電鍍端子技術資料大全(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 如皂化作用，乳化作用，滲透作用，分散作用，剝離作用等。且脫脂時，除視何種脫脂 劑外，象素材對堿的耐蝕程度（如黃銅在 PH 值 11 以上就會被侵蝕），端子的形狀（如死角，低電流密度區），油脂分布不均，油脂凝固等，都會影響脫脂效果，須特別注意。所以脫脂的方法的選擇相當重要。以端子業來說，一般所使用的油脂為礦物油，合成油，混合油，不可能用動植物油。以下就對溶劑脫脂法，乳化脫脂法，堿劑脫脂法，電解脫脂法做比較說明。 表三 層數 類別 處理方法 目的 第一層 污物 水，堿熱脫脂劑 第一層至第三層處理完全后，基本上密著性已經很好 第二 層 油脂 堿劑脫脂法，電解脫脂劑，溶劑等 第三層 氧化層 稀硫酸，稀鹽酸，活化劑等 第四層 加工層 化學拋光，電解拋光 在處理表面加工紋路，毛邊，較厚氧化膜 第五層 擴散層 表四 類別 性質 處理方法 植物性油脂 可被堿性脫脂劑皂化 堿性脫脂劑，電解脫脂劑，有機溶劑，乳化劑（冷脫） 動物性油脂 礦物性油脂 無法被堿性脫脂劑皂化，必須借乳化，滲透，分散作用 有機溶劑，乳化劑 合成油 有機溶劑，乳化劑，電解脫脂劑，堿性脫脂劑，選擇并 用。 混合油 表五 方法 優點 缺點 使用藥劑 溶劑脫脂法 脫脂速度快，不會腐蝕素材 對人體有害，易燃，價錢高。 石油系溶劑，氯化碳氫系列溶劑，如去漬油，三氯乙烷 乳劑脫脂法 脫脂速度快，不會腐蝕素材 廢水處理困難，價錢高，對人體有害 非離子界面活性劑，溶劑，水混合。 堿性脫脂法 對人體較無害，便宜，使用方便 易起泡沫，需加熱，只能當作預備脫脂 氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸鈉，磷酸三鈉等，界面活性劑 電解脫脂法 對人體較無害， 使用方便，效果好 易起泡沫，需搭配預備脫脂，易氫 脆 氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸鈉，矽酸鈉等，界面活性劑 （ Activation）：脫脂完全后的金屬表面，仍然殘存有很薄的氧化膜，鈍態膜，會阻礙電鍍層的密著性，故必須使用一些活化酸將金屬表面活化，防止電鍍層產生剝離（ Peeling），起泡（ Blister）等密著不良現象。一般銅合金所使用的活化酸為硫酸，鹽酸，硝酸，磷酸等混合酸，其中也有加一些抑制劑。 （ polishing）：由于端子在機械加工過程中，使金屬表面產生加工紋路或毛邊，電鍍后會影響外 觀及功能，一般在客戶要求下，都必須進行拋光作業，另外象素材氧化膜較厚，活性化作業無法處理（如熱處理后）時，都必須依賴拋光作業，而端子的拋光，一般僅限于使用化學拋光法及電解拋光法，而上述兩種方法都使用酸液，為達到細致拋光，在酸的濃度及種類就相當重要。通常使用稀酸，細部拋光效果較佳，但是費時。使用濃酸，處理速度快，但易傷素材而且對人體有害。故不管使用何種方式，攪拌效果要好，才可以得到較均勻的拋光表面。一般銅合金底材拋光的藥水，強酸如硝酸，鹽酸較佳，弱酸如磷酸，草酸，鉻酸較佳，市售專利配方不外乎強酸搭配弱酸使用。 使用電解拋光可以大大提升拋光速度，及產生較平滑細致的表面，目前連續電鍍幾乎都采用此方法。