第四章.电镀前处理

17.8 17.3 16.0 15.7 15.3 14.7 8.4 2.1
表2
磷青铜编号 CA5100 CA51 CA5190 CA5210
CA5240
CA1100韧炼铜
锡含量 %
4.2-5.8 3.5- 5.0-7. 7.0-9. 9.0-11.0
0
密度(g/cc) 8.86 8.88 8.80 8.78
2.材质:材质不外乎是铜合金(如黄铜、磷青铜…)反铁合金(SUS、42 合金)。不同 的材质对化学药剂的耐蚀程度也不一样，特别是在强碱的脱脂药水下，更为明 显。由于连续电镀的处理时间都很短(数秒-数十秒)，所以脱脂剂的配方都偏向 强碱 (PH 值约 13 上下)。所以当比较易被侵蚀的材料，在慢速度生产下，材
如乳化剂。 C.渗透作用:皂化、乳化二种作用是从表面除去油脂，而渗透作用
则能渗入油脂，使其松散和减小与金属的附着力。如表面活性剂。 D.分散作用:
表面的油脂除去后，将油脂由表面脱离带至溶液 的分散作用。如表面活性剂、 磷酸钠、硫酸钠等。 6.实施的方法:A.浸泡法，B.喷洗法，C.蒸气法，D.阴极电解，E.阳极电解。一般 业界的使用，热脱脂剂以浸泡法、电解脱脂剂以阴极电解法反阳极电解法居多。 由前边传统法的搅拌力与渗透力都比较差，所以本人建议可以考虑使用喷洗法 反蒸汽法，特别是针对有 槽的端子，因为高温反蒸气分子较小，所以效果会更 明显(如下)，不过电热成本会比较高。
d.脱脂剂的评价:必须综合温度、浓度、PH 值、时间等参数来评比。 A.脱脂的能力:由亲水性的程度反除油时间来判定。 B.对底材的侵蚀性:浸泡时间的能力，反停留空气 时间的能力。 C.起泡性与消泡性:使用量筒与空气泵，来计算起泡速度与消泡速度。 D.化学需氧量 C0D:越低越好。 E.导电度:就电解脱脂，导电度越大越好。 有关详细评价方法，请参照"连续电镀脱脂剂之评价"专题报告。
第四章、电镀前处理
一、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。例 如材质、端子结构( 槽)、油价、氧化斑、腐蚀物、加工外观等。而在计算机端子 零件之电镀加工 ，所使用之材质有铜合金(黄铜、磷青铜、铍铜、等)反铁合金(不 锈钢、42合金等 ) ，而一般最常使用的材料为黄铜、磷青铜、不锈钢。以下就对纯 铜反此三种金属加以说明。 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或传热材 料。像导电率即是以铜做为基准，是以韧炼铜( Electrolytic Tough Pitch ) 的电阻系数1.7241μ[2•cm为100%IACS ( International Annealed Copper Standard )，其它金属导电率之计算即是1.7241 /金属电阻系数= % [如表1 反表2 ]。铜的颜色为丹红色，它在干燥空气 反清水 是不易起变化，但若 在空气 有湿气和 C02 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，很多人都叫青铜，这是错误的。一般锌 含量在30-40%之间，黄铜的颜色随锌含量的增加从丹红色→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。由于其含有锌耐蚀性较差，故需镀一层铜或镀一定厚度以上之镍， 作为打底防蚀用(约1.3μm)。若在黄铜 加少量锡时会增加其耐蚀性，特别对海 水的耐蚀性会增大。 3.磷青铜 ( phosphorus bronze ) :磷青铜为铜、锡、磷之合金，很多人都叫磷铜， 这也是错误的。一般锡含量在4-11 %之间，磷含量在0.03-0.35之间。在青铜 加磷是为除去内部之氧化物，而改良其弹性反耐蚀性能。磷青铜之耐蚀性远比黄 铜优良，但价格较贵。由于弹性较佳，通常皆用在 端或弹片接点，。
化学抛光、电解抛光
在处理表面加工 纹路、毛边、较 厚
氧化膜
