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电镀技术教材

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2019-06-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电镀技术教材ppt》,可适用于综合领域

电镀技术教材*目录第一章.电镀概论第二章.电镀计算第三章.电镀实务第四章.电镀不良对策*第一章.电镀概论电镀定义:电镀为电解镀法金属法之简称。电镀乃是将镀件(制品)浸于含有欲镀上金属的离子溶液接通阴极另一端置适当阳极(可溶性或不溶性)通以直流电后镀件的表面即析出一层金属薄膜的方法。*第一章.电镀概论电镀的目的:.增进美观(如光亮、色泽).提升抗环境能力(如抗蚀、耐热、耐磨等).提升密着能力(如打底电镀).配合后加工制程(如焊接、折弯).提升使用功能(如导电、润滑、强度、弹性等).降低制造成本(如取代物)*第一章.电镀概论镀金属方法:.电解镀金法(俗称电镀).化学镀金法(俗称化学电镀).熔融镀金法.熔射镀金法.气相镀金法(俗称真空电镀).冲挈镀金法(俗称机械电镀)*第一章.电镀概论电镀流程:(未含水洗工程).研磨polish(机械、化学、电解).前处理pretreatment(脱脂、活化、清洁).电镀electroplating(镀底、选镀).后处理aftertrcatment(着色封孔上腊).干燥drying(airheaterIR)*第一章.电镀概论电镀药水组成:.纯水.金属盐.阳极解离助剂.导电盐.缓冲剂.添加剂(如光泽剂、平滑剂、柔软剂、湿润剂、抑制剂等)*第一章.电镀概论电镀条件:.电流密度(镀液特性镀件结构).电镀位置(阴阳极相对距离、位置).搅拌状况(速度←→稳定度).电流波形(滤波度,PR,脉波等).阳极(可溶性,不可溶性,辅助性).镀液温度(Λu℃,Ni℃,SnPb℃).PH值(酸性,中性,碱性).比重(粘度←→导电度).镀液组成分为(金属离子含量、比例等)*第一章.电镀概论电镀厚度:在现今电子连接器端子之电镀厚度的表示法:()μn(microinch)微英寸即是–inch。()μm(micrometer)微米即是1-6M。一公尺(一米1M)等于inch(英寸),所以M相当于μn为了方便记忆一般以计算即是假设电镀锡铅μ应大约为*=μn。以下为一般端子零件电镀所需之基本厚度(数据来自ΛSTM标准)当然在商业化时需根据消费者要求或买卖双方协议故此叙述仅作参考。*第一章.电镀概论电镀厚度:TINLEADALLOYPLATING(锡铅合金电镀)()μm以上其储存期为三个月。()~μm以上其储存期为九个月。一般至少需μm以上焊锡性较具可靠但现在很多降至~μm之厚度若底材(或底层)选择不适当的话实在是令人担优。*第一章.电镀概论电镀厚度NICKELPLATING:(镍电镀)现在市场上(电子连接器端子)皆以其为Underplating(打底)故在μn以上为一般普遍之规格但若单纯电镀镍(最后镀层)则必须要有μm以上始可通过小时以上之盐水喷雾试验。*第一章.电镀概论电镀厚度:GOLDPLATING(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腐蚀试验必须在μm以上。(此为国际标准规格)*第一章.电镀概论电镀检验:在端子电镀镀层的检验项目有如下但有些项目必须使用较昂贵之仪器及检验时效故并非一般电镀业皆能有完整之检验系统。*第一章.电镀概论电镀检验:外观(显微镜)厚度(XRAY荧光膜厚仪)密着性行(折弯、急冷、胶带法)焊锡性(沾锡法)耐蚀性行为盐水、硝酸、二氧化硫等)硬度(硬度测试器)成分(分光仪、XRAY..)8纯度(分光仪、AAS)9耐磨性行(物理试验机)延展性(物理试验机)耐变色性(烘烤法、腐蚀性)阻抗(电阻测试器)内应力(HULLCELL应力测试器)*第二章.电镀计算电流密度即电极单位面积所通过的安培数一般以Λdm表示。电流密度在电镀操作上是很重要的变量。如镀层的性质、镀层的分布、电流效率等皆有很大的关系。其计算方法如下:平均电流密度(ΛSD)=电镀槽通电的安培数(Λmp)/电镀面积(dm)连续端子电镀业计算阴电流密度时必须先知道电镀槽长及单支端子电镀面积然后再算出镀槽中之总电镀面积。*第二章.电镀计算电流密度举例:有一连续端子电镀机镍槽槽长米欲镀一种端子端子之间距为mm,每支端子电镀面积为mm,今开电流Λmp请问平均电流密度为多少()电镀槽中端子数量=*=支()电镀槽中电镀面积=*=mm=m()平均电流密==ΛSD*第二章.电镀计算耗金计算:黄金电镀(或钯电镀)因使用不溶解性阳极(如白金钛纲)故镀液中消耗之金属离子无法自行补给需仰赖添加方式补充。一般黄金是以金盐田金氰化钾)PGC来补充而钯金属是以钯盐(如氰化铵钯、硝酸铵钯或氯化钯)来补充。*第二章.