,否则会因热膨胀系
腔体作导电整体化学氧化处理,再对需焊接基片和绝数的差异导致铍银层与铝合金基体分离,因此设计底
层为2次浸锌合金,中间镍镀层5~7um厚,表面银镀
[收稿日期]2014-12-25
层7~9um厚。
通信作者]放辽辉(1972-),高级工程师,主要研究领
铝合金腔体整体化学氧化处理工艺:3.0~6.0g/L
域为电子产品防护工艺和复合材料成型工铬酐,3.0~6.0g/L重铬酸钾,0.5~0.8gL氟化铬;
艺,电话:028-875598,E-mil:aolh@sina,10~30℃,时间5~10min。用电镀保护胶对不需镀银
com
的区域进行保护,然后用NaOH基碱浸蚀液褪去需镀
故保
第48卷?第5期?2015年5月
银区域的化学氧化膜,并对其进行镀银前处理:两次浸是否有起泡、起层。
锌(50-150yL氧化锌,300~500gL氢氧化钠,1~2
(5)电性能采用此法及整体镀金方法分别对毫
gL三氯化铁,室温,30~60s)→化学镀镍(30~45米波铝合金腔体进行镀覆处理,焊接及装配后进行电
g/L硫酸镍,30-40g/L次磷酸钠,100~120g/工柠檬性能测试对比。
酸钠,40-50g/L氯化铵,5~10g/L光亮剂ND-1;pH
值9~10,温度40~60℃,时间60~90min)。
2处理效果
1.2银工艺及后处理
镀覆层的防护性能
电镀银:35~40g/L硝酸银,30~40g/L焦亚硫酸
镀覆层经240h交变湿热试验和96h盐雾试验
钾,190~200g/L硫代硫酸钠,5~10g/L添加剂SL
后,宏观上未出现腐蚀,镀银层及搪锡层未发现脱落起
80;pH值为5,盪度10-30℃,电流密度0.5~2.0泡现象;导电氧化膜完好、无腐蚀、无变色。这是因为
A/dm2,时间20~30min
镀银层表面糖锡,封闭了较薄的银镀层孔隙,形成较厚
镀后去除电镀保护胶并清洗干净,烘干后用电容且致密的保护层,避免了小孔电偶腐蚀的发生,故整个
器纸包装备用。对需要进行镀覆层防护性能试验和电镀覆体系具有良好的防护能力。
性能测试的试件的镀银层表面进行搪锡处理,即将焊2.2可焊性
丝用烙铁熔化后在镀层上铺展开来,要求表面平滑、无
电镀银层焊料膜层平整,没有尖突、瘤等缺陷。焊
尖突,无局部不上锡缺陷
料在银层上均匀铺开,用手术刀刮削冷凝后的焊料层,
1.3测试分析
焊料层及镀银层未发生脱落现象,说明焊料在镀银层
(1)耐湿热性将试件放入MH(T)-10W温热试上浸润良好,且附着力强结果明显优于金镀层。
验箱进行10个周期的交变湿热试验,每个周期的具体23结合力
条件见表1。目视观察镀覆层是否出现起泡、脱落及腐
经过热震试验后,没有出现气泡、镀银层与基体分
蚀等现象。
表1交变湿热试验条件
离的现象,说明镀银层及底镀层与铝基材的结合力良
好,能够达到工程应用的要求。化学氧化膜由铝合金
试验阶段
a/c
△B/C
相对混度/%
基体直接生长扩散形成,非常薄,与基体具有较强的附
升温
3060
95
着力。镀银层及底镀层由于不需要考虑其防护性,其
高温高湿
镀覆厚度相对较薄,其内应力较小,与基体的结合强度
降温
6)30
也较大,在260℃下烘烤30min未发生起泡脱落。
低温高湿
95±5
2.4电性能
(2)耐盐雾性按GJB150.11A-2009《军用装备
在规定的测试条件下,对局部镀银的样件和整体
实验室环境试验方法》第11部分盐雾试验要求,将试镀金的腔体装配电路后进行电性能测试,测试频率为
样放人HYw60A盐雾试验箱交替进行24h喷盐雾、24113,11.5,1.17GHz时,局部镀银腔体的输出功率Pe
h干燥2种状态共96h的盐雾试验。目视观察镀覆层分别为27.23,27.14,27.20dBm,整体镀金腔体的Pap
是否出现起泡、脱落及腐蚀等现象。
为27.31,27.13,27.17dBm。局部镀银腔体的电性能
(3)可焊性将Up-78106337焊丝放置在试件镀和整体镀金的相当,均能满足使用要求。
银层位置,用热台加热到250℃,目视观察检查焊料是3结语
否在镀银层上自动铺展开,焊料膜层是否平滑、无尖
突、无局部不上锡等现象
对毫米波铝合金腔体采用整体化学氧化和焊接部
(4)结合力参照CBT5270-2005《金属基体上分电镀银可显著提高其抗腐蚀能力和可焊性,解决了
的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法毫米波铝合金腔体原整体镀金法导致的镀层可焊性
评述》中2.12热震试验方法,结合腔体实际焊接情况,差、镀层结合力差、易腐蚀和成本高等缺陷,