CN113089041A

CN113089041A - 一种提高中心导体性能稳定性的方法

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Publication number: CN113089041A
Application number: CN202110422442.5A
Authority: CN
Inventors: 丁正男; 陈文波; 唐定兵; 廖杨
Original assignee: CETC 9 Research Institute
Current assignee: CETC 9 Research Institute
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2021-07-09

Abstract

本发明公开了一种提高中心导体性能稳定性的方法，属于微波元器件技术领域，其方法为在中心导体表面先镀铜再镀银，其具体步骤包括上挂、化学除油、电解除油、酸洗、活化、氰化镀铜、预镀银、镀银等步骤，本发明通过在中心导体上先镀铜再镀银形成一定厚度的复合镀层的方法，利用铜层良好的导电性能及银层耐氧化性的特点可以有效保证中心导体的性能稳定性，同时复合镀层又减少了银的使用量，节约了材料成本。

Description

一种提高中心导体性能稳定性的方法

技术领域

本发明涉及微波元器件技术领域，尤其涉及一种提高中心导体性能稳定性的方法。

背景技术

中心导体是微波元器件-环行器最重要的组成部分之一，中心导体设置于环形器空腔中，导体的插入损耗大、边缘破损及氧化后都将影响其导电稳定性及使用寿命，所以，需要一种方法来克服以上问题。

目前，为了解决上述问题，一般是在中心导体表面镀银，因为以银系作为导电填料的导电化合物具有导电性好、耐氧化性好的特点，但由于银粒子迁移及价格昂贵的原因限制了其使用范围。而以铜系作为填料的导电化合物导电性好，但耐氧化稳定性差，随着时间的增加铜层容易氧化最终变成绝缘体。

所以，本领域亟需解决中心导体的性能稳定性的问题。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种提高中心导体性能稳定性的方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高中心导体性能稳定性的方法，在所述中心导体表面先镀铜再镀银。

作为优选的技术方案：所述先镀铜再镀银的具体方法包括以下步骤：

1)活化：将待处理中心导体在酸溶液中浸渍；其作用是去掉可能产生的轻微氧化层；

2)氰化镀铜：将步骤1)处理后的中心导体放入含氰化亚铜50～70g/L，氰化钠8～20g/L溶液的氰铜槽中，温度在30～40℃，电镀时间1150～1200s；

在氰化镀铜步骤时溶液中加入络合能力很强的氰化物，由于氰化根有很强的活化能力和络合能力，使络离子不易放电，这样，槽液的阴极极化很高，具有优良的均镀能力和覆盖能力，易于得到均匀的镀层；

3)预镀银：将步骤2)处理后的中心导体放入含氰化银2～5.5g/L，氰化钾75～100g/L溶液的渡槽中，设置预镀银槽温度为15～35℃，预镀银时间为55～60s；

预镀银避免了当铜层与镀银液接触时，铜就会与电解液中的银离子发生置换反应，得到的银镀层比较疏松以致和基体的结合力不牢；

4)镀银：将步骤3)处理后的中心导体放入含氰化银30g/L～55g/L，氰化钾100g/L～200g/L溶液的渡槽中，设置镀银槽温度为15～35℃，电镀时间35～40s，即得。

本发明在镀银之前，先与预镀银步骤中得到的工件表面进行置换反应，保证镀层与工件表面具有很好的结合力，获得紧密度更高的镀银层。

作为进一步优选的技术方案：

步骤2)中，所述氰铜溶液阴极电流密度为0.5～5A/dm2，pH值为12～13；

步骤3)中，所述预镀银溶液阴极电流密度为0.1～0.3A/dm²；

步骤4)中，所述镀银溶液阴极电流密度为0.2～0.4A/dm²，pH值为12.2～13.0，镀层厚度为7～12μm。

作为优选的技术方案：

在步骤1)前，还进行前处理。

作为进一步优选的技术方案：所述前处理包括：将待处理中心导体固定于挂具上、化学除油、电解除油和酸洗。

作为更进一步优选的技术方案：所述化学除油的方法为：将中心导体浸泡在含碳酸钠35～45g/L、磷酸钠12～15g/L，硅酸钠0.7～1.2g/L的水溶液中，温度升温到55～65℃，浸泡9～10min；