电镀计算耗金计算其计算方法如下:重量(g)=面积(cm)*长度(cm)*密度(gcm)加金量=电镀面积* 电镀厚度 * 金属密度一般使用电镀厚度单位为μn(microinch)。电镀面积单位为dm钯金属密度gcm黄金密度gcm。本段将添加量计算公式简化为*第二章.电镀计算耗金计算(1)黄金添加量(g=Λ(dm)*Z(μn)*(gcm)(耗金量)=cm*cm*=ΛZ简化(dm=cmμ=cm)(Λ:电镀面积dmZ:电镀厚度μ)lgPGC理论上含纯金量为g实际上制造(耗PGC量)=ΛΖ出Gpgc含黄金量约在g之谙。故若换算为耗PGC量(g)公式为加PGCJ量(g)=ΛΖ÷*第二章.电镀计算(2)钯金属添加量(g)Λ(dm)*z(μn)*(gcm3)(耗钯量)=cm*cm*=ΛΖ()二氯二铵钯盐=ΛΖ÷=ΛΖ()二氯四铵钯盐=ΛΖ÷=ΛΖ()硝酸铵钯盐=ΛΖ÷=ΛΖ*第二章.电镀计算举例:有一连接端子电镀机欲生产一种端子支电镀黄全面μn每支端子电镀面积为mm实际电镀出平均厚度为μn请问需补充多少g纯金多少gpgc()支总面积=*mm=(dm)()耗纯金量=ΛΖ=**=g()耗PGC量=ΛΖ=**=g*第二章.电镀计算.理论厚度:在计算理论厚度之前必须知道法拉第电解定律。法拉第的第一定律为被电解出的生成物与所通入的电量在正比。法拉第的第二定律为通入一定的电量各物质生成的量与其化学当量成正比。公式()一个法拉第F=电流Λmp*时间hrcoul公式()一克当量E=金属重量W*电荷数原子量公式()金属重量W=面积cm*厚度cm*密度gcm3由公式()及公式()得知(一个法拉第F=一克当量E)公式()金属重量W=电流Λmp*时间hr原子量coul*电荷数*第二章.电镀计算由公式()及公式()得知厚度cm=电流Λmp*时间hr原子量coul*电荷数*面积cm*密度gcm3=电流密度Λmpcm*时间hr**时间hr*原子量coul*电荷数*密度D(Ζ厚度T时间M原子量N电荷数D密度 C电流密度)Ζ(cm)=C(Λmpcm)*T(hr)*M(coul)*N*D(gcm3)(μn=*cmΛmpdcm=Λmpcmhr=min)*Ζ=C*T*M*N*DΖ=CTMND举例:镍密度gcm3电荷数原子量试问镍电镀理论厚度Ζ=CTMND=CT**=CT若电流密度为Λmpdcm(ASD)电镀时间为分钟则理论厚度Ζ=**=μn*第二章.电镀计算金理论厚度=CT(密度分子量电荷数)铜理论厚度=CT(密度分子量电荷数)钯理论厚度=CT(密度分子量电荷数)钯镍论厚度=CT(平均密度分子量电荷数)锡铅论厚度=CT(平均密度分子量电荷数)*第二章.电镀计算 .阴极电镀效率计算:一般计算阴极电镀效率(指平均效率)的方法有两种如下。阴极电镀效率E=实际平均电镀厚度Ζ’理论电镀厚度=理论需耗电流值实际使用电流值本段仅介绍方法()。举例:假设电镀镍金属所用电流密度为ASD电镀时间为分钟而实际的测厚度为μn请问阴极电镀效率Ζ=CT=**=μnE=ΖΖ==一般镍的阴极电镀效率应皆在锡铅的阴极电镀效率约在以上黄金电镀则视药水金属离子含量多寡而有很大差异。若无法达到应有的阴极电镀效率,则可以从搅拌能力之提升或check电镀药水组成。*第二章.电镀计算.综合计算:假设电镀一批DPShPb端子数量有万支生产速度为Mmi每个镍槽镍电流为Λmp、金电流为Λmp、锡铅电流为Λmp实际电镀所测出厚度镍为μn、金为μn、锡铅为μn每个电镀槽长度皆为M镍槽3个、金槽为2个、锡铅槽3个每支端子镀镍面积为mm、镀金面积为mm、镀锡铅面积为mm每支端子间距为mm请问()万支端子须多久可以完成?()总耗纯金量为多少g?换算PGC为多少g?()每个镍、金、锡铅槽电流密度各为多少?()每个镍、金、锡铅电度效率为多少?*第二章.电镀计算()20万支端子总长度=*=mm=M20万支端子耗时==min=hr()20万支端子总面积=*=mm=dm20万支端子耗纯金量=ΛΖ=**=g20万支端子耗PGC量==g()每个镍槽电镀面积=**=mm=dm每个镍槽电流密度==ΛSD每个金槽电镀面积=**=mm=dm每个金槽电流密度==ΛSD每个锡铅槽电镀面积=**=mm=dm每个锡铅槽电流密度==ΛSD*第二章.电镀计算()镍电镀时间=*=min镍理论厚度=CT=**=镍电镀效率==金电镀时间=*=min金理论厚度=CT==金电镀效率==锡铅电镀时间=**==min锡铅理论厚度=CT=**=锡铅电镀效率==*第三章:电镀概述一.电镀底材(素材)二.电镀前处理三水洗工程四电镀溶液五电镀流程六电镀设备结构*第三章:电镀概述一.电镀底材(素材)一般在电镀之前本人建议最好先对底材进行了解这有助于有效的电镀加工。如材质、端子结构、表面状况(如油份、氧化情形、加工外观等)。而在计算机端子零件之电镀加工中所使用之材质有铜合金(黄铜、磷铜、铍铜、钛铜、银铜、铁铜等)及铁合金(SPCC、合金等)而一般最使用的材料为黄铜(brass)及磷青铜(phosbronze)。以下就对纯铜及此两种金属加以说明。(1)纯铜(copper):铜的特点是导电度和导热度大所以多半用为电气材料传热材料。