电镀与表面处理知识

1、Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 電鍍與表面處理簡介電鍍與表面處理簡介Update Date: May,05,2009Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 表面處理的對象非常廣泛,從傳統工業到現在的高科技工業,從以前的金屬表面到現在的塑膠,非金屬的表面.它使材料更耐腐蝕 ,更耐磨耗,更耐熱,它使材料之壽 延長,此外改善材料表面之特性,光澤美觀等提高產品之附加價值,所有這些改變材料表面之物理,機械及化學性質之加工技術統稱為表面處理 (surface treatment) 或稱為表面

2、加工(surface finishing). 1.1.1 金屬表面處理金屬表面處理(metal surface treatment) 金屬經初步加工成型後需修飾金屬表面,美化金屬表面 ,更進一步改變金屬表面的機械性質及物理化學性質等之各種操作過程,稱之為金屬表面處理.或稱之金屬 表面加工(metal surface finishing). 1.1 表面處理表面處理( Surface Treatment ) Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 分四大類分四大類: (1) 美觀美觀(appearance)提高製品附加價值,賦予製品表面美觀,

3、例如裝飾性電鍍 Au, Ag, Rh, Ni, Cr,黃銅等電鍍 (electroplating). (2) 防護防護(protection)延長製品壽命,再製品表面披覆耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍 Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍 (3) 特殊表面性質特殊表面性質(special surface properties)1. 提高製品之導電性(electrical conductiuity),例如電鍍Ag,Cu. 2. 提高焊接性(soderability)在通訊電子工業應用,例如Sn 電鍍. 3. 提高光線之反射性(light reflectivity ) 例如太空船,人造衛星的外殼需

4、反射光線,Ag及Rh(銠)的鍍層被應用上. 4. 減小接觸阻抗，例如在電子組件之Au及Pd電鍍. (4) 機械或工程性質機械或工程性質(mechanical or engineering properties)增加硬度及耐磨性 ,例如硬洛 等電鍍 表面處理的目的表面處理的目的:Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 2.1 電鍍之定義電鍍之定義 電鍍(electroplating)被定義為一種電沈積過程(electrodepos- ition process)，氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极金属板作为阳极接直

5、流电源后在零件上沉积出所需的镀层2.2 2.2 電鍍方法電鍍方法 然而鍍上金屬膜的方法有許多，在現代科技產品的製造中也是相當關鍵的一道製程。電鍍方法依其特徵而有不同的用途，約略介紹如下 (1) 電解電鍍 (2) 化學電鍍(又稱無電解電鍍) (3) 熔融鍍著法熱浸法 (4) 熔射鍍金法 (5) 氣相鍍著 (a) 真空蒸鍍法 (vapor deposition) (b) 陰極濺鍍法 (sputtering) (c) 電漿離子沈積法 (plasma deposition) (6) 衝擊鍍著 (peen plating) (7) 其他如，鋅熱法(sheradizing)、抗熱處(calorizing)

6、、 利用陽極氧化法產生氧化膜法及各種化合物皮膜生成法(parkerizing)等 SS-00259中明確規定：無電解鍍鎳、無電解鍍金的電鍍皮膜中的含鉛量應1000PPM，如使用了，要記錄“電鍍液廠商名、型名”以及“電鍍液廠商的模似結果”简单来说：指借助外界直流电的作用,在溶液中进行电解反应,使导电体，例如金属的表面沉积一金属或合金层. Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 我司常見電鍍金屬類別：銅(Cu):抗蝕性鎳(Ni): 大氣中化學性安定不易變色,在600 C以上才被氧化;抗蝕性比銅強,銅製品宜鍍上鎳;鎳易於拋光可做為電鍍中間層.錫(