所述电解除油的方法为：将电解除油槽温度并升温至55～60℃，设置电解除油时间25～30s，电流密度为2.5～3A/dm²；

所述酸洗的方法为：将中心导体浸入含硫酸160～200g/L，铬酸60～70g/L的混合酸中，时间5～6s，重复1～2次。

作为进一步优选的技术方案：所述电解除油步骤中，阴极电流密度为3A/dm²。

作为优选的技术方案：

在步骤4)后，还进行后处理。

作为进一步优选的技术方案：所述后处理包括吹干、检验和下挂。

作为更进一步优选的技术方案，所述吹干方法为：用压缩气枪吹去零件表面的水，目视零件表面无水膜；然后将吹干的中心导体挂于烘箱挂杆上，设定烘干时间为9～10min，温度为80～85℃。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在中心导体上先镀铜再镀银形成一定厚度的复合镀层的方法，利用铜层良好的导电性能及银层耐氧化性的特点可以有效保证中心导体的性能稳定性，同时复合镀层又减少了银的使用量，节约了材料成本。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

一种提高中心导体性能稳定性的方法，包括下列四个工艺步骤：

1.前处理

1)上挂：按“中心导体上挂作业指导书”要求将中心导体固定于专用挂具上，挂具框架为长方形，长边226mm，宽边176mm，材料选用Ф3的黄铜棒，长边4个上挂点，上挂铜丝为Ф0.3，宽边3个上挂点，中心的捆绑铜丝选用Ф0.3双股紫铜丝；

2)面积计算：首先对挂具面积进行计算，黄铜棒框架面积+紫铜丝的面积＝3*黄铜棒总长度*π+0.3*紫铜丝总长度*π≈0.8dm²；然后计算中心导体的面积，根据中导蚀刻排版图，然后用电脑软件计算出中导面积；那么实际电镀面积＝中导面积+0.8dm²；

3)化学除油：将上挂的中心导体浸泡在含碳酸钠40g/L，磷酸钠13g/L，硅酸钠1.0g/L的水溶液中，温度升温到60℃，浸泡10min，进行化学除油，经过化学除油后将中心导体和挂具一起在清水中浸泡5s，目视中心导体表面完全润水，水膜连续，若中心导体不润水应重复化学除油工序；

4)电解除油：在PLC控制系统中设置电解除油槽温度并升温至60℃，阴极电流密度为3A/dm²，设置电解除油时间30s，按步骤2)计算出的面积设定电流，将中心导体下槽通电，直至报时；电解除油溶液不需要分析，由电镀工艺员按生产情况进行补充及跟换；电解除油完了以后采用两次逆流漂洗，每次漂洗时间为5s，目视中心导体表面完全润水，水膜连续，若中心导体不润水应重复电解除油工序；

5)混酸洗：将中心导体浸入含硫酸180g/L，铬酸65g/L的混酸槽中，时间6s，重复1次，腐蚀后铜晶格应充分暴露出来；然后用流动自来水冲洗零件表面10s，目视中心导体表面光亮，无斑点；由于反应剧烈，伴随有毒气体产生，此操作应该在有抽风的条件下进行，特别注意酸洗的时间和次数，防止过度腐蚀；

2.镀铜

6)活化：在镀铜步骤之前先将零件在15％的稀硫酸溶液中浸渍30s，去掉可能产生的轻微氧化层。然后采用2次逆流漂洗，时间5s左右，目视中心导体上是否氧化变色。

7)氰化镀铜：将零件放入含氰化亚铜60g/L，氰化钠15g/L溶液的氰铜槽中，温度控制在35℃，阴极电流密度为1.0A/dm²，电镀时间为1200s，按步骤2)计算出的面积设定好电流，将零件带电下槽，直至报时。零件必须是带电下槽，采用阴极移动、循环过滤，阳极采用高级电解铜阳极，采用阳极带，防止产品互相覆盖、重叠。

8)回收：取出中心导体置于渡槽上方，停留10s，至到中心导体上没有大量氰铜溶液滴落后再浸入回收槽10s；最后进行两次逆流漂洗5s，使得中心导体上没有氰铜溶液残留；