像导电率即是以铜做为μ基准是以韧炼铜(ElectrolyticToughPitch)的电阻系数μΩcm为ACS(InternationalAnnealedCopperStandard)*第三章:电镀概述一.电镀底材(素材)其他金属导电率之计算即是金属电阻系数=(如表()及表()。铜在干燥空气中及清水中是不易起变化但和海水便会起作用。且若在空气中有湿气和CO时铜表面会生绿色碱性碳酸铜(俗称铜绿)。(2)黄铜(brass):黄铜是铜和锌的合金。一般锌含量在%之间黄铜的颜色随锌含量的增加从暗红色红黄色淡橙黄色渐渐变为黄色。其机械性质优良制造和加工都容易价格又便宜故多半皆用来做公端材料。但其耐蚀性较差故需镀一层铜或镀一定厚度以上之镍作为打底(underplating)防蚀用。若在黄铜中加少量锡时黄铜加%锡称为navalbrass黄铜加锡称为adamiraltybrass。其他也有加少量铝、铁、硅、镍等皆为提升其物理性能及耐蚀性。*第三章:电镀概述一.电镀底材(素材)(3)磷青铜(phosphorusbronze):磷青铜为铜、锡、磷之合金。一般锡含量在~之间磷含量在~之间。在青铜中加磷是为除去内部之氧化物而改良其弹性及耐性能。磷青铜之耐蚀性远比黄铜优良但价格较贵。通常皆用在母端或弹片接点有时在磷青铜加其他金属更大增其耐蚀性可不必镀镍打底而直接镀锡铅合金如加镍为CA。*第三章:电镀概述二.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凈方可得到密着性良好之镀层。现就一般镀件表面结构伯剖析(如图()):通常在铜合金冲压(stamping)加工搬运储存期间表面会附着睛些尘埃污垢油脂及生成氧化物等而我们可以在素材表面这些污物予以分层说明处理方法(如表())。脱脂(degreasing)一般脱脂方法有:溶剂脱脂、剂脂、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()*第三章:电镀概述二.电镀前处理脱脂(degreasing)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。且脱脂时除视何种脱脂剂外像素材对碱的耐蚀程度(如黄铜在PH值以上就会被侵蚀)、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使用的油脂为矿物油、合成油、混合油不可能用动植物油。以下就对溶剂脱脂法、乳化脱脂法、碱剂脱脂法、电解脱脂法作以比较说明。*第三章:电镀概述二.电镀前处理2活化(activation):脱脂完后的金属表面仍然残存有很薄的氧化膜、钝熊膜会阻碍电镀层的密着性帮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(peeling)起泡(blister)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、磷酸等之混合酸其中也有加一些抑制剂。*第三章:电镀概述二.电镀前处理3抛光(polishing)由于端子在机械加工过程中使金属表面产生加工纹路在电镀后会影响外观一般在客户要求下皆必须进行抛光作业。另外像素材有毛边或氧化膜较厚活性化作业无法处理(如热处理后)时皆必需仰赖抛光作业。而端子的抛光一般仅限于使用化学抛光法及电解抛光法。而上述两种方法皆使用酸液为达到细微抛光在酸的浓度种类就相当重要。通常使用稀酸细部抛光效果较佳但是费时。使用深浓酸处理速度快但易素材且对人体有害。故管使用何种方式搅拌效果要好才可以得到较均匀的抛光的表面。*第三章:电镀概述三.水洗工程一般电镀业当专注在电镀技术研究及电镀药水的开发却往往忽略了水洗的重要性。很多电镀不良皆来自水洗工程设计不良或水质不凈以下我们就水洗不良而造成电镀缺陷之各种情形加以解说。若脱脂剂的水质为硬水则端子脱脂后金属表面残存的皂碱和Ca、Mg金属生成金属皂固着于金属表面时产生镀层密着不良、光泽不良的原因。一般改善方法可以将水质软化并于脱脂剂内加界面活性剂。若在电镀为酸性时与金属表面残存的皂碱作用产生硬脂酸膜而造成镀层密着不良、光泽不良的原因。改善方法为控制使用水质(调整PH值)。*第三章:电镀概述三.水洗工程若各工程药液带出严重并水洗不良或水质不佳(即有不纯物)会污染下一道工程造成电镀缺陷。改善方法为使用干凈的纯水避免带出(吹气对准)药液修正水洗效果。电镀槽间之水洗水中含镀液浓度若过高造成镀层间密着不良。改善方法为避免带出(吹气对准)药液经常更换水洗或做连续式排放。若在电镀完毕最后水洗不良时会造成镀件外观不良及镀件寿命简短(残留酸)。改善方法为使用干凈的纯水经常更换水洗或做连续式排放。*第三章:电镀概述四.电镀溶液在端子电镀业一般的电镀种类有金、钯、钯镍、铜、锡铅、镍。而目前使用比较多的有镍、锡、铅合金镀金(纯金及硬金)以下就针对这几种电镀溶液加以叙述其基本理论镍镀液目前电镀业界镀镍液多采用氨基磺酸镍浴(也有少数仍使用硫酸镍浴)。