7、Sn):成本低,/優良的焊接性能 ; 缺點：硬底低易刮傷,氧化金(Au):優良導電性能,/不易腐蝕生銹 / 抗酸性強 及良好的可焊性目前可電鍍之金屬約70種，合金電鍍約15種。Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 前处理前处理镀件在电镀之前,其表面的沾污,如油脂或尘埃必须要清理妥当.在前处理的阶段通常包括使用初步碱性除垢,电解除油与酸洗以清除氧化皮和锈蚀,和其它表面活化方法.个别前处理流程是根据镀件的种类及之后的电镀过程来设计的. 此外此外, ,一些镀件如铝一些镀件如铝, ,不锈钢或不锈钢或ABSABS胶等则需要一些特殊的前胶等则需要一些

8、特殊的前处理处理. .熱浸脫脂熱浸脫脂 主要利用鹼劑和皂化油脂的皂化作用去除金屬表面污垢和氧化物，其必須具備濕潤、滲透、分散及乳化效果。电解脱脂电解脱脂因电解之关系,阴极产生氢气将金属还原(不锈钢板),阳极产生氧气并将污垢氧化(零件);气体带动搅拌作用而将污垢脱离.而碱液之作用是将油脂皂化.但阴极可能产生材质氢化,电流偏差产生脱脂效果不一,同时产生的气体和液雾造成公害和爆炸危险,更是使用时所应考虑的.目前脱脂皆是将热浸脱脂和电解脱脂搭配使用.电镀品质好电镀品质好与坏与坏, ,有有50% 50% 是取决於前处理是取决於前处理. . 名詞解釋及作用：名詞解釋及作用：Excellence Innov

9、ation Trustworthy Appreciation 后处理后处理后处理的主要工程是将镀件弄乾以及作最后检验,在某些情况下电镀后工件需要进行转化涂层或喷漆,以提供保护层.皮膜处理亦是一选择,其可维持镀层不易变色及抵抗环境污染之侵蚀.如：鍍金多數使用油性封孔、鍍錫多數使用水性封孔，提升受盐雾,酸碱,高温等测试. 清洗清洗清洗是在电镀生产线上用水量最大的程序.每个镀槽后通常有一组水洗程序用来避免镀件将残液带入其它程序而造成污染.Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 放料盤放料盤热浸热浸脫脂脫脂 水洗水洗( (噴洗噴洗) )電解脫脂電解

10、脫脂 水洗水洗( (噴洗噴洗) )酸洗酸洗( (中和中和) )中和槽中和槽選擇鍍選擇鍍钯镍钯镍收料盤收料盤水洗水洗( (噴洗噴洗) )水洗水洗( (噴洗噴洗) )鍍鎳鍍鎳鍍鎳鍍鎳 鍍鎳鍍鎳浸浸鍍金鍍金水洗水洗( (噴洗噴洗) )水洗水洗( (噴洗噴洗) )鍍錫鍍錫类类鍍錫鍍錫类类 鍍錫鍍錫类类 鍍錫鍍錫类类 水洗水洗( (噴洗噴洗) )水洗水洗( (噴洗噴洗) )熱水洗熱水洗風風刀刀烤箱烤箱鍍鎳鍍鎳 刷鍍金刷鍍金后处理后处理封孔封孔電鍍（此下鍍槽均為可選擇）電鍍（此下鍍槽均為可選擇） 前處理前處理后處理后處理Excellence Innovation Trustworthy Appreciat

11、ion 素材投入素材投入水洗水洗硫酸洗硫酸洗鹽酸酸洗鹽酸酸洗水洗水洗拋光拋光脫脂脫脂酸中和酸中和鍍銅鍍銅亮錫亮錫錫鉛錫鉛霧錫鉛霧錫鉛水洗水洗酸中和酸中和水洗水洗水洗水洗水洗水洗防止變色防止變色脫水脫水檢驗包裝檢驗包裝烘乾烘乾Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 素材投入素材投入水洗水洗硫酸酸洗硫酸酸洗鹽酸酸洗鹽酸酸洗水洗水洗拋光拋光冷脫脂冷脫脂活化活化鍍銅鍍銅水洗水洗水洗水洗酸中和酸中和鍍鎳鍍鎳水洗水洗防止變色防止變色脫水脫水檢驗包裝檢驗包裝烘乾烘乾品質異常：HDMI Shell(GM3168-021211)返鍍品材料厚度偏小(要求：t=

