连续电镀基本知识
第一章.电镀概论:
一.电镀定义:电镀为电解镀金属法之简称.电镀乃是将镀件(制品),浸于含有欲镀上金属离子的药水中并接通阴极,药水的另一端放置当阳极(可溶性或不可溶性),通以直流电后,镀件的表面即析出一层金属薄膜的方法. 二.电镀基本要素.
1. 阴极:被镀物,指各种接插件端子.
2. 阳极:若是可溶性阳极,则为欲镀金属.若是不可溶性阳极,大部分为贵金属(如白金,氧化铱等). 3. 电镀药水:含有欲镀金属离子之电镀药水.
4. 电镀槽:可承受.储存电镀药水之槽体,一般考虑强度.耐蚀,耐温等因素. 5. 整流器:提供直流电源之设备.
三.电镀目的:电镀除了要求美观外,依各种电镀需求而有不同的目的.
1. 镀铜:打底用,增进电镀层附着能力,及抗蚀能力. 2. 镀镍:打底用,增进抗蚀能力.
3. 镀金:改善导电接触阻抗,增进讯号传输.
4. 镀钯镍:改善导电接触阻抗,增进讯号传输,耐磨性能比金佳. 5. 镀锡铅:增进焊接能力,快被其它替物取代. 四.电镀流程:一般铜合金底材如下(未含水洗工程). 1.脱脂: 通常同时使用碱性预备脱脂及电解脱脂. 2.活化:使用稀硫酸或相关之混合酸. 3.镀镍:有使用硫酸镍系及氨基磺酸镍系. 4.镀钯镍:目前皆为氨系.
5.镀金:有金钴,金镍.金铁,一般使用金钴系最多. 6. 镀锡铅:目前为烷基磺酸系. 7. 干燥:使用热风循环烘干.
8. 封孔处理:有使用水溶性及溶剂型两种.
五.电镀药水组成:
1. 纯水:总不纯物至少要低于5PPM. 2. 金属盐:提供欲镀金属离子.
3. 阳极解离助剂:增进及平衡阳极解离速率. 4. 导电盐:增进药水导电度.
5. 添加剂(如缓冲剂,光泽剂,平滑剂,柔软剂.湿润剂,抑制剂等).
六.电镀条件.
1. 电流密度:单位电镀面积下所承受之电流.通常电流密度越高膜厚越厚,但是过高时,镀层会烧焦粗糙.
2. 电镀位置:镀件在药水中位置.与阳极相对应位置,会影响膜厚分布. 3. 搅拌状况:搅拌状况越好,电镀效率越好.有空气.水流,阴极等搅拌方式. 4. 电流波形:通常泸波度越好,镀层组织越均一.
5. 镀液温度:镀金约50~60℃,镀镍约50~60℃,镀锡铅约17~23℃,镀钯镍约45~55℃. 6. 镀液PH值:镀金约4.0~4.8,镀镍约3.8~4.4,镀钯镍约8.0~8.5. 7. 镀液比重:基本上比重低,药水导电差,电镀效率差.
七.电镀厚度.在现今电子连接器端子电镀厚度的表示法有u”(micro inch)微英寸,即是10-6inch,另一种是um(micro meter)微米,即是10-6 M.因一公尺等于39.37英寸,所以1um相当于39.37u”.为了方便记忆,一般以40计算..
1. 锡铅合金电镀,作为焊接用途,一般膜厚在100~150u”最多.
2. 镍电镀,现在市场上(电子连接器端子)皆以其为打底,故在50u”以上为一般普遍之规格,较低的规格为30u”(可能考虑到折弯或成本).
3. 黄金电镀,其为昂贵之电镀加工,故一般电子业在选用规格时,皆考虑其使用环境,使用对象,制造成本,若需通过一般强腐蚀试验必须在50u”以上. 八.镀层检验.
1. 外观检验:目视法.放大镜(4~10倍) 2. 膜厚测试:X-RAY萤光膜厚仪. 3. 密着试验:折弯法,胶带法或并用法.
4. 焊锡试验:沾锡法,一般95%以上沾锡面积均匀平滑即可. 5. 水蒸气老化试验:测试是否变色或腐蚀斑点,及后续之可焊性. 6. 抗变色试验:使用烤箱烘烤法.是否变色或脱皮.