此浴因不纯物含量极低故所析出之电镀层内应力很低(在非全光泽下)镀液管理容易(不须时常提纯)但电镀成本较硫酸镍浴高。而目前镀液分为二种类别半光泽全光泽。半光泽镍多半用在全面镀锡铅时(因锡铅镀层能将镍层全面覆盖故无须用全光泽)或是用在电镀后须再做二次加工(如折弯)而考虑内应力时或是考虑低电流析出时。而全光泽镍则用在镀金且要求光泽度时。氨基磺酸镍浴在搅拌情况良好下平均电流密度是可以开到ΛSD。*第三章:电镀概述四.电镀溶液最佳操作温度是在~℃随着温度下降高电流密度区镀层由光泽度下降到白雾粗糙、烧焦至密着不良。随着温度上升氨基磺酸镍开始起水解成磺酸镍内应力有也随之增加。PH值控制在~之间PH值过高镀层的光泽度会下降、逐渐变粗糙、甚至烧焦PH值过低镀层会密着不良。比重控制在~Be’比重过高PH值会往下降(氢质子过多)比重过低PH值会往上升且电镀效率变差。电流须使用直流三相滤波以下(可提升操作电流密度)。此镍镀浴在制程中最容易污染的金属为铜建议超过~ppm时尽快做弱电解处理。*第三章:电镀概述四.电镀溶液锡铅镀液:目前电镀业界镀锡铅液多半采用甲基磺酸光泽浴(BRIGHT)或非光泽浴极锡铅比约为:(因阳极解离之部分锡氧化为四价锡沈淀为平衡:1之锡铅析出比)。甲基磺酸浴在搅拌情况良好下平均电流密度是可以开到ΛSD。除组成分外会影响镀层的就是光泽剂及温度。正常下光泽剂的量越多(有效范围内)其使用的电流范围越宽但若过量会影响其焊锡性甚至造成有机污染若量不足时很明显光泽范围会缩小不过控制得宜的话可得半光泽镀层有助于焊锡性。若温度过高其使用的电流密度范围会缩短很明显怎么镀就是白雾不亮而且药水混浊速度会加快(因四价锡产生)不过倒是会增加电镀效率。若温度过低则电镀效率会下降另在搅拌情况不良下高电流密度区容易产生针孔现象。一般建议温度控制在~℃之间。*第三章:电镀概述四电镀溶液硬金镀液:由镀层是做为连接器之导电皮膜用相对镀层之耐磨性及硬度就必须比较优良因而使用硬金系统镀液(酸性金)。硬金系统有金钻合金、金镍合金及金铁合金。在台湾电镀业界多半使用金钻合金(药水控制较成熟)一般镀层之金含量在~之间硬度在~Hv之间。目前镀液系统多半属于柠檬酸系、磷酸系、有机磷酸系等。一般会影响镀层析出速率及使用电流密度范围之因素有金含量、光泽剂、螯合剂、温度、PH值等。所以业者是不会将金含量开得太高的一般金含量约开在~g之间(由生产速率及投资成本考虑而不定)。因此金能使用的电流密度就无法像镍或锡铅一样可以达ΛSD而仅限于ΛSD(搅拌良好下)以下。而效率也仅限于60%以下*第三章:电镀概述四电镀溶液硬金镀液通常随着金含量增加电镀效率也随着上升所需的各种添加剂也须增加随着金含量递减则反之。随着温度升高电镀效率会提升全色泽会渐渐偏红若随着温度降低则电镀效率会下降而色泽会由较黄渐渐变暗、偏绿一般建议温度控制在~℃。随着PH值上升电镀效率也随着上升但过高即会造成烧焦(呈粗糙黑褐色)若随着PH值下降,则电镀效率会下降甚至过低时黄金极易沈淀下来(PH低于3以下)建议PH值上升电镀控制在左右。光泽剂有分高电流及中低电流用中低电流光泽剂是用钻,而高电流光泽剂则使用砒碇衍生物(多属专利)。此镀金溶液在制程中最易也最怕之金属为铅建议在~ppm时尽快做除铅处理。*第三章:电镀概述四电镀溶液纯金镀液:此电镀乃是做为电镀薄金用(FLASH)或覆盖厚金用(因纯金颜色较黄)但不能做电镀厚金用(因耐磨性差)。一般多使用柠檬酸及磷酸混合浴等。此浴可操作之电流密度为3ΛSD效率约在~之间。温度控制在~℃之间。PH值控制在~之间故此浴也称为中性金。由于此浴单纯在未有其他金属污染下是极容易操作使用一般只要控制金含量不提高太多即可(勿超过g)。*第三章:电镀概述四电镀溶液钯镍镀液:目前此种镀液仍为氨系镀浴由于组成成份多为氨水故在控制上、操作上并不是相当成熟。开缸总金属含量约在g左右电镀效率随着金属浓度成正比。PH值随各专利药水而异有从中性到弱碱性(~)不等而电镀时随着氨水的挥发PH值也随着下降。现阶段以 %钯%镍合金为主膜厚约从~μn之间。*第三章:电镀概述五电镀流程连续端子电镀的规格有全镀镍全镀锡铅全镀镍再全镀锡铅、全镀镍再全镀金、全镀镍后再选镀金及镀锡铅全镀镍后再选镀钯镍并覆盖金及选镀锡铅等。*第三章:电镀概述五电镀流程放料:由于连续端子材料是一卷一卷(盘)的所以放料是呈连续性(不断性)。放料方式一般有水平式及垂直式。接线方式一般有采用缓冲接线式、预先拉出接线式、停机接线式、连续接线式、而接点有使用:捆线法、铆钉法、点焊法、熔接法、穿钉法、黏贴法等。放料张力需适中过大易造成端子变形一般在放料盘会设煞车以调节放料张力。在放料过程中尚有一重要作业是层间纸之卷收若收纸不顺会造成调节放料张力。在放料紊乱搅杂致端子变形、污染脱脂剂。*第三章:电镀概述五电镀流程预备脱脂:一般业界有使用碱性脱脂剂加热处理、溶剂处理、乳化剂、电解脱脂剂处理。其中含溶剂之脱脂药剂除油效果最好但因环保问题渐渐少人使用现用碱性(含电解)脱脂剂较多皆为固体粉末状时色泽有从白色到黄色到褐色不等通常配制浓度约~g之间当药呈混浊液体状时即需更换脱脂剂。