12、0.5mm，實測僅0.430.46mm之間)，要廠商東浩源分析為：返鍍時將Ni厚剝離，因藥水會傷到底材造成凹凸不平，因此用化學方法脱镀后在进行化学抛光工序时，抛光时间太长，导致产品表面金属溶解过量，使产品素材变薄Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 素材上掛素材上掛檢驗包裝檢驗包裝冷脫脂冷脫脂熱脫脂熱脫脂水洗水洗水洗水洗電解電解水洗水洗硫酸洗硫酸洗鹽酸酸洗鹽酸酸洗水洗水洗水洗水洗鍍銅底鍍銅底鍍霧錫鍍霧錫鍍亮錫鍍亮錫水洗水洗防止變色防止變色水洗水洗烘乾烘乾下掛下掛Excellence Innovation Trustworthy Appre

13、ciation 素材上掛素材上掛檢驗包裝檢驗包裝 熱脫脂熱脫脂水洗水洗電解電解硫酸洗硫酸洗鹽酸酸洗鹽酸酸洗防止變色防止變色烘乾烘乾下掛下掛 熱脫脂熱脫脂水洗水洗水洗水洗超聲波除油超聲波除油水洗水洗鍍銅底鍍銅底水洗水洗鍍鎳鍍鎳水洗水洗水洗水洗水洗水洗预镀镍预镀镍Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 2.4電鍍試驗方法電鍍試驗方法 鍍層依製品的用途及其所要求的功能性不同，需採用的試驗方法及項目亦不相同。大致可分為下列幾項方法： A. A. 外觀檢查外觀檢查 (appearance)(appearance)B. B. 厚度試驗厚度試驗 (thi

14、ckness test)(thickness test)C. 多孔性試驗 (porosity test)D. D. 耐蝕性試驗耐蝕性試驗 (corrosion test)(corrosion test)E. 硬度試驗 (hardness test)F. 密著性和脆性試驗 (adhesion and brittleness test)G. 電沈積材料應力分析 (stress in electrodeposits) H. 光澤度及平滑度試驗 (brightness and levelling test)I. I. 電鍍電鍍层层的定性分析的定性分析 (qualitative analysis of

15、(qualitative analysis of electrodeposits)electrodeposits)選擇適當的試驗方法及品管採樣，才能有效的控制選擇適當的試驗方法及品管採樣，才能有效的控制量產過程中不良品的持續產生。但不可諱言的大量量產過程中不良品的持續產生。但不可諱言的大量生產的過程中，電鍍液的動態平衡管理及鍍液壽命生產的過程中，電鍍液的動態平衡管理及鍍液壽命是品質管理與成本間的最大的挑戰。是品質管理與成本間的最大的挑戰。 Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 2.5 2.5電鍍常見不良原因分析及改善對策電鍍常見不良原因分

16、析及改善對策不良原 因 分 析 改 善 對 策 膜厚不足 1.電流電壓偏低;2.溫度偏低;3.離子濃度偏低;4.鍍浴PH值偏低5.電鍍區域偏移;6.流量控制不當(太小). 1.確實了解各鍍液濃度,調整到適當範圍;2.降慢走速調整檢測膜厚;3.降慢走速調整檢測膜厚;4.依電鍍操作條件調整至最佳狀態;5.調整電鍍區域當位置(卡尺);6.開大泵浦閥門,若無效則檢查維修泵浦. 露 銅 1.電流,電壓不穩定;2.脫脂溫度.濃度太低;PH值偏低;3.鍍液失去平衡;4.吹干,洗凈不徹底;5.前處理不完全;6.鍍件幾何形狀复雜; A.脫脂不純物含量過多;B.酸濃度太低,中和性不足 1.檢查導電接線柱,接點;2