三、脱脂 ( degreasing ) : 1.油脂:就连续电镀素材来料状态来说，有未冲压(料板)反已冲压材料(端子)， 料 板一般来说是没有什么油脂，有也，是在分条(分割)时所沾附的极少数油脂。 但 是端子的表面那肯定是有油脂(冲压油)，而该冲压油主要的 的，是要润滑模 具 与料板撞击时的摩擦，反防止摩擦温度的上升。有些冲压厂会在冲压结束后， 进行清洗(除油)，然后在送去电镀。然而每一家冲压厂的用油量、种类、浓度、 挥发度都不尽相同，所以当然会造成电镀厂的脱脂困扰。冲压油种类多半为矿物 油 (基础油)，其夫为合成油。
改善前(快挥发冲压油)
改善后(慢挥发冲压油)
B.电解脱脂的电流(或电压)，不应该开得太高。虽然电解法是利用氢气泡、氧
气 泡来加速脱脂，电流越大，气泡越多，除油效果越好。是对的，但是同
时也必 须考虑到是否会伤到底材?是否会增加镀层之内应力(藏氢)?是否容
易打火花? 一般建议以3-5V为较适当的条件。
正常脱脂后
浓度越高，溶解下来的铜离子就越快越多，反而容易造成铜还原的困扰。至于铁合 金 底材或是镍镀层(下图为镍层活化不完全的外观)，一般皆使用10-20%的盐酸，若 有锈 斑则必需再提高浓度来操作。
镍底活化不良
镍底完全活化
五、抛光 ( polishing ) :由于端子在机械加工过程 ，使金属表面产生加工纹路或 毛 边，电镀后会影响外观反功能，一般在客户要求下，皆必须进行抛光作业。另 外像素材氧化膜较厚活性化作业元法处理(如有热处理) 时，皆必须仰赖抛光作业。 而 端子的抛光，一般仅限于使用化学抛光法反电解抛光法。而上边两种方法皆使 用酸 液，为达到细微抛光，在酸的浓度反种类就相当重要。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抛光表面。一般铜合 金底材抛光 的药水，强酸如硝酸、盐酸较佳，弱酸如磷酸、草酸较佳，市售专利 配方不外乎强酸搭配弱酸使用。使用电解法抛光可以大大提升抛光速度反产生较 平滑细致之表 面前连续电镀几乎皆采用此方法。建议可以使用活化抛光液，可以 在后续镀半 光泽镍，一样可以得到全光泽效果，又可以得到低内应力之镀层。快 速搅拌对抛光极为重要，切记!!
(纯铜)
(磷青铜)
(黄铜)
4.不锈钢(stainless steel):不锈钢为铁、镍、铬之合金。最常见的不锈钢为304、 304L、316、316L。316由于比304的镍含量更高，反多加了钼，所以耐蚀性更好。 另外编号多了L表示为低碳钢，所以耐蚀性又更好(如表3)。在连接器领域 ，由 于不锈钢的耐蚀性较高，所以多半用来作为连接器之外壳。
导电率 %
58 46
40
37
34
29
28
27
不锈钢编号
304
铬含量 %
18
镍含量 %
8
钼含量 %
0
表3
304L
316
18
18
8
12
0低碳
2.5
316L 18 12 2.5低碳
二、底材表面:
在实施电镀作业前一般皆要将镀件表面清除干净，方可得到密着性良好之镀层。 现 就一般镀件表面结构作剖析〔如图(1)J:通常在铜合金冲压( stamping )加工、 搬 运、储存期间，表面会附着一些尘埃、污垢、油脂反生成氧化物等，而我们可 在素材表面这些污物予以分层说明处理方法 [如表4]。
电解脱脂过大
C.就连续电镀的脱脂流程，最适当的排法应该为:预备脱脂→阴极电解脱脂，预
备脱脂可以是【热脱】、【冷脱】、【阳极电解脱脂】、【溶剂脱】，绝对不可以将 阴 极电解脱脂拿来当预备脱脂。原因是预备脱脂会是最快脏掉，包含尘埃、 污物、 铜屑反大部分油脂，若此时是阴极电解脱脂的话，反而更会造成脱脂 不良。 四、活化 ( acti ation ) :脱脂后的金属表面， 然残存有很溥的氧化膜、电解极化 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 ( peeling ) 、起泡 ( blister ) 等之密着不良现象。一般铜合 金所使用之 活化酸，大多数为稀硫酸反市售的粉状活性酸。本人比较建议可以购 买50%的硫酸， 然后配置10%来使用，由于成本低廉又安全，可以天天更新，不用 担心铜含量过多的问题。由于铜合金的活化速度相当快(瞬间)，所以硫酸浓度不 需要配置太高，因为
一般脱脂一严重
一般脱脂一轻微
蒸气脱脂