液温控制在~℃理论上温度越高脱脂效果越好但相对的缺点有耗电能、蒸发快、槽体寿命缩短、对操作人员健康不良、增加管理负担。而为增加脱脂效果可加强药液搅拌(如加大泵循环、鼓风、超音波等)或加强阴极的搅拌(如快速生产、阴极摆动)通常后者效果较佳。*第三章:电镀概述五电镀流程一般采用浸洗、喷洗及并用。而水洗之时间、次数也因制程而异通常皆有数道以上。水质一般也有用纯水及自来水最好使用前者。水洗之更换频度依清洁度而异一般有采连续排放式、分批排放式。*第三章:电镀概述五电镀流程 电解脱脂:此乃使用碱性脱脂剂加热及通以直流电处理。电镀业现使用电解脱脂剂皆为固体粉末关状色泽有从白色到黄色到褐色不等通常配制浓度约~g之间。当药呈混浊液体状时即需更换脱脂剂。液温控制在~℃理论上温度越高脱脂效果越好但相对的缺点有耗电能、蒸发快、槽体寿命缩短、对操作人员健康不良、增加管理负担。而为增加脱脂效果可加强药液搅拌(如加大泵循环、鼓风、超音波等)或加强阴极的搅拌(如快速生产、阴极摆动)通常后者效果较佳。一般电解脱脂法有分阴极电解及阳极电解。阴极电解法为一般是最常用方法而阳极电解法多半使用较厚之油脂及氧化膜场合由于阳极电解腐蚀镀件速度快故不易控制。通常多半采用阴极电解脱脂法阳极板使用不锈钢。*第三章:电镀概述五电镀流程活性化:在铜合金底材通常有使用稀硫酸、稀盐酸或市专利售活化酸(活性酸)。一般配制稀盐酸及稀硫酸浓度约在~而市售活化酸多半为白色细小粉末状配制浓度约~g之间处理时间为数妙。当药液污染或铜含量增高时(液体颜色由无色透明变为淡青色)必须更换。末活化前铜合金底材呈暗澹色泽经活化后会有较光亮之色泽。镀镍:为打底用有半光泽、全光泽。若纯粹作全镀锡铅之打底使用半光泽即可若作金镀之打底且在客户要求光泽度之下可能就必须用到全光泽镍。一般在流程上皆会有数道镀镍每个镀槽长度以下不超过m为佳镀槽间一样设有水洗此水洗通常回收补回原镀槽。在连续电镀流程中由于时间甚短故镍打底完毕是可以不必再作活化。*第三章:电镀概述五电镀流程镀金:目前镀金多半为选镀规格已经很少有全镀(大概只剩闪镀)。通常若金只镀FLASH就可使用镀纯金流程若镀厚金就必须先使用镀硬金流程后再用镀纯金流程。而厚金槽之长度或数量及金含量之多寡就需依所要求之厚度及避免损失所以如何省金便是各家业者赚钱的技术(当然质量更重要)。必需视端子形状、电镀规格而有其一定的电镀方法并非皆可通用(如成本)。目前金电镀法有:浸镀法、刷镀法、遮镀法*第三章:电镀概述五电镀流程镀锡:铅一般除了易氧化之底材可不必进行镍打底外通常需先镀镍后再镀锡铅。而金镀层与锡铅镀层是不能生迭互镀A金覆盖在锡铅层上会密着不良。B在高温下锡铅层扩散到金层之上C金层外观变暗D导致迦凡尼的加速腐蚀。现一般镀的锡铅合金是锡铅一般客户百允许锡铅比为±。目前锡铅采浸镀法若欲镀全面或局部电镀可调整定位器。*第三章:电镀概述五电镀流程中和:因锡铅电镀液为强酸若水洗不良而残留余酸在锡铅层表面会导致日后腐蚀故用磷酸三钠来中和。操作温度在℃左右浓度约g。 干燥:先使用吹气将镀件表面水分吹掉则不易风循环将镀件风干。一般使用温度在~℃之间。若镀件表面之水分没有吹掉则会残留水斑。 收料:由于连续端子材料是一卷一卷(盘)的。所以收料是成连续性(不间断)收料方式一般有水平式及垂直式。下线方式一般有采用缓冲轮式、落地式或停机式。收料可分传动部分及卷料部分生产速度完全靠卷料来包装。 *第三章:电镀概述六电镀设备结构一般连续端子电镀规格有全面电镀与局部电镀全面电镀多半为低成本金属(如铜、镍、锡铅、薄金)高成本金属(贵金属)或多规格电镀则皆以局部电镀加工。前者加工法多半为浸镀法后者加工法则有浸镀法、遮蔽法、刷镀法。以下就对一般连续端子之电镀设备结构做加以解脱。*第三章:电镀概述六电镀设备结构药水槽体:一般使用的材料有PP、PVC、不锈钢。若不需加热可使用PVC槽温度在℃以下可使用PP槽若温度超过℃时则不需使用不锈钢槽但是电镀槽是不可用不锈钢槽(金属槽)。在连续电镀中有分母槽与子槽。母槽为装电镀药水用而子槽为电镀用。目前有子母槽分离、同槽、共享三种方式。母槽结构的设计较单纯只需考虑强度(可内视)容量问题(尽量减少药水投资量)。子槽结构的设计就较复杂需考虑水流、搅拌、稳流、定位、阴阳距离等因素。槽体机架:一般有塑料药槽之衍生架、角铁、不锈钢不管、黑铁上漆等方式。为考虑强度及耐蚀问题建议使用不锈钢方管。*第三章:电镀概述六电镀设备结构进水系统:一般有使用纯水与自来水。在每个药槽、水槽上皆设进水口以补充水位及清槽之用为避免水管破漏或人为疏忽电镀槽是不设进水装置。排水系统:一般排水需先行分类再设排水系统。以端子连续电镀之废水分类为酸液、碱液、镍液、金液、锡铅液等。避免满水流至它槽。抽风系统:电镀设备需有密封(即有上盖)方有设抽风效果。在主要产生废气之药槽设抽风口并可调节抽风量。因气体含量极高故须设有排水装置。抽出之气体也必须作废气处理。*第三章:电镀概述六电镀设备结构电热系统:因药槽须加热故加热系统即很重要。