电镀基础知识
一﹕电镀的定义
电镀为电解镀金属法的简称。电镀是将镀件(制品)浸于含有金属离子的药水中并接通阴极﹐药水的另一端放置适当的阳极(可溶性或不可溶性)﹐通以直流电后﹐镀件表面即析出一层金属薄膜的方法- 二﹕电镀的五要素﹕
1.阴极﹕被镀物﹐指各种接插件端子或五金铁壳(铜壳)
2.阳极﹕若是可溶性阳极﹐即为欲镀金属﹐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﹕提供直流电源的设备。 三﹑ 电镀目的﹕
1﹑金属美观(金﹑银﹑镍……): 2﹑防锈(镍﹑铬﹑锌……)
3﹑防止磨耗(铬﹑钯镍﹑镍……) 4﹑增强导电度(金﹑银……) 5﹑提高焊锡性(锡﹑金……)
6﹑提高耐燃性/耐候性(镍﹑金……) 7﹑增加电镀附着性(铜……)
a﹑镀铜﹕打底用﹐增进电镀层附着能力及抗蚀能力﹔
b﹑镀镍﹕打底用﹐增进抗蚀能力﹔
c﹑镀金:改善导电接触阻抗﹐增进信号传输
d﹑镀钯镍﹕改善导电接触阻抗﹐增进信号传输﹐耐磨性比金好﹔ e﹑镀锡铅﹕增进焊接能力﹔
f﹑镀锡铜/全锡﹕增进焊接能力﹐属无铅电镀。 四﹑ 电镀流程﹕ 1﹐脱脂
主要为去除素材表面油污﹐通常同时使用性预备脱脂及电镀脱脂。 2﹐活化
主要为去除素材表面残存的氧化膜﹑钝化膜﹑增加电镀层的密着性﹐一般使用稀硫酸或相关之混合酸。 3﹐抛光
主要为去除素材表面的毛边及加工纹路﹐一般使用化学抛光法及电解抛光法。 4﹐水洗,
主要为清除电镀品表面的残留物质(杂质﹑药水)﹐一般用浸洗﹑喷洗或并用清洗。
5﹐镀镍﹕有使作硫酸镍系及氨基酸镍系。
6﹐镀钯镍﹕目前皆为氨系。
7﹐镀金﹕有金钴﹑金镍﹑金铁﹑一般为金钴。 8﹐镀锡铅﹕目前为烷基磺酸系。
9﹐中和 : 主要为清除电镀品表面残留的酸﹐一般用磷酸三钠来中和 10﹐干燥:主要为将电镀品表面的水份去除﹐一般使用热风 圈烘干。
11﹐封孔处理:主要为减小电镀层表面孔隙﹐一般使用水溶性及油性溶剂两种。 .以铜底合金底材为例：放料—预备脱脂—水洗—电解脱脂—水洗—活性化—水洗—镀镍—水洗—镀金(锡铅/钯镍)—水洗—中和—水洗—干燥—收料。
以镀金铁壳为例﹕分装—冷装—清洗—冷脱—清洗—热脱—清洗—中和—清洗—镀铜—回收—清洗—中和—清洗—镀镍—回收—清洗—洗硫酸—清洗—纯水-脱水—镀金—回收—清洗—封孔—清洗—热水—脱水—烘烤—散热—包装 五﹑ 电镀药水组成
纯水﹕总不纯物至少要少于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﹕缓冲剂﹑光泽剂﹑平滑剂﹑柔软剂﹑湿润剂﹑抑制剂…… 六﹑ 电镀底材及常见电镀规格
常见电镀底材﹕纯铜﹑黄铜﹑磷铜﹑磷青铜﹑铍铜﹑铁材﹑不锈钢…… 常见电镀规格﹕ a、铜及铜合金
铜底+镍 镍底+金 镍底+锡铅/全锡 铜底+镍+金 b﹑铁材
铜底+镍 铜底+锡铅/全锡 铜底+镍+金 七﹑电镀方式
端子常见的电镀方式﹕
1.浸镀:适用于形状复杂﹐要求电镀的面较多的产品﹑
2.刷镀﹕适用于形状单一(一般为平面或圆弧状)﹐只要求电镀单面的产品。 3.喷镀:适用于形状简单且有高精度要求的电镀品。 4.点镀﹕适用于形状复杂且有高精度要求的电镀品。
铁壳常见的电镀方式
1.滚镀﹕适用于结构简单﹐材质较硬的产品。
2.连续镀﹕适用于结构复杂﹐材质较软有料带连接的产品(目前仅用于锡铅电镀﹑电镀质量较好)
3.挂镀﹕适用于结构复杂﹐材质较软有料带连接的产品(要镀全锡/锡铅/雾锡等﹐但不良较高)。 八﹑电镀品检验
1﹑外观检验﹕(常见外观检验)
a.色泽不均匀﹑深浅色﹑异色(如变黑﹑ 发红﹑发黄﹑白雾等)
b.光泽度不均匀﹑明亮度不一﹑暗淡粗糙
c.沾附异物(如水份﹑毛屑﹑土灰﹑油污﹑结晶物﹑纤维物) d.不平滑﹑有凹洞﹑针孔﹑颗粒物等
e.压伤﹑刮伤﹑磨痕﹑刮歪﹑变形等各种镀件受损不良 f.电镀位置不齐﹑不足﹑过多﹑过宽等 g.裸露下(底)层金属现象
h.有起泡﹑剥落﹑掉金属屑等 2﹑膜厚测试
测试方法﹕显微镜(切片)测试法﹑电解测试法﹑X光荧光测试法﹑ β射线测试法﹑流测试法 ﹑滴下测试法
