连续电镀工艺和常见问题分析

蒸汽8H,外觀
蒸汽12H,外觀
極輕微發黃
微黃
較黃
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錫槽-S-1016+亮錫
蒸汽4H,直接焊錫
鍍層物性-端子
蒸汽8H,直接焊錫
蒸汽12H,直接焊錫
焊錫OK
焊錫OK
可焊上錫，但較不平整
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錫槽-S-1016+亮錫
鍍層物性-端子
鹽霧24H
鹽霧48H
Ok,無腐蝕
局部腐蝕
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錫槽-S-1016+亮錫
產品總結
優點 脫脂速度快、不會腐蝕素材 脫脂速度快、不會腐蝕素材
鹼性脫脂法
電解 陰極 脫 陽極 脂法
對人體較無害、便宜、使用方便
對人體較無害、使用方便、效果好
對人體較無害、便宜、適用方便、 效果好
缺點 對人體有害、易燃、價錢高 廢水處理困難、價錢高、對人 體有害 易起泡、需加熱 易起泡、易氫脆 易起泡、易傷到素材(腐蝕)
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錫槽-RR霧錫
純度：>99.99% Sn。 密度：7.29 g/cm3 色澤：白色。 晶格：2~5μm。 焊錫能力：佳。
外觀-白色
晶格
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錫槽-RR霧錫
錫離子：50~60 g/L 烷基磺酸：120~160 ml/L RR添加量：20~50 ml/L 溫度：40~45℃ 電流密度：5~40 ASD (需視電鍍設備而定)。 電鍍沉積速率：
以下就不鏽鋼型號進行差異比較:
後處理
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預鍍鎳
因不鏽鋼特性與銅及其合金不同，故以下再針對不鏽鋼之前處理及鍍鎳工藝進行說明
因不鏽鋼須使用強酸或是較高電壓處理，注意工作浴的雜質管控，避免影響穩定性與附著。 衝擊鎳工站須特別注意周邊設備溶入污染問題，將造成鍍層外觀影響。並請持續進行過濾。 衝擊鎳後之水洗須加強，不得帶入其他工站，否則因其強酸性質將導致下一工站異常，最常
6.操作溫度：最佳操作溫度是在50～60℃，隨著溫度下降，效率明顯降低。
7.pH值：一般pH值控制在3.8～4.8 之間。如果希望鍍層色澤較黃，可以控制在3.8～4.0 之間，但是效率會比較差， 多半建議在薄金槽，或是沒有效率壓力下使用。如果希望效率高一點，可以控制在4.6～4.8之間，絕對不可以超過 5.0來操作，因為鍍層應力會大增，所以多半建議在厚金槽使用。
電鍍
後處理
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錫槽-S-1016+亮錫
S-1016Plus廣泛應用於連續線電鍍領域，特點為有機雜 質含量極低，操作溫度範圍廣闊，鍍層表面晶狀排列均一 ，且有良好的光澤性及優良的焊接純錫鍍層，並符合電子 工業所有可應用的規格，如下： (1) MIL-STD-202G METHOD 208H焊錫性試驗。 (2) MIL-STD-883E METHOD 2003.7焊錫性試驗。
全光澤鎳 或稱鏡面鎳，添加第一與第二類光澤劑，隨第二類光澤劑增加，外 觀也由半光澤平滑狀變成全光澤鏡面狀。適用於鍍金區要求低摩擦 係數或美觀時使用。
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電鍍-鎳槽各成份作用
1.氨基磺酸鎳（Nickel Sulfamate ，Ni(SO3NH2)2‧4H2O）：提供鎳離子來源，市售氨基磺酸鎳大部分為65%深綠 色水溶液，比重約1.54，鎳含量約180 g/l。鎳浴比重建議控制在32~36 Be´，可以保持電鍍效率接近100%，且可 維持pH值不易變化，減少調整pH值的頻率。 2.氯化鎳（Nickel Chloride，NiCl2‧6H2O）：可增加鍍浴導電性、鍍層均一性及幫助陽極溶解。濃度較高時鍍層 應力較大，須經常分析，並維持在適當範圍。市售氯化鎳多半為六個結晶水之淺綠色固狀物，所以含鎳量約在 24.7%。若是做低應力之電鍍，一般建議不要添加氯化鎳，或者少量添加，最好不要超過20g/l。可以搭配活性鎳 陽極來使用，以確保陽極的有效解離。 3.硼酸（Boric Acid，B(OH)3）：其主要功能是穩定鎳浴之pH值。鎳浴建議含量控制在35-45g/l。過多的硼酸會 自然結晶出來。 4.添加劑：內含應力消除劑，故鍍層應力低，為半光澤且柔軟。不足時，高電流燒焦，過量時低電流區偏暗、漏 鍍。 5.抗高溫劑: 增加焊性，可抗高溫。不足時，錫層高溫變色；過量時錫層高溫時流錫。 6.濕潤劑（介面活性劑）：改善針孔，不足時HCD易產生針孔，過量則造成有機污染，若是有表面張力測定儀 ，可以從藥水表面張力來決定是否需要添加濕潤劑，一般鎳浴的表面張力可以控制在30~35 dyn/cm。 7. pH值：光澤鎳及半光澤鎳應保持在4.0~4.5之間，高溫鎳需在2.0~3.5之間，當需要降低pH值時請用氨基磺酸， 提高時請用碳酸鎳調整且碳酸鎳勿直接加入鍍浴，應以濾袋包裹放置過濾機中溶解。 8.溫度：建議保持鍍浴溫度於50～60℃，超過60℃會造成水份大量蒸發損失，且磺氨酸會水解成硫酸根，以及鍍 層易脆。