甚至最新使用的活化拋光液，可以在后續鍍半光澤鎳，一樣可以得到全光澤鎳效果，又可以得到低內應力的鍍層，快速攪拌對拋光極為重要。（注意） 三 .水洗工程：一般電鍍業，常專注在電鍍技術研究，和電鍍藥水的開發，卻往往忽略了水洗的重要性。很多電鍍不良，都來自水洗工程設計不良或水質不凈，以下我們就水洗不良造成電鍍缺陷的各種情形加以解說。 ，則端子脫脂后金屬表面殘存的皂堿，和 Ca Mg 金屬生成金屬皂，固著于 金屬表面時，而產生鍍層密著不良或光澤不良。一般改善的方法，可以將水質軟化并于脫脂劑內加界面活性劑。 ，與金屬表面的殘存皂堿作用，產生硬脂酸膜，而造成鍍層密著不良或光澤不良。改善的方法為控制使用水質（調整 PH 值）。 ，或水質不佳（即有不純物），會污染下一道工程，造成電鍍缺陷。改善方法為使用干凈的純水，避免帶出（吹氣對準）藥液，修正水洗效果。 ，水中含鍍液濃度若過高，會造成鍍層間密著不良或產生結晶物。改善方法為避免帶出（吹氣對準）藥 液，經常更換水洗水或做連續式排放。 ，會造成鍍件外觀不良（水斑），及鍍件壽命減短（殘留酸）。改善方法為使用干凈的純水，超純水，經常更換水洗水或做連續式排放。 四 .電鍍藥水：在端子電鍍業，一般的電鍍種類有金，鈀，鈀鎳，銅，錫鉛，鎳，而目前使用比較多的有鎳，錫鉛合金及鍍金（純金以及硬金），以下就針對這幾種電鍍藥水加以述序其基本理論。 ：目前電鍍業界鍍鎳液，多采用氨基磺酸鎳?。ㄒ灿猩贁等允褂昧蛩徭囋。?。此浴因不純物含量極低，故所析出的電鍍層內應力很低（在非全光澤下），鍍 液管理容易（不須時常提純），但電鍍成本較硫酸鎳高。而目前鎳液分為三種類別， 序號 名稱 特點 特性 第一種 為無光澤鎳（又稱霧鎳或暗鎳） 即是不添加任何光澤劑 其內應力屬 微張應力 。 第二種 為半光澤鎳（或稱軟鎳） 即是添加第一類光澤劑（又稱柔軟劑） 隨著添加量的增加，由微張應力漸漸下降為零應力，再變為壓縮應力。 第三種 為全光澤鎳（或稱鏡面鎳） 即是同時添加第一類光澤劑和第二類光澤劑 此時內應力屬 高張應力 。 無光澤，半光澤鎳多半用在全面鍍錫鉛時（因錫鉛鍍層能將鎳層全面覆蓋，故無須用全光澤），或是用在電鍍后須做二次加工（如折彎）而考慮內應力時，或是考慮低電流析出時。而全光澤鎳則用在鍍金且要求光澤度時，氨基磺酸鎳浴在攪拌情況良好下，平均電流密度可以開到 40ASD，最佳操作溫度是在 50~60度，隨著溫度下降高電流密度區鍍層由光澤度下降，到白霧粗糙，燒焦，至密著不良。隨著溫度的上升，氨鎳開始起水解成硫酸鎳，內應力也隨之增加。 PH 值控制在 ~ 之間， PH 值過高，鍍層的光澤度會下降，逐漸變粗糙，甚至燒焦， PH 值過低鍍層會密著不良。比重控制在 32~36Be，比重過高 PH 值會往下降（氫離子過多），比重過低 PH 值會往上升且電鍍效率變差。電流需使用直流三相濾波 3%以下（可提升操作電流密度）。此鎳鍍浴在制程中最容易污染的金屬為銅，建議超過 3~5ppm 時，盡快做弱電解處理。 ：目前電鍍業界鍍錫鉛液，多半采用烷基磺酸光澤?。?Bright）或無光澤浴（ Mat）。市面上也分為低溫型（約在 18~23 度之間）與常溫型。其中以低溫光澤浴使用最多，也較成熟。而常溫型最好是要 定溫恒溫操作 ，因為不同的浴溫會影響電鍍速率與錫鉛析出比例。