3.镀银

9)预镀银：将中心导体放入含氰化银3.5g/L，氰化钾85g/L溶液的渡槽中，用PLC控制系统设置预镀银槽温度为25℃，溶液的阴极电流密度为0.2A/dm²。若室温低于设置温度，需加热；在PLC控制系统中设置预镀银时间为60s，按步骤2)计算出的面积设定好电流，直至报时；

10)镀银：将中心导体放入含氰化银50g/L，氰化钾150g/L溶液的渡槽中，用PLC控制系统设置镀银槽温度为25℃，阴极电流密度为0.3A/dm²，pH值为12.6，时间为40s；

根据镀层厚度、电流密度和电镀时间的关系：δ＝D_kTηKγ^-110^-3(毫米)，可计算出此时镀层厚度应为10μm；

11)回收：取出中心导体置于回收槽上方，停留1～2min，目视零件上没有镀银溶液滴落；

12)清洗：采用两次逆流漂洗，每次3-5s，中心导体表面无明显溶液残留；然后用流动自来水冲洗中心导体表面和内孔30s，目视中心导体表面和孔内无镀银液残留；然后再进行两次逆流漂洗，时间在5s左右，清洗后中心导体表面无残留稀硫酸溶液；

4.后处理

13)吹干：用压缩气枪吹去零件表面大量的水，目视中心导体表面无水膜；然后将吹干的中心导体挂于烘箱挂杆上，设定烘干时间为10min，温度为85℃；

14)镀后检验：按“电镀产品检验规程”操作，接触中心导体必须穿戴细纱手套，取整版四个角上的四件产品作结合力试验，其它产品用测厚仪测量厚度。

15)下挂：将中心导体从挂具取下，即得。

按GJB1941-94要求，采用X射线荧光光谱法测量整版产品的镀层厚度，厚度最大为10.05μm，最小为10.01μm，均在允许的误差范围内，且厚度较为均匀；镀件在清洗后，放入烤箱中，温度调到190保持60min，借助四倍放大镜观察镀层，无剥落、起皮和起泡现象。

将采用本实施例的方法电镀后的中心导体用微带线传输反射法测试装置进行电磁性能稳定性测试，测试频率范围为4.5～8GHZ下的电磁参数范围为10～20，损耗为0.005～2.0，电磁性能比较稳定。

实施例2：

本实施例中，除下述步骤的工艺参数与实施例1不同外，其余与实施例1完全相同：

3)化学除油：将上挂的中心导体浸泡在含碳酸钠35g/L，磷酸钠15g/L，硅酸钠1.2g/L的水溶液中，温度升温到65℃，浸泡10min，进行化学除油，经过化学除油后将中心导体和挂具一起在清水中浸泡3s，目视中心导体表面完全润水，水膜连续，若中心导体不润水应重复化学除油工序；

5)混酸洗：将中心导体浸入含硫酸200g/L，铬酸70g/L的混酸槽中；

6)活化：在镀铜步骤之前先将零件在20％的稀硫酸溶液中浸渍30s；

7)氰化镀铜：将零件放入含氰化亚铜70g/L，氰化钠10g/L溶液的氰铜槽中，温度控制在40℃，阴极电流密度为1.3A/dm²，电镀时间为1150s，按步骤2)计算出的面积设定好电流，将零件带电下槽，直至报时；

9)预镀银：将中心导体放入含氰化银5.5g/L，氰化钾75g/L溶液的渡槽中，用PLC控制系统设置预镀银槽温度为35℃，溶液的阴极电流密度为0.3A/dm²。若室温低于设置温度，需加热；在PLC控制系统中设置预镀银时间为60s，按步骤2)计算出的面积设定好电流，直至报时；

10)镀银：将中心导体放入含氰化银30g/L，氰化钾200g/L溶液的渡槽中，用PLC控制系统设置镀银槽温度为35℃，阴极电流密度为0.4A/dm²，pH值为13.0，时间为35s；

按GJB1941-94要求，采用X射线荧光光谱法测量整版产品的镀层厚度，厚度最大为10.05μm，最小为9.96μm，均在允许的误差范围内，厚度均匀性较实施例1差；镀件在清洗后，放入烤箱中，温度调到190保持60min，借助四倍放大镜观察镀层，无剥落、起皮和起泡现象。