目前用的是X-RAY荧光膜厚仪﹐测试时须注意选择a,正确的测试频道﹐b,正确的测试点﹐c,正确定位
3﹑附着能力测试(密着性测试)
测试方法﹕弯曲法(折弯测试)﹑胶带法﹑急冷法﹑切割法﹑滚压法﹑刮磨法。常用的为弯曲法及胶带法并用测试﹐测试方法如下﹕
a.先用折弯工具(尖嘴钳)将端子弯曲至90度以上﹐观察弯曲面是否有镀层起皮﹑剥落等现象。
b.再将端子折回原来水平角度﹐观察弯曲面是否有镀层起皮﹑剥落现象。 c.然后再用规定粘性胶带(3M﹑赛路凡胶及粘性相等的胶带)紧贴在端子折弯表面﹐并在垂直方向迅速撕开胶带﹐观察胶带上是否有剥落金属层。
4﹑ 焊锡能力测试
一般只针对镀锡或镀金产品的电镀品才要求测试焊锡性﹐一般要求吃锡面在95%以上。
5﹑ 抗腐蚀能力测试
a.硝酸蒸汽腐蚀试验﹕测试厚金(25u”以上)镀层之封孔能力﹐硝酸浓度70±1%温度23±3度﹐湿度60%﹐时间60分钟﹐试验后镀层表面不可有深蓝色﹑黑色腐蚀点及镀层破裂。
b.二氧化硫蒸汽腐蚀试验﹕测试厚金及钯镍镀层之封孔能力﹐根据AT&T钯镍测试时间为30分钟﹐根据ASTM厚金(30u”以上)试验时间为23±1小时﹐试验后镀层表面不可有深蓝色﹑黑色腐蚀点及镀层破裂。
c.盐水喷雾试验﹕测试薄金及镍镀层之封孔能力及锡铜器 抗腐蚀能力﹐化钠浓度5%﹐试验温度35度﹐试验时间有8H,16H,24H,48H,72H等﹐试验后镀层 表面不可有绿色﹑白色﹑黑色腐蚀点﹐生锈及锡铅层变黑等现象。
d.硫化氩蒸汽腐蚀试验﹕测试金镀层之封孔能力﹐试验后镀层表面不可有绿色﹑白色腐蚀点现象。
e.水蒸汽老化试验﹕测试金镀层之封孔能力﹐试验时间为8H,16H﹐时间后镀层表面不可有白色腐蚀点现象。
6﹑抗老化能力测试
测试方法﹕
a.水蒸汽老化试验﹕利用沸腾的纯水来蒸烤镀层。 b.高温烘烤老化试验﹕利用IR高温烤箱来烘烤镀层。 测试条件﹕
'镀层 温度 时间 后续试验 金 250±5℃ 30分钟 阴抗测试 '锡铅 150±5℃ 60分钟 焊锡测试, 九﹑腐蚀与防蚀 1.腐蚀的分类
a.均匀腐蚀﹕这是一种简单的腐蚀﹐金属表面出现一层均匀腐蚀产物﹐一般钢铁在大气中产生的生锈均属均匀腐蚀。
b.伽凡尼腐蚀﹕或称为异种金属腐蚀﹐两种不同金属偶和接触时﹐化学性质活泼的金属会加速腐蚀﹐惰性比较大的金属则减慢腐蚀﹐电镀层所产生的腐蚀均是属此类。
c.间隙腐蚀﹕金属的缝隙处因滞流不通﹐缺少氧气﹐形成氧浓度差电池﹐造成腐蚀。
d.孔穴腐蚀:简称孔蚀﹐它发生在钝化金属(如不锈钢),在离子溶液中(海上或海边)由于离子的半径很小﹐很容易穿过保护膜 (氧化膜)造成腐蚀﹐且离子的水和能很小﹐容易被金属吸着﹐阴金属与氧化剂的作用﹐使金属产生极度集中的腐蚀﹐在表面形成四处散布的孔穴。
. e.晶界腐蚀﹕金属晶界附近的化学活性较强﹐从而发生腐蚀。
f.选择性侵蚀﹕合金中的某一元素被选择性的侵蚀﹐通常是化学性活泼的成份被分离出来﹐造成的腐蚀。
g.冲磨腐蚀﹕金属在流动的腐蚀环境中﹐因为冲击而产生的加速腐蚀﹐如水管的转弯处。)
h.应力腐蚀﹕当应力与腐蚀环境同时存在﹐金属将会逐渐在达到断裂前因腐 蚀提早破裂。 2﹑腐蚀的因素
目前电镀层的腐蚀大部份为伽凡尼腐蚀效应所致﹐然而在电镀层的抗腐蚀之高低则决定下列四项因素﹕
a.镀层本身的化学性质﹐镀层的活性比底层大﹐则镀层本身易遭受腐蚀﹔ b.镀层的厚度﹐镀层厚度越厚﹐抗蚀性越强﹔)
c.镀层的孔隙度﹐镀层的孔隙度越小﹐抗蚀性越强﹔; d.镀层所处的环境﹐环境越好﹐腐蚀越缓慢。 3﹑如何防蚀;
由于电镀规格为无法改变的事实﹐我们就针对制程上及环境上进行改善。 a.降低孔隙度﹕
1)降低电流密度﹐使电镀结晶更细腻
2)增加电镀时的搅拌能力﹐降低针孔发生率
3)使用脉冲整流器﹐让镀层结晶颗粒细致﹐孔隙缩小。 4)使用封孔剂 b.加强环境
1)电镀完后﹐必须用纯水清洗干净
2)生产后产品尽量不要用手直接接触镀层 3)电镀后之制品应马上撤出电镀现场
4)储存及加工环境应保持恒温﹑低湿度﹑干燥的空气﹐必要时装设空调﹐除湿机﹐防止灰尘进入
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