鍍層錫鉛比的要求多半為 90%錫，10%鉛，但實際鍍液錫鉛比約為 10： 1~12： 1 之間 ，而陽極錫鉛比約為 92： 8（因陽極解離的部分錫氧化為四價錫沉淀，為平衡 9： 1 的錫鉛析出比）。烷基磺酸浴在攪拌情況良好下，平均電流密度可以開到40ASD，除組成分外最會影響鍍層的就是光澤劑及溫度。正常下光澤劑的量越多（有效范圍內），其使用的電流密度范圍就越寬，但若過量會影響其焊錫性，甚至造成有機污染，若量不足時，很明顯光澤范圍會縮小，不過控制得當的話，可得半光澤鍍層有助于焊錫性。 若溫度過高，其使用的電流密度范圍縮短，很明顯怎么鍍就是白霧不亮，而且藥水渾濁速度會加快（因四價錫的產生） ，不過倒是會增加電鍍效率。若溫度過低則電鍍效率會下降，另在攪拌不良的情況下，高電流密度區容易產生針孔現象。由于無光澤錫鉛的焊錫性比光澤錫鉛好（鍍層含碳量較低），所以現階段很多電鍍廠在流程上，會設計 先以無光澤錫鉛打低后，再鍍光澤錫鉛 。另外由于未來全球管制鉛金屬的使用，所以目前很多廠商在開發無鉛制程，有純錫，錫銅，錫鉍，錫銀，鈀等，就功能，成本，安全，加工性等綜合評比，以 錫銅較具有取代性 ，也是目前較多電鍍廠在試產。 ：由于鍍層是作為連接器的導電皮膜用，相對鍍層的耐磨性及硬度就必須比較優良，因而使用硬金系統鍍液（酸性金）。硬 金系統有金鈷合金，金鎳合金及金鐵合金。在臺灣電鍍業界多半采用金鈷合金（藥水控制較成熟），一般鍍層的金含量在 ~%之間，硬度在 160~210Hv 之間。目前鍍液系統多半屬于檸檬酸系，磷酸系，有機磷酸系等，一般會影響鍍層析出速率及使用電流密度范圍的因素，有金含量，光澤劑，螯合劑，溫度， PH 值等，金含量的多少為取決效率的主要因素，但一般都考慮投資成本及帶出的損失，所以業界是不會將金含量開得太高的，一般金含量約開在 1~15g/l之間，（有生產速率及投資成本考量而不定）。因此金能使用的電流密度就無法象鎳或 錫鉛一樣可以達到 40ASD，而僅限于15ASD（攪拌良好下）以下，而效率也僅限于 60%以下。通常隨著金含量的增加，電鍍效率也隨之上升，所需的各種添加劑也需增加，隨著金含量 C/Au Temp PH A/I η % m/Au 顏色 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 漸漸偏紅 ↓ ↓ 較黃漸漸變暗，偏綠 ↓ ↓ ↑ 遞減則反之。隨著溫度的升高，電鍍效率會提升，但色澤會漸漸偏紅，若隨著溫度降低，則電鍍效率會下降，而色澤會由較黃漸漸變暗，偏綠，一般建議溫度控制在 50~60℃ 。隨著 PH 值的上升，電鍍效率也隨之上升，但過高即會造成燒焦（呈粗糙黑褐色），若隨著 PH 值的下降，則電鍍效率會下降，甚至過低時，黃金及鹽類極易沉淀下來（ PH 值低于 3 以下），若注重效率則建議 PH 值控制在 左右，若注重金色澤較黃控制在 左右。光澤劑有分高電流及中低電流用，中低電流光澤劑是用鈷（鈷使用前必須先螯合），而高電流光澤劑則使用吡啶衍生物（多屬專利）。此鍍金溶液在制程中最易也最怕的金屬為鉛，建議在2~3ppm 時，盡快做除鉛處理。 ：此電鍍是做為電鍍薄金用（ FLASH）或覆蓋厚金用（ 因純金顏色較黃），但不能做電鍍厚金用（因耐磨性較差）。一般多使用檸檬酸及磷酸混合浴等。