一般加热系统组成有加热器(常用的从(K、K、K、K)、感温器、液位传感器、温度设定器、TIMER、警报器等。由于顾及安全问题必需设有无水自动断电系统冷却系统:一般有直接冷冻法及间接冷冻法。直接冷冻法乃是将药水抽至冷冻机内冷冻此法冷冻效果好。间接冷冻法则是在药水槽内排冷却水管间接冰冻药水此法冷冻效果较差清槽困难。冷冻机之散热方式有水冷法(须有冷却水塔)与气冷法(风扇)。*第三章:电镀概述六电镀设备结构电控系统:除上述加热及冷却系统之电控外尚有泵、过虑机、震荡器、整流器、传动、烤箱、鼓风机等之电控。通常皆以电源控制箱汇整控制。而整流器与传动是设定为连动装置。刮水设备:在连续电镀设备中刮水方法有使用橡胶刮板、毛刷、吹气、吸水海绵等方法。其中以吹气法效果最佳但成本最高目前吹气产生方式有空压机生成式及鼓风机生成方式。端子结构较差(易变形)者不适用毛刷及刮板硅橡胶刮板适合扁平状端子。干燥系统:在电镀结束后端子表面水滴必须去除否则干燥效果会很差。一般干燥的烤箱皆用HEATER或IR并且在热风循环下干燥。烤箱须有温度控制装置。*第三章:电镀概述六电镀设备结构放料系统:一般放料方式有水平式及垂直式。放料区:须设有卷纸装置、连动开关、定位导轮。若生产速度快时更须有缓冲接线。一般收料方式有水平式及垂直式。收料区须设有传动装置、连动开关、收料装置、纸卷盘、定位导轮等。若生产速度很快时更须设有缓冲接线。泵过滤机:一般有分卧式泵及立式泵其规格以HP马力越大其流量越大。过滤机滤心常用规格为μ、μ、μμ数越小可过滤的颗粒越小过滤的效果也就越好。过滤时间越长效果越好如能小时过滤最佳不过。*第三章:电镀概述六电镀设备结构整流器:一般有分三相整流与单相整流。因直流波度会影响电流密范围浓度越小可操作的电流密度就越宽通常滤波度须在以下。而滤波效果也随使用电压大小也有很大的差异所以建议使用三相整流器较妥当。定位器:一般使用在药槽内之方法有固定式(全面浸泡时使用)及调整式(选镀或考虑电流分布时使用)而使用材质有耐酸咸及热之塑料、玻璃、陶瓷等。至于在药槽外之定位器则多半使用锈钢。*第三章:电镀概述六电镀设备结构阴阳极:阴(阳)极导电线规格为=最大操作电流/*(线数)。如电流为安培导线二条则导线 面积至少须有mm以上。阳极有分溶解性阳极与不溶解性阳极。溶解性阳极是用须补充(卑金属电镀常见)而不溶解性阳极皆作辅助阳极之用。如镀镍时即是用镍金属作溶解性阳极。且为导电良好会使用贵金属不溶解性阳极(如白金)。阴极一般指的就是镀件但此处所述之阴极为镀件导电用之阴极导电头。一般阴极导电头使用铜合金或不锈钢材料必须考虑导电、耐蚀、作业、成本方可定材料。而阴极导电头镀件接触须良好且摩擦越小越好。*第三章:电镀概述六电镀设备结构搅拌器:为促进电镀效率、增加电镀均匀度、提高电流密度故必须加强搅拌效果。一般有用强水流搅拌、阴极震荡搅拌、超音波搅拌、空气搅拌等方法。随着PH值上升电镀效率也随着上升但过高即会造成烧焦(呈粗糙黑褐色)若随着PH值下降,则电镀效率会下降甚至过低时黄金极易沈淀下来(PH低于3以下)建议PH值上升电镀控制在左右。光泽剂有分高电流及中低电流用中低电流光泽剂是用钻,而高电流光泽剂则使用砒碇衍生物(多属专利)。此镀金溶液在制程中最易也最怕之金属为铅建议在~ppm时尽快做除铅处理。*第四章:电镀不良对策镀层质量不良的发生多半为电镀条件、电镀设备或电镀药水异常、及人为疏失所造成。通常在现场发生不良时比较容易找出原因予以克服但电镀后经过一段时间才发生不良就比较棘手。然而日后与环境中之酸气、氧气、水分等接触加速氧化腐蚀作用也是必需注意。以下本章将对电镀不良之发生原因以及改善之对策加以探讨说明。*第四章:电镀不良对策.表面粗糙:指不平整、不光亮之表面通常成粗白状。(1)可能发生的原因:()素材表面严重粗糙电镀层无法覆盖平整。()传动轮表面粗糙且压合过紧以致于压伤()电流密度稍微偏高部分表面不亮粗糙(尚未烧焦)。()浴温过底一般镀镍才会发生。()PH值过高或过低一般镀镍或镀(过底不会)皆会发生。()前处理药剂腐蚀底材。*第四章:电镀不良对策.表面粗糙:指不平整、不光亮之表面通常成粗白状。(2)改善对策:()若为素材严重粗糙主即停产并通知客户。()若传动轮粗糙可换备品使用并检查压合紧度。()计算电流密度是不操作过高若是应降低电流。()待温度回升再开机或降低电流并立即检查温控系统。()立即调整PH至标准范围。()查核前处理药剂稀释药剂或更换药剂。*第四章:电镀不良对策.沾附异物:指端子表面附着之污物。(1)可能发生的原因:()水洗不干凈或水质不良(如有微菌)。()沾到收料系统之机械油污。()素材带有类似胶状物,于前处理流程无法去除。()收料时落地沾到泥土污物。()锡铅结晶物沾附。(2)改善对策:()清洗水槽并更换新水()将有油污处做以遮蔽。()须先以溶剂浸泡处理。()避免落地若沾附泥土可用吹气清洁数量很多时建议重新清洗。()立即去除结晶物。*第四章:电镀不良对策.密着不良:指镀层有剥落、起皮、起泡等现象。