水电镀工艺流程分析

例如對於銀來講，其不僅成本高，而且具有 「遷移」的現象。而對於鎳的化學沈漬物來講， 亦存在某些不夠理想的缺點，例如具有較差的 烙銲性(solderability)和導電性，很高的接觸電 阻，和在較高的溫度下才可沈積等現象。所以 除了某些工業發展的國家外，特別是在. 亞洲 . 地區，目前仍然多數採用沈積化學銅的方法打 底，因為這種溶液如果善於調整和補充其成份， 可以將其壽命延長到數個月。有關化學銅的操 作必須注意到其工作的循環次數，沈積層的光 滑性、導電性以及穩定性，單位體積所處理的 表面積等。
間,浸漬5分到10分鐘後,立即用水洗乾淨即
可。假使塑膠鍍品表面分常乾淨沒有上油脂, 則此項手續可以省略,而直接從化學溶蝕開始。
2-2 化學溶蝕
在進入此工程之前,有時對塑膠成形品常做退火處 理或脫脂。前者是為除去成形加工時發生的內部應
力.用低於材料變形的溫度以熱風或熱水處理,對電
鍍後的破裂或反翹雖然有效,但對密接強度的影響
,為了要加快在化學鍍金時將其相對應的金屬鹽 類還原,即是說為了保證還原作用的快速和均勻
,必須使塑膠經敏化後的表面再吸附一層催化層 的金屬微粒,所以活化處理的過程是 「播晶種」 之意,即．英文．稱為“Seeding”。由於敏化後 的塑膠表面已附著一層二氯化錫的還原劑,當洗 滌後將之浸入活化溶液之中 ,此時的二氯化錫 將活化劑中的催化鹽的催化金屬離子還原而使 其緊緊的吸附在塑膠的表面上,而形成一單分子 活化的催化金屬膜。
例如在化學鍍銅時,必須加活化劑來 加強氧化還原的推動力,活化劑的種 類有許多種,其溶液中的酸成份十分 重要,因其影響到鍍膜的黏著力,這也 許是由於同離子效應之故。活化劑 可以使用很長的時間,甚至達到一個 月以上,但必須經常分析和調整酸的 成分。所使用的原料應為純的化學 劑,溶液中最重要的成份為催化金屬 鹽和氯離子的濃度。
敏度化 可液 在1係克由/升Sn~C21020,與毫H克C/升I配之合間而,H成CI,的Sn濃C1度2的可濃 在1毫升/升~200毫升/升之間。 例如表 (因二此)S必nC須1 先2 具將有Sn很C1強2放的入還H原C性I中質加,熱但,難使溶之於完水全, 溶解,而後加水稀釋到1升。
經化學溶時後的塑膠再放入敏化溶液中則溶液 內塑[膠Sn上C,1而4]-產2之生離如子下形式成之還反原應性: S+2被吸著在ABS
在配製敏化劑時,通常要加入鹽酸於溶液中以 防止水解作用,因為氯化亞錫的鹽溶液於水之 中會生成鹹式的Sn(OH)C1使溶液十分混濁的 反應如下:SnCI2+H20 Sn(OH)CI+HCI 過量
當加入鹽酸HCI於溶液中之後,則溶液中的氫氧 根(OH-)之濃度就會降低,於是就減少Sn(OH)C1 生成的機會。另一方面為了保持錫離子在溶液 中為Sn+2的狀態,應在溶液中加入錫陽極來處理 之。
時間 2~8分

