电镀基本知识课程纲要1

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1、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

2、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

3、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5060C,镀镍约506

4、0C,镀锡铅约1723C,镀钯镍约4555C.6. 镀液PH值:镀金约4.04.8，镀镍约3.84.4，镀钯镍约8.08.5.7. 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100150u”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

5、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（410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

6、表（2）磷表铜名称CA5100CA5110CA5190CA5210CA5240CA1100韧炼铜锡含量%4.25.83.54.95.07.07.09.09.010.00密度(g/cc)8.868.888.888.788.788.91导电率%2527201811100黄铜名称CA2100CA2200CA2260CA2300CA2400CA2600CA2700CA2800锌含量%51012.51520303540密度(g/cc)8.868.808.778.748.698.538.478.39导电率%5846403734292827一.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

7、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)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

8、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)层数类别处理方法目的第一层污物水.碱热脱脂剂第一层至第三层处理完全后，基本上 密着性已经很好第二层油脂碱热脱脂剂，电解脱脂剂，溶剂等第三层氧化层稀硫酸，稀盐酸，活化剂等第四层加工层化学拋光，电解拋光在处理表面加工纹路，毛边，较厚氧化 膜第五层扩散层表 (4)类另性质处理方法植物性油脂可被碱性脱脂剂皂化碱性脱脂剂，电解脱脂剂，有机溶

9、剂,乳化剂（冷 脱）动物性油脂矿物性油脂有机溶剂,乳化剂合成油尢法被碱性脱脂剂皂化，必须藉由乳化渗 透，分散作用有机溶剂,乳化剂，电解脱脂剂，碱性脱脂剂，选 择并用混合油表 (5)方法优点缺点使用药剂溶剂脱脂法脱脂速度快，不会腐蚀 素材对人体有害,易燃,价钱高石油系溶剂，氯化碳氢系溶剂如去渍 油，三氯已烷乳化脱脂法脱脂速度快，不会腐蚀 素材废水处理困难，价钱高，对 人体有害非离子界面活性剂溶剂，水混合碱性脱脂法对人体较无害，便宜，使 用方便易起泡沫，须加热,只能当 作预备脱脂氢氧化钠，碳酸钠,磷酸钠，磷酸三钠，界 面活性剂电解脱脂法对人体较无害，使用方 便,交果好易起泡沫,须搭配预备脱 脂,易

10、氢脆氢氧化钠,碳酸钠，硅酸钠,碳酸钠，界面 活性剂等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 赖拋光作业.而端子的拋光,一般仅限于使用化学拋光及电解拋光法.而上述两种方法皆使用酸液.为达到细 微拋光

11、.在酸的浓度及种类就相当重要.通常使用稀酸,细部拋光效果较佳,但是费时.使用浓酸,处理速度快, 但易伤素材且对人体有害.故不管使用何种方式,搅拌效果要好,才可以得到较均匀的拋光表面.一般铜合金 底材拋光的药水,强酸如硝酸,盐酸较佳.弱酸如磷酸,草酸,铬酸较佳,市售专利配方不外乎强酸搭弱酸使用. 使用电解法拋光可以大大提升拋光速度,及产生较平滑细致之表面,目前连续电镀几乎皆采用此方法.甚至 最新使用活化拋光液,可以在后续镀半光泽镍,一样可以得全光泽效果,又可以得到低内应力之镀层.快速搅 拌对拋光极为重要.切记.二.水洗工程:一般电镀业,常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

12、要性.很多 电镀不良,皆来自水洗工程设计不良或水质不净.以下就水洗不良面造成电镀缺陷之各种情形加以解说.1. 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,而产生镀层密着不良或光泽不良.一般改善方法,可以将水质软化并于脱脂剂内加界面活化 剂.2. 若水质为酸性时,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或光泽不良.改 善方法为控制使用水质（调整PH值）.3. 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 善方法为使用干净的纯水,避免带出（吹气对准）药液,修正水洗效果.4.

13、 在电镀槽间之水洗,水中含镀液浓度若过高,会造成镀层间密着不良或产生结晶物.改善方法为避免 带出（吹气对准）药液,经常更换水洗水或做连续式排放.5. 若在电镀完毕最后水洗不良时,会造成镀件外观不良（水斑）,及镀件寿命简短（残留酸）.改善方法为 使用干净的纯水,超纯水,经常更换水洗或做连续式排放.四.电镀药水: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 及镀金（纯金及硬金）,以下就针对这几种电镀药水加以叙述其基本理论.1. 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

14、（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.而目前镀液分为三种类别,第一种为无光泽镍（又称雾镍或暗镍）,即是不添加任何光泽剂,其 内应力属微张应力.第二种为半光泽镍（或称软镍）,即是添加第一类光泽剂（又称柔软剂）,随着添加量 之增加,由微张应力渐渐下降为零应力,再变为压缩压力.第三种为全光泽镍（或称镜面镍）,即是同时添 加第一类光泽剂及第二类光泽剂,此时内应力属高张应力.无光泽,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

15、时.氨基磺酸镍浴在搅拌情况良 好下，平均电流密度可以开到40 ASD.最佳操作温度是5060C,随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硫酸镍,内应力也随之增加.PH值控制在3.84.8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值过低层会 密着不良.比重控制在3236Be，比重过高PH会往下降（氢质子过多），比重过低PH值会上升且电镀效 率变差.电流须使用直流三相滤波3%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35PPM时,尽快做弱电解处理.2. 锡铅镀液:目前电镀业界镀锡铅液，多半采用烷基磺酸光泽浴（BRIGHT），或无光泽浴（MAT）.市面上 也分为低温型（约18C23C之间）与常温型其中以低温光泽浴使用最多也较成熟而常