17、.依電鍍操作條件調整.3.化驗調整或更換槽液;4.嚴格按照制造作業規範更換水洗,調整風 刀,水刀位置,每小時巡視;5.增大電流.電壓或更新槽液; 6.放慢機臺走速,增加前處理濃度或浸泡去漬油. Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 不良原 因 分 析 改 善 對 策 密著性不良 1.導電不良,電流.電壓不穩定;2.脫脂溫度或濃度,液位太低;3.端子油污過多或嚴重氧化;4.酸洗活化及中和性不足,濃度5.鎳層鈍化,活化不足;6.槽液污染;7.吹干前洗凈不徹底;8.溫度偏高或偏低;9.PH值偏高或偏低. 1.檢查接線柱,接線點;2.避免回收水添

18、加過多,確實做好濃度分析溫度控制;3.降慢走速.增加濃度或電流;4.增加酸洗濃度防止脫脂液過多帶入;5.添加劑適當,避免停機,走速過慢.6.用活性碳過濾,弱電解去除,做調整;7.定時更換水洗,調整風刀位置;8.避免回收水添加過多;9.確實做好PH值測量及調整. 沾錫不良 1.錫鉛膜厚不足;2.庫存過久造成錫鉛氧化.變色;3.鍍液污染或添加劑過量;4.走速,電流.電壓不穩定;5.鍍層脫落;6.底材外露;7.溫度偏高; 1.電流.電壓調整不當,濃度太低,走速過快;2.注意后處理;3.過濾槽液,添加劑依哈氏片添加;4.檢查接點,接線柱;5.密著性不良;6.露銅;7.防止四價錫生成. Excellen

19、ce Innovation Trustworthy Appreciation 不良原 因 分 析 改 善 對 策 Au發黑1.燒焦或接近於燒焦放置后氧化.2.鍍液雜質過多.1.提升金含量,降低電流,電壓.增大流量,使鍍液交換良好. 2.加強Au前水洗和風吹勤於過濾減小槽液污染.燒焦1.槽流失衡.溫度不夠.2.液位控制及流量控制不當.3.電流.電壓過高.1.化驗員時刻維護鍍液平衡,班長常檢查溫度,以保證在規範內.2.液位控制以尖端避開長高電流壓,流量在盡可能下控制到最大.3.將電流,電壓控制在規範內.Au位置偏移膜厚不夠1.罩頭調整不好,皮帶選擇不當2.相對走速電流.電壓調整不當3.高低PIN.

20、1.正確調整罩頭,考慮轉動公差而選用適當皮帶.2.在相對走速下調整電流.電壓適當,以保證膜厚高於規範下限3.放料時將高低PIN端子分開放置,電鍍時提長電流,電壓.加大流量.Excellence Innovation Trustworthy Appreciation 不良 原 因 分 析 改 善 對 策 拒焊1.鍍錫氧化,膜厚不足.2.光澤劑過量,水洗不充分.3.鍍層燒焦,鍍浴污染.1.增加膜厚接近於規範上限,以全烘吹干防止氧化.2.光澤劑減低流下限,加強水洗.3.控制電流防止燒焦,多過濾勤清洗,防止鍍浴污染.界痕1.溫度過高,藥水污染.2.位置調整.1.控制溫度於規範內,防止鍍浴污染.2.位置

21、調整,應該一個蓋一個,依次遞增.臟污.斑點1.水洗久未更換,或水洗不充分2.脫脂溶入紙條,油污過多.1.勤換.加強水洗功能.2.放料嚴禁紙條帶入,隨時將浮油去除.歪針變形1.來料不良2.紙盤紙帶勾歪.3.線上治具,磨損打歪1.放料工段仔細檢驗來料, 不良隔離.2.紙盤邊緣光滑度,改用膠盤.3.勤於檢驗巡查機台, 治具磨損立即更換.锡盖金a.镀件过线时浸入锡镀液太低(深).b.镀液搅动过猛. c.来料弧形. d.料带抖动. 1.嚴格控制好Sn/Pb液位,流量.2.將治具改進,使其穩定性可靠.3.改善來料沖壓弧形Sn/Pb發藍白霧1.陽极,光澤劑不足,溫度過高.2.水洗不良,電流.電壓過低;3.收料輪污.1.添加陽极,補光澤劑,調低溫度至規範內.2.加強水洗,調高電流.電壓.3.更換新泡棉膠.E