此浴可操作的電流密度為 30ASD，效率約在10~20 之間。溫度控制在 50~60 度， PH 值控制在 5~8 之間，故此浴也稱為中性金。由于此浴單純，在未有其他金屬污染下，是極容易操作使用，一般只要控制金含量不提高太多即可（勿超過 2g/l），金含量高時，一旦電鍍膜厚稍厚，會有嚴重發紅現象。 ：目前此種鍍液仍為氨系鍍浴，由于組成分多為氨水，故在控制上，操作上并不是相當成熟。開缸總金屬含量約在 30~40g/l，電鍍效率隨著金 屬濃度成正比。一般 PH 值約在 8~ 之間，而電鍍時隨著氨水的揮發 PH 值也跟著下降?，F階段以 80%鈀 20%鎳合金為主，膜厚約從 20~50181。``之間。當使用高電流密度時，操作條件必須控制的很苛刻，如 PH 值，金屬含量，鈀鎳比，濾波度，銅污染，鎳表面活化度等，稍有偏差馬上發生密著不良現象。 表六 電鍍類別 鍍層硬度（ Hγ） 電流密度 ASD PH 值 溫度 ℃ 金屬含量 g/L 鎳電鍍 300~500 0~40 ~ 50~60 90~110 錫鉛電鍍 10~30 3~40 —— 18~25 30~70 硬金電鍍 130~210 0~15 ~ 50~60 1~15 純金電鍍 90~120 0~30 5~8 50~60 ~ 鈀鎳電鍍 500~600 0~15 ~ 50~60 30~40 五．電鍍流程：連續端子電鍍的規格，有全鍍鎳，全鍍錫鉛，全鍍鎳再鍍錫鉛，全鍍鎳再鍍全鍍金，全鍍鎳后再選鍍金及錫鉛，全鍍鎳后再選鍍鈀鎳并覆蓋金及選鍍錫鉛等。下列為一般連續端子電鍍的基本流程。 放料 → 預備脫脂 → 水洗 → 電解脫脂（陰或陽） → 水洗 → 活性化 → 水洗 → 鍍鎳 → 水洗 → 鍍鈀鎳 → 水洗 → 鍍硬金 → 水洗 → 鍍純金 → 水洗 → 鍍錫鉛 → 水洗 → 中和 → 水洗 → 干燥 → 封孔 → 收料 1. 放料；由于連續端子材料是一卷一卷的，所以放料是呈連續性的（不間斷）。放料方式有水平式和垂直式。接線方式，一般有采用緩沖接線式，預先拉出接線式，停機接線式，連續接線式，而接點有使用捆線法，鉚釘法，點焊法，熔接法，穿釘法，粘貼法等。放料張力須適中，過大易造成端子變形，如果采用被動放料，一般在放料盤會設有剎車，以調節放料張力，如果是自動放料，則張力是最小的，在放料過程中有一重要作業，是層間紙 的卷收，若收紙不順會造成放料紊亂攪雜，致端子變形，甚至帶入脫脂槽而污染脫脂劑。 2. 預備脫脂：一般業界有使用堿性脫脂劑加熱處理，溶劑處理，乳化劑處理，電解脫脂劑處理。其中含溶劑的脫脂藥劑除油效果最好，但因環保問題，漸漸少人使用，現用堿性（含電解）脫脂劑較多，都為固體粉末狀，色澤從白色到黃色到褐色不等，通常配制濃度約為 50~100g/L 之間。當藥液呈渾濁液體狀時，急需更換脫脂劑。液溫控制在 40~70 度，理論上溫度越高脫脂效果越好，但相對的缺點有耗電，蒸發快，槽體壽命縮短，對操作人員健康不良，增加管理負擔。而 為增加脫脂效果，可加強藥液攪拌（如加大泵循環，鼓風，超音波等），或加強陰極的攪拌（如快速生產，陰極擺動）效果很好。最近有開發噴涂式蒸汽脫脂法，是將脫脂劑加熱到沸騰，以蒸汽方式直接噴洗在端子表面，針對縫隙死角除油效果較傳統方法好，而且也可以大大縮短流程長度。 3. 水洗：一般采用浸洗，噴洗及噴