7.碱性(电解)脱脂剂的组成:氢氧化钠、碳酸钠(碳酸氢钠)、正(偏)硅酸钠、磷酸
盐、梭酸盐、表面活性剂等。典型热脱组成:
组成价
铁合金
铜合金
锌合金
铝合金
氢氧化钠(g/l)
3
5 - 10
0
0
碳酸钠(g/l)
30 - 50
30 - 40
10 - 20
0
碳酸氢钠(g/l)
图(1)
1 尘埃、污物 2 油脂 3 氧化层 4 加工层 5 扩散层 6 铜合金素材
表4
层数
类别
处理方法
目的
第一层 第二层 第三层 第四层 第五层
污物 油脂 氧化层 加工层 散愤层
水、碱热脱脂剂 碱热脱脂剂、电解脱脂剂、溶剂等 氧化层 稀硫酸、稀盐酸、活化剂等
第一层至三层处 理完全后，基本 上密性已经很好
金属名称 密度(g/cc)
导电率 %
表1 银 元氧 韧炼 脱氧 黄金 铬 10.5 8.91 8.91 8.89 19.3 7.1 106.0 102.0 100.0 98.0 74.9 66.5
铝 2.7 63.1
锌 7.14 29.2
金属名称 密度(g/cc) 导电率 %
钴
铁
钯白
锡
镍
铅
钛
8.9 7.86 12.02 21.45 7.31 8.9 11.34 4.5
0
0
10 - 20
5
硅酸钠(g/l)
10 - 30
20 - 30
2
0
磷酸钠(g/l) 界面活性剂
0 0.1 - 2
0 0.1 - 2
0 0.1 - 2
10 - 30 0.1 - 2
温度℃
50 - d0
40 - 70
40 - 60
40 -6d0
侵蚀PH值
元
1
1
1
8.表面活性剂:一般用在脱脂的表面活性剂，为阴离子和非离子表面活性剂。阳离 子表面活性剂毒性大，很少被使用。阴离子表面活性剂对金属渗透力强，对油 脂 的洗净力高、分散力强、乳化效果好，但水洗性差、发泡性高。而非离子表 面活性剂，除了优异的脱脂效果外，发泡性小、可低温操作，是前脱脂剂的主 要添 加剂，唯一的缺点，是湿润性(渗透能力)比较差。
料就很容易被侵蚀(特别是停留于空气 的氧化)，而造成后续电镀外观不良。
元侵蚀 镀镍后
轻微
严重
极严重
元侵蚀
已侵蚀
3.脱脂的药剂:以连续电镀来说，最多厂商所使用的是，碱性热脱脂反碱性电解脱
脂，其夫为冷脱脂(乳化脱脂)、溶剂脱脂、酸性电解脱脂。
方法
优
缺
溶剂脱脂法 脱脂速度快、不会腐蚀素材
对人体有害、易燃、消耗高
10.有关电解脱脂的正确操作观念，必须再一夫说明如下: A.由于铜合金材料对强 碱的耐实力确实比较差，特别是慢速生产时。所以当遇到 比较难除的冲压油时，不应该一昧地将脱脂剂的浓度，元限的往上添加。比 较 正确的方法是应该与冲压厂沟通，多半是冲压油之稀释剂选择错误(挥发 度过 低)，，要调整稀释剂就可以改善(如下图)。或者采取预热方式，先将干 固油先 行软化，或者使用溶剂脱脂法、冷脱…。
8.78
8.91
导电率 %
25
27 20
18
11
Hale Waihona Puke Baidu
100
黄铜编号 CA2100 CA22 CA2260 CA2300 CA2400 CA2600 CA2700 CA2800
锌含量 %
5
10 12.5 15
20
30
35
40
密度(g/cc) 8.86 8.80 8.77 8.74 8.69 8.53 8.47 8.39
铜脱镍
漏铜
脱脂完全
脱脂不完全
镍层脆化
脱脂不良
5.脱脂的机构:金属表面油脂的脱除效用，乃是由数种作用兼备而成的。 A.皂化
作用:使用强碱(如氢氧化钠)将油脂皂化后去除的方式。该作用，能去除
动植物油。 B.乳化作用:将油脂乳化成很细的颗粒，而失去与金属的附着力，
最后分散悬浮于溶液 ，而去除油脂。它可以去除元法皂化的矿物油、机械油。
乳化脱脂法 脱脂速度快、不会腐蚀素材
C0D高、不环保，有害人体
碱性脱脂法 对人体较元害、便宜、使用方便 易起泡沫、须加热
电解脱脂法 对人体较元害、使用方便、效果好 易起泡沫、易氢脆
4.脱脂不完全所造成的缺陷: A.镀层的剥离、起泡等密着不良。 B.污点、元光等光泽不均的现象。
C.镀层的 洞不平、小孔、漏镀等。 D. 针 孔 的 发 生 而 降 低 端 子 的 耐 蚀 性。 E.镀层皮膜的脆化。