溫度
濃度
20~35℃ 8~15波美
純水連續循環
時間 2~6分

溫度
濃度
時間
40~55℃ 8~15波美 2~6分

市水連續循環

溫度
濃度
時間
30~45℃ 15~20波美 3~8分
生產課

生產課 度

生產課

生產課 度

生產課

生產課 度

生產課

生產課

生產課

QC
| 水洗
|
| 鍍銅
|
| 水洗
|
| 鍍鎳
|
| 水洗
|
| 鍍鉻
|
| 水洗
|
| 下架
烘乾 ﹂ IPQC
Ò
市水連續循環

溫度
濃度
時間 電流密
17~30℃ 20~35波美 10~25分 3~7ASD

市水連續循環

溫度
濃度
時間 電流密
45~65℃ 20~40波美 3~8分 3~8ASD
Sn+2+2R-COOH
R-COO
Sn+2H+
R-COO
在溶液中加入適量的添加劑,據說其效果可以
改善化學鍍膜的均勻性。 脂肪族(aliphatic)的
醇類亦可添加到溶液中。在生產上敏化劑的壽
命,如果能夠機巧的調整約為兩個星期左右。
此種溶液需要間歇性的過濾,如果隔夜之後溶
液的表面上將出現一層白色的膜層,為了防止
觸煤活性極強的金屬粒子(在此止Pd0)均 勻分佈在塑膠表面上。此鈀(Pd0)微粒即 為化學銅或化學鎳液中開始產生還原作 用時之良好觸煤,也是促進產生均勻銅、 鎳皮膜之最佳觸煤。
目前之活化處理是將敏感性及活化性 併為一個步驟處理 , 一般稱之為 Morbon處理方法 , 不僅可以節省時間, 而且有可以應用自動化之設備上 , 原理 與上述相同,溶液組成如表(四)。 做為 觸煤化的新方法已開發錫鹽 - 鈀鹽的混 合液與使用弱酸或鹼未促進劑的方法。 也就是使用對錫或鈀膠凝體層發生保 護膠凝作用的錫鹽、鈀鹽混合溶液。 這種膠凝體在塑膠表面容易吸著 , 可防 止化學鍍金後發生粗糙。
2-4 活化處理
活化工程(active treatment)包括敏化(sensitizing)及 活性化(activating)之處理。
(1)敏化作用
敏化的處理是在塑膠表面產生許多毛細孔使之接 受一連續和黏著的金屬薄膜,使其能勝任電鍍時載 荷電流的許多工作流程中最重要的一環。 塑膠的 化學沈積作用對敏化處理來講是十分重要的,亦是 關鍵性的步驟,因此有理由把這種處理的反應機構 認為是引發金屬開始沈積於塑 膠表面上的一種微 粒核心的吸附。 有人把敏化劑的作用認為是沈積 反應的引發,並可以促進鍍膜的均勻作用,亦有人認 為敏化劑可大大的促進沈積物形成的速度,並且增 加沈機能力,同時還可增大金屬鍍膜對塑膠的結合 力。
O
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Байду номын сангаас
(styrene部分phenol) 在高溫度硫酸溶液中作用形成親水性
SO3H基
經過此化學溶蝕後可使塑膠表面形成穴狀的凹 洞,如同經過海水溶蝕過的岩石一樣,顯微鏡下 所觀察到的實際形狀,如圖1所示。
2-3 中和
化學溶蝕後中和溶液十分重要,因在表面活 化與加速劑(ancelerator)之前 , 必須將在塑膠 表面低凹處所殘留酸除去。若殘留酸未除去, 將用壽會命影期響,活使化用液中及和加溶速液溶可液使之試r安片定表性面與殘留使 的C+6還原成C+3,於水洗時C+3可被沖掉。若中 和不足則會使活化液分解,且化學鍍金密著 性差,因此在做塑膠鍍金時,須掌握中和時間。 中和劑的選用十分重要,如採用不適當的中 和劑將無法使化學沈積鍍膜的引發順利進行。
（1）化學銅鍍金
化學銅.英文.名稱是“Chemical copper plating ” 或 “electroless deposition of copper”。在目前 仍然有許多塑膠電鍍工廠使用這種技術來沈積 導電薄膜。特別是電子工業迅速,在印刷線路 技術的需求下,促使銅的化學沈積受到重視， 化學銅由於是在低溫之下,促使銅的化學沈積 受到重視,化學銅由於是在低溫之下的一種自 動催化的還原過程， 所以 比較其他化學法使 塑膠表面金屬化的技術具有不少的優點。
活 其化成液份主組要成成如分表為(三P)d。CPI2d及CHI2C及I(H配C法I(a如q)前) 中 膠形,再成浸[P入dC活I4化]-2性離化子溶,敏液感內化,則處產理生後不的均塑 等化學反應,在ABS塑膠之凹洞內,出現了 金屬鈀(Pd0)微粒子,反應式如下:
Pd+2+Sn+2 Pd0+Sn+4
較
小
。後者是用鹼性的脫脂劑,除去成形加工及以後附著 的油類灰塵為目的。這些工程也可省略。
所謂溶蝕(etching)是成形後立即,或做完上述處理後, 以溶蝕液對素材表面做化學性的處理,是左右密接 強度最重要工程。 溶蝕液的主要成分是硫酸。鉻 酸或加入磷酸的混合液。
由於塑膠是疏水性(hydrophobic),為了使有 親水性(hydrophilic) 需使用強氧化劑,如鉻 酸來破壞高分子化合物。 H2SO4的作用是溶,H3PO4有助溶的作用將 PC+ABS塑膠放入溶蝕劑中,其與塑膠中有關作 用基即產生置換,其變化為:-CH=CH(butadiene部份)雙鍵被切斷而形成親水性-COOH基 -CH=CH-+4[O]→2-COOH-C=N(acrylonitryl部分nitryl基)處理後形成更親水性 - C--NH2基
敏化劑又是一種還原劑,對於非極性表面的塑 膠來講更具有技術意義,當敏化劑附著再塑膠 的表面上時,期可以把化學鍍金中的催化金屬 鹽離子還原而使其成為一單分子的鍍膜,所以 敏化劑的主要作用是加速塑膠之類的表面上沈 積反應的引發。氯化亞錫(即SnCI2二氯化錫)是 最普通使用的一種敏化劑原料,其他敏化劑尚 有酸性或鹼性的錫鹽溶液,鈦、鋯、釷的化合 物亦可做為敏化劑的材料。但目前為止,二氯 化錫還是最有效最常用的敏化劑材料。
隨著塑膠電鍍技術的發展，化學鎳應是 一種發展的新方向，不過這種技術需要 價錢頗貴的觸媒化(catatlyst)處理來輔助， 加上化學鎳的成本亦貴過化學銅，對於 競爭商場來講，這種技術目前仍受條件 的限制。但對於化學銅來講，如果配方 不當，一次工作之後就會馬上分解。以 上的論述是針對自配的溶液而言，因為 向化學公司購買成品溶液中，多數加午 許多添加劑，所以難於產生分解的現象。
此種方法的優點使敏化與活化一次完成,但 過量的Sn2+將殘留在塑膠上需以稀鹽酸或 aOH(aq)來中和,將塑膠表面之錫鹽及Pd週 圍的Sn+2消除,以獲得十分光滑的外觀鍍膜。
2-5加速化作用
加速化劑(accelerator)目的使附著於塑膠表面的 Pd變為活性的金屬Pd，充份達到催化化學鍍 金的金屬快速均勻附著於塑膠表面之效果 。