采用本实施例的方法电镀后的中心导体用微带线传输反射法测试装置进行电磁性能稳定性测试，测试频率范围为4.5～8GHZ下的电磁参数范围为8～24，损耗为0.005～1.5，电磁性能比较稳定。

对比例1：

本对比例与实施例1相比，取消“9)预镀银”，其余与实施例相同，得到的镀层采用X射线荧光光谱法测量整版产品的镀层厚度，厚度最大为8.05μm，最小为5.96μm，厚度不够；镀件在清洗后，放入烤箱中，温度调到190保持60min，借助四倍放大镜观察镀层，镀层有剥落、起皮和起泡现象。

因取消9)预镀银步骤后，镀铜层的铜离子就会与10)镀银中高浓度的电解溶液中的银离子发生置换反应，消耗银离子的同时，得到的银镀层比较疏松，结合力不够。

由于厚度、外观已经不满足标准要求，为不合格产品，无需进行后面的电磁性能稳定性测试。

对比例2：

本对比例与实施例1相比，在7)氰化镀铜中加入5g/L氰化钠，其余与实施例相同，结果发现氰铜槽中阳极溶解不正常，严重发黑、钝化，零件镀层发暗，形状成海绵状花纹。与实施例1相比，在7)氰化镀铜中加入25g/L氰化钠，发现氰铜槽中阴极产生大量气体，铜阳极发亮。经反复试验，氰化镀铜中氰化钠溶液控制在9.5～20g/L之间，渡槽反应较为正常。

对比例3：

本对比例与实施例1相比，取消“7)氰化镀铜”、“9)预镀银”，其余与实施例相同，得到的镀层采用X射线荧光光谱法测量整版产品的镀层厚度，厚度最大为10.58μm，最小为9.50μm，整版40％镀件的厚度超差，且均匀性较差；镀件在清洗后，放入烤箱中，温度调到190±10℃保持60min，借助四倍放大镜观察镀层，镀层有剥落、起皮和起泡现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：在所述中心导体表面先镀铜再镀银。

2.根据权利要求1所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述先镀铜再镀银的具体方法包括以下步骤：

1）活化：将待处理中心导体在酸溶液中浸渍；

2）氰化镀铜：将步骤1）处理后的中心导体放入含氰化亚铜50～70g/L，氰化钠8～20g/L溶液的氰铜槽中，温度在30～40℃，电镀时间1150～1200s；

3）预镀银：将步骤2）处理后的中心导体放入含氰化银2g/L～5.5g/L，氰化钾75～100g/L溶液的渡槽中，设置预镀银槽温度为15～35℃，预镀银时间为55～60s；

4）镀银：将步骤3）处理后的中心导体放入含氰化银30～55g/L，氰化钾100～200g/L溶液的渡槽中，设置镀银槽温度为15～35℃，电镀时间35～40s，即得。

3.根据权利要求2所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：

步骤2）中，所述氰铜溶液阴极电流密度为0.5～5A/dm2，pH值为12～13；

步骤3）中，所述预镀银溶液阴极电流密度为0.1～0.3A/dm²；

步骤4）中，所述镀银溶液阴极电流密度为0.2～0.4A/dm²，pH值为12.2～13.0，镀层厚度为7～12μm。

4.根据权利要求3所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：

在步骤1）前，还进行前处理。

5.根据权利要求4所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述前处理包括：将待处理中心导体固定于挂具上、化学除油、电解除油和酸洗。

6.根据权利要求5所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述化学除油的方法为：将中心导体浸泡在含碳酸钠35～45g/L、磷酸钠12～15g/L，硅酸钠0.7～1.2g/L的水溶液中，温度升温到55～65℃，浸泡9～10min；

7.根据权利要求6所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述电解除油步骤中，阴极电流密度为3A/dm²。

8.根据权利要求2所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：

在步骤4）后，还进行后处理。

9.根据权利要求8所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述后处理包括吹干、检验和下挂。

10.根据权利要求9所述的提高中心导体性能稳定性的方法，其特征在于：所述吹干方法为：用压缩气枪吹去零件表面的水，目视零件表面无水膜；然后将吹干的中心导体挂于烘箱挂杆上，设定烘干时间为9～10min，温度为80～85℃。