7. 耐腐蚀试验:盐水喷雾试验.硝酸试验.二氧化硫试验.硫化氢试验等. 第四章.电镀实务 表(2) 磷表铜名称 锡含量 % 密度(g/cc) 导电率 % 黄铜名称 锌含量 % 密度(g/cc) 导电率 % CA5100 4.2~5.8 8.86 25 CA2100 5 8.86 58 CA5110 3.5~4.9 8.88 27 CA2200 10 8.80 46 CA2260 12.5 8.77 40 CA5190 5.0~7.0 8.88 20 CA2300 15 8.74 37 CA5210 7.0~9.0 8.78 18 CA2400 20 8.69 34 CA5240 9.0~10.0 8.78 11 CA2600 30 8.53 29 CA1100韧炼铜 0 8.91 100 CA2700 35 8.47 28 CA2800 40 8.39 27 一.电镀前处理:在实施电镀作业前一般皆要将镀件表面清除干净,方可得密着性良好之镀层.现就一般镀件表面结构作剖析(如图1):通常在铜合金冲压加工,搬运,储存期间,表面会附着一些尘埃,污垢,油脂及生成氧化等.而我们可以在素材一面这些污物予以分层说明处理方法(如表3) 图 (1)
1. 尘埃,污物 2. 油脂 3. 氧化层 4. 加工层 5. 扩散层 6. 铜合金素材 1.脱脂: 一般脱脂方法有溶剂脱脂,碱剂脱脂,电解脱脂,乳剂脱脂,机械脱脂(端子电镀业通常不用).在进行脱脂前必须先了解油脂种类及特性.方可有效去除油脂.油脂一般可分为植物性油,动物性油,矿物性油,合成油,混合油等(如表4).
金属表面油脂的脱除效用乃是由数种作用兼备而成的,如皂化作用,乳化作用,渗透作用,分散作用,剥离作用等.且脱脂时,除视何种油脂须用何种脱脂剂外,像素材对碱的耐蚀程度(如黄铜在PH值11以上就会被侵蚀),端子的形状(如死角.低电流密度区).油脂分布不均,油脂凝固等.皆会影响脱脂效果.须特别注意.所以脱脂的方法的选择即相当重要.以端子业来说,一般所用的油脂为矿物油,合成油,混合油,不可能用动植物油.
表 (3) 层数 第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 类别 污物 油脂 加工层 扩散层 水. 碱热脱脂剂 碱热脱脂剂,电解脱脂剂,溶剂等 处理方法 目的 第一层至第三层处理完全后,基本上密着性已经很好 在处理表面加工纹路,毛边,较厚氧化膜 氧化层 稀硫酸,稀盐酸,活化剂等 化学拋光,电解拋光 表 (4) 类 别 植物性油脂 动物性油脂 矿物性油脂 合成油 混合油 性 质 可被碱性脱脂剂皂化 脱) 有机溶剂,乳化剂 有机溶剂,乳化剂,电解脱脂剂,碱性脱脂剂,选择并用 处理方法 碱性脱脂剂,电解脱脂剂,有机溶剂,乳化剂(冷无法被碱性脱脂剂皂化,必须藉由乳化.渗透,分散作用 表 (5) 方 法 溶剂脱脂法 乳化脱脂法 碱性脱脂法 电解脱脂法 素材 素材 用方便 便,交果好 优 点 脱脂速度快,不会腐蚀缺 点 对人体有害,易燃,价钱高 使 用 药 剂 石油系溶剂,氯化碳氢系溶剂.如去渍油,三氯已烷 非离子界面活性剂.溶剂,水混合 脱脂速度快,不会腐蚀废水处理困难,价钱高,对人体有害 作预备脱脂 脂,易氢脆 对人体较无害,便宜,使易起泡沫,须加热,只能当氢氧化钠,碳酸钠,磷酸钠,磷酸三钠,界面活性剂 活性剂等 对人体较无害,使用方易起泡沫,须搭配预备脱氢氧化钠,碳酸钠,硅酸钠,碳酸钠,界面2.活化: 脱脂完后的金属表面,仍然残存有很薄的氧化膜,钝态膜,会阻碍电镀层的密着性,故必须使用一些活化酸将金属表面活化,以防止电镀层产生剥离.起泡等之密着不良现象.一般铜合金所使用之活化酸为硫酸,盐酸,硝酸,磷酸等之混合酸,中也有加一些抑制剂.
3.拋光:由于端子在机械加械过程中,使金属表面产生加工纹路或毛边,电镀后会影响外观及功能,一般在客户要求下,皆必须进行拋光作业.另外像素材氧化膜较厚活性化作业无法处理(如热处理后)时,皆必需仰