(1)可能发生的原因:()前处理不良如剥镍。()阴极接触不良放电如剥镍、镍剥镍、剥锡铅。()镀液受到严重污染。()产速太慢底层再次氧化如镍层在金槽氧化剥锡铅。()水洗不干凈。()素材氧化严重如氧化斑、热处理氧化膜。()停机化学置换反应造成。()操作电压太高阴极导电头及镀件发热、造成镀层氧化。()底层电氐不良(如烧焦)造成一层剥落。()严重烧焦所形成剥落。*第四章:电镀不良对策.密着不良:指镀层有剥落、起皮、起泡等现象。(2)改善对策:()加强前处理。()检查阴极是否接触不良适时调整。()更换药水。()电镀前须再次活化。()更换新水必要时清洗水槽。()必需先做除锈及去氧化膜处理一般使用强酸腐蚀。()必免停机或剪除不良品。()降低操作电压或检核导线否传电不足。()改善底层电镀质量。()参考No处理对策。*第四章:电镀不良对策.可清楚看见铜色或黄黑色于低电流处(凹槽处)。(1)可能发生的原因:()前处理不良油脂、氧化物、异物尚未除去镀层无法析出。()操作电流密度太低导致低电流区镀层无法析出。()光泽剂过量导致低电流区镀层无法析出。()严重刮伤导致露铜。()未镀到。(2)改善对策:()加强前处理或降低产速。()重新计算电镀条件。()处理药水去除过多光泽剂或更新。()检查电镀流程。(可参考No)()调整电镀位置*第四章:电镀不良对策.刮伤:指水平线条状一般在锡铅镀层上比较容易发生。(1)可能发生的原因:()素材本身在冲床时实时造成刮伤。()被电镀设备中之金属治具刮伤如阴极头、烤箱定位器、导轮等。()被电镀结晶物刮伤。(2)改善对策:()停止生产退回给客户。()检查电镀流程适时调整设备及制具。()停止生产立即去除结晶物。*第四章:电镀不良对策.变形(刮歪):指端子形状已经偏离原有尺寸。(1)可能发生的原因:()素材本身在冲床时或运输时即造成变形。()被电镀设备、治具刮歪(如吹气、定位器、震荡器、槽口、回转轮等)。()盘子过小或卷绕不良导致出入料时刮伤。(2)改善对策:()停止生产退回给客户。()检查电镀流程适时调整设备及制具。()停止生产退回给客户或适时调整盘子。()修正传动轮或变更传动方式。*第四章:电镀不良对策.压伤:指不规格形状之凹动。(1)可能发生的原因:()素材本身在冲床加工时已经压伤镀层无法覆盖平整。()传动轮松动或故障不良造成压合时伤到。(2)改善对策:()停止生产,待与客户沟通()检查传动机构或更换备品。*第四章:电镀不良对策.白雾:指镀层表面卡一层云雾状不光亮但平整。(1)可能发生的原因:()前处理不良。()镀液受污染。()锡铅层受到强酸腐蚀,如停机时受到锡铅液腐蚀。()锡铅温度过低或过高。()锡铅电流密度过低。()光泽剂不足。()传动轮骯脏。()锡铅电镀时产生泡沫造成。*第四章:电镀不良对策.白雾:指镀层表面卡一层云雾状不光亮但平整。(2)改善对策:()加强前处理()更换药水并提纯污染液。()避免停机若无法避免时剪除不良。()立即检查温控系统并重新设定温度。()提高电流密度。()补足光泽剂。()清洁传动轮。()立即去除泡沬。*第四章:电镀不良对策.针孔:指成群、细小圆洞状(似被针孔扎状)。(1)可能发生的原因:()操作的电流密度太高。()电镀溶液表面张力过大。()电镀溶液搅拌效果不良。()浴温过低。()电镀溶液受到污染。()前处理不良。*第四章:电镀不良对策.针孔:指成群、细小圆洞状(似被针孔扎状)。(2)改善对策:()降低电流密度。()补充湿润剂,或检查药水。()加强搅拌。()调整浴温。()提纯药水或更新。()加强前处理效果。*第四章:电镀不良对策.锡铅重融:指镀层表面有如山丘平原状(似起泡但密着良好)只有锡铅镀层会发生。(1)可能发生的原因:()锡铅阴极过热(电压太高)导致锡铅层重熔。()烤箱温过高且烘烤时间过长导致锡铅层重熔。(2)改善对策:()降低电压并了解为何浴电压过高再行修正电镀条件。()降低烤箱温度并检查温控系统。*第四章:电镀不良对策.端子融熔:指表面有受热成凹洞状通常是在铜素材(镀镍前)或锡铅电镀时造成。(1)可能发生的原因:()素材在冲床时造成。()镀镍前或锡铅电镀间之阴极接触不良,放电火花将铜材熔成凹洞。(2)改善对策:()须在未电镀前检查素材并通知客户。()检查阴极并适时调整。*第四章:电镀不良对策.镀层烧焦:指镀层表面严重黑暗粗糙如炭色一般。(1)可能发生的原因:()操作电流密度过高。()浴温过低。()搅拌不良。()光泽剂不良。()PH值过高。()选镀位置不当。()整流器滤波不良。*第四章:电镀不良对策.镀层烧焦:指镀层表面严重黑暗粗糙如炭色一般。(2)改善对策:()降低电流密度。()提高浴温并检查温控系统。()增加搅拌效果。()补足光泽剂。()修正PH值至标准范围。()重新修正电镀位置注意电流分布线。()检查滤波度是否符合标准若偏移时须时将整流器送修。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度太高:指实际镀出膜厚超出预计之厚度。(1)可能发生的原因:()传动速度变慢不准或速度不稳定。