市水連續循環

溫度
濃度
15~40℃

市水連續循環
時間 電流密 1~4分 6~20ASD

放入烤箱承盤

溫度
濃度
時間
35~50℃
40~60分

根據各類產品相關檢驗規範目視外觀
第2節 塑膠上電鍍的原理
成形品
（退火） （脫脂）
化學溶蝕 膨潤 粗化
觸煤化（敏化、活化）
加速化
化學銅鍍金 化學鎳鍍金
電鍍銅打底
電鍍光澤銅
電鍍鎳 霧ˋ亮...
電鍍鉻
成品
•上圖流程是典型的作業工程,不過省略各工程間的水洗作業。
2-1 脫脂
當塑膠表面污染油脂時,必須脫脂。通常處理 的方法是將塑膠鍍品浸在稀釋
之中性非離子清潔劑中以除油。稀釋的比例 為清潔劑1份,水30份到50份即可。若使
用．奧野會社． 所製造的清潔劑(Top clean E), 則可配成5%的溶液,加熱到400C~500C之
生產課

生產課

生產課

生產課

生產課

生產課

生產課

生產課

生產課

粗化
水洗
中和
水洗
活化
水洗
速化
水洗
化學鎳

溫度
濃度
時間
60~75℃ 40~50波美 3~10分

市水連續循環

溫度
濃度
25~40℃ 10~20波美
純水連續循環
對於任何化學鍍金的溶液，其中必須存在有金 屬離子。如果為了把這種金屬離子還原為其相 對應的金屬，則必須助於還原劑的加入。由於 銅還原劑的還原電位(reducing potential ) 不足夠 還原銅的金屬離子，這就要求藉助於催化劑的 輔助。而這種催化劑的催化作用是將工作物表 面進行活化。
對於化學銅溶液必須小心控制，平常半天就要 依經驗調整一次，而每天亦要做一次分析工作， 這樣才可保持其成分正常，穩定性高和壽命長。 工作時要求對溶液進行連續或間歇性的過濾， 通常是使用2~毫厘(micron)的濾布，這樣才可 以把溶液中的雜質微粒(特別是銅微粒和灰塵) 充份除去，如果銅微粒存在於溶液中的會形成 為結晶中心，因而促使溶液很快的分解。
觸煤活化處理相當重要,活化過度在塑膠表 面有太多Pd0金屬微粒則易形成粉狀之鎳或 銅皮膜。活化不足,鍍膜吸附不強易生麻點。 活化液管理亦非常重要,不可有C+6混入及灰 塵的沾污。
NaOH(aq)中和或HCI(aq)中和
觸煤活化處理後使二價錫環繞著鈀而呈凝 膠(Collioiid)狀態懸浮於溶液中,如下圖。
污染塑膠的表面要立即將其除去。
大氣中的氧會逐漸地把溶液中的二價錫 Sn-2 氧化為四價錫Sn+4, 這種反應甚至在溶液不工 作時亦在進行著,具體的防止方法是加入錫陽 極來局部阻止這種化學作用,這樣基本上就將 溶液的工作壽命提高到50%。
(2)活化作用
此項處理,在給予非導體的塑膠表面一層很薄而 具催化性的金屬膜。因為經敏化後的塑膠零件