()电流太高不准或电流不稳定。()选镀位置变异。()药水金属浓度升高一般镀金较敏感。()荧光膜厚测试仪离或测试方法错误。()药水PH值偏高。()浴温偏高。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度太高:指实际镀出膜厚超出预计之厚度。(2)改善对策:()检查传动系统校正产速。()检查整流器与阴阳极适时予以修正。()检查电镀位置是否偏离重新调整。()调整电流或传动速度。()校正仪器或确定测试方法。()调整PH值至标准范围。()检查温控系统。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度不足:指实际镀出膜厚低于预计之厚度。(1)可能发生的原因:()传动速度变快不准或速度不稳定。()电流太低不准或电流不稳定。()选镀位置变异。()药水金属浓度降低或药水被稀释。()荧光膜厚测试仪偏离或测试方法错误。()药水PH值偏低。()浴温偏低。()镀槽机构中有结金消耗掉部分电流。()电镀药水搅拌、循环不均或金属补充不及消耗。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度不足:指实际镀出膜厚低于预计之厚度。(2)改善对策:()检查传动系统校正产速。()检查整流器与阴极适时予以修正。()检查电镀位置是否偏离重新调整。()调整电流或传动速度必要时须停产。()校正仪器或确定测试方法。()调整PH值至标准范围。()检查温控系统必要时须停产。()去除结金物或更换治具。()改善药水循环或补充状况。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度不均:指实际镀出膜厚时高时时低或分布不均。(1)可能发生的原因:()传动速度不稳定。()电流不稳定。()端子变形严重造成选镀位置不稳定。()端子结构造成高低电流分布不均。()膜厚测试位置有问题造成误差大。()搅拌效果不良。()选镀机构不稳定。*第四章:电镀不良对策.电镀厚度不均:指实际镀出膜厚时高时时低或分布不均。(2)改善对策:()检查传动系统校正产速。()检查整流器与阴阳极适时予以修正。()检查电镀位置是否偏离若素材严重变形制程无法改善须停产。()调整电镀位置是增加搅拌效果。()须重新修订测试位置。()增加搅拌效果。()改善选镀机构*第四章:电镀不良对策.镀层暗红:通常指金色泽偏暗偏红。(1)可能发生的原因:()镀金药水偏离。()镍层粗糙、烧白再覆盖金层即变红。()水洗水不凈造成红斑。()镀件未完全干燥日后氧化发红。(2)改善对策:()重新主调整电镀药水。()改善镍层不良(参考No.)。()更换水洗水。()检查干燥系统确定镀件干燥。已发红之端子可以稀氰化物清洗。*第四章:电镀不良对策.界面黑镍、雾燥:通常在半镀锡铅层之界面才会有此现象。(1)可能发生的原因:()阴极反应太大大量氢气泡沬浮于液面。()阴极搅拌不良。()选镀高度调整不均。()镀槽设计不良泡沬残存于镀槽液面无法排除。(2)改善对策:()降低电流。()调整震荡器之频率胶振幅。()检查选镀高度重新修正。()改善镀槽结构。*第四章:电镀不良对策.焊锡不良:指锡铅镀层沾锡能力不佳。(1)可能发生的原因:锡铅电镀液受到污染。光泽剂过量造成镀层碳含量过多。电镀后处理不良(酸液残存、水质不佳、盐类生成、异物附着)。密着不良。电镀时电压过高造成镀件受热氧化、钝化。电流密度过高致镀层结构不良。搅拌不良致镀层结构不良。浴温过高致镀层结构不良。镀层因放置环境较差、时间过久致镀层氧化、老化。*第四章:电镀不良对策.焊锡不良:指锡铅镀层沾锡能力不佳镀层太薄。焊锡温度不正确。镀件形状构造影响。焊剂不纯物过高。镀件材质之影响(锡 >锡铅 >金 >铜 >磷青铜 >镍 >黄铜)。镀件表面有异物如油污。底层粗糙。(2)改善对策:()更换锡铅药水。()立即作活性碳过滤或更换药水。()改善流程改善水质。*第四章:电镀不良对策.焊锡不良:指锡铅镀层沾锡能力不佳()解决密着不良问题。()改善导电设备。()降低电流密度。()增加搅拌效果。()立即降低浴温并检查冷却系统。()加强包装及改善储存环境。()增加电镀层厚度。()检查焊锡温度。()改变判定方法。()更换焊剂。()探讨材质。()去除异物。()改善底层平整度。*第四章:电镀不良对策.镀层发黑:不包含烧焦之黑及锡铅界面黑线。(1)可能发生的原因:()锡铅镀层原已经白雾日后变黑。()镍槽已经受污染在低电流区荟有黑色镀层。()镀件受氧化严重腐蚀变黑。(2)改善对策:()参考No处理锡铅白雾对策。()做活性炭处理或弱电解处理。()须做分析探讨原因。*第五章:QA***********************************************************************************************

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