脫脂的作用
1.皂化：將油脂皂化後去除。 2.乳化：將油脂乳化成細小的顆粒後去除。 3.滲透：皂化、乳化皆是由表面除去，而滲透作用能滲入油脂中，使
其鬆散和減小與金屬的附著力。 4.分散：表面油脂除去後，將油脂由表面脫離帶至溶液中的分散作用。 5.機械的剝離：利用機械的力由表面將油脂脫離。超音波洗淨最好。
Agenda
1 電度基本概念 2 常用素材介紹 3 電度流程簡介
4 各工段藥水特性
電鍍基本概念
導電杆
氫氣氣泡陽極袋源自氧氣氣泡 陽極 鍍液 工件(陰極)
空氣攪拌空氣氣泡加熱管
陽極 陽極泥
1
Connector Plating
一般在電鍍之前，最好先對底材進行了解，有助於後續電鍍加工。如材質特性、素材結構及表面狀況等。 以下就純銅、常用銅合金以及不鏽鋼加以說明。
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電鍍-鍍鎳故障排除
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前處理
金槽
由於黃金鍍層的電鍍接觸阻抗比較低且穩定，因此被用來當作訊號導通 材料。
不同純度及硬度其應用上有所不同，詳細比較如下:
電鍍
後處理
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電鍍-金槽各成份作用
1.金屬鹽：藥水中的黃金離子來源。目前幾乎全是使用PGC氰化亞金鉀（Potassium Gold Cynide）。太低效率差，色 澤不佳，太高帶效率及色澤好，但帶出量大成本增加。
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錫槽-RR霧錫
錫離子：50 g/L 烷基磺酸：140 ml/L RR添加量：40 ml/L 溫度：45 ℃
RR新建鍍浴-黃色澄清
哈氏片標片:5A/1min@ 磁石攪拌
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錫槽-RR霧錫
ACID烷基磺酸錫：
金屬離子來源，含量低，哈氏片高區燒焦範圍大，錫離子含量高，低區 會有不勻漏鍍。含量控制在50-60 g/L左右較好。
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電鍍-金槽故障排除
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前處理
錫槽
目前電子業鍍錫合金目的，絕大部分的用途就是做焊材使用。 鍍層焊材上有純金、銀、鈀合金可以使用，但是基於成本的考慮，絕大多數都會使用
純錫或錫合金。但須留意微小間距焊腳有“錫鬚”的風險，可改鍍純金或其他可焊金屬。 目前連接器產業鍍錫工藝主要可分為亮錫及霧錫,其差異性如下:
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流程
前處理
超音波熱脫
電解脫脂
活化
視
鍍銅- 打底用，增進電鍍層附著能力及抗蝕能力。
需
鍍鎳- 打底用，增進抗蝕能力。
電鍍
求 進
鍍金- 改善導電降低阻抗，增進訊號傳輸。 鍍鈀鎳- 改善導電降低阻抗，增進訊號傳輸，耐磨性比金佳。
行
鍍錫- 增進焊接能力。
鍍銀- 改善導電降低阻抗，增進導熱性、焊接能力，易於拋光。
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錫槽-S-1016+亮錫
S-1016Plus產品組成、各成份作用
1.烷基磺酸錫：提供電鍍純錫所需的錫離子 2.烷基磺酸：增加鍍浴導電性、促進陽極溶解 3.S-1016Plus STR濕潤劑：增加鍍層均一性、防止鍍層產生針孔、粗糙 4.S-1016Plus BTR-E拓展剂：增加高電流區光澤、提高電流操作範圍及效率 5.S-1016Plus BTR-H光澤劑：增加鍍層光澤，從哈氏片來看，尤其是中低電
流區光澤 6.S-1016Plus AO抗氧化劑：抑制鍍浴中二價錫氧化成四價錫及添加劑的氧化
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錫槽-S-1016+亮錫
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錫槽-S-1016+亮錫
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錫槽-S-1016+亮錫
外觀,OK
鍍層物性-端子
原樣，焊錫OK
高溫260℃,3min
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錫槽-S-1016+亮錫
蒸汽4H,外觀
鍍層物性-端子
Z：理論膜厚(μ”)，C：電流密度(ASD)，T：電鍍時間(min)， M：原子量(g/mole)，N：電荷數(個)，D：密度(g/cm3) 鎳 : Z=8.07CT、金 : Z=24.98CT、鈀 : Z=10.85CT 酸銅 : Z=24.98CT、鹼銅Z=17.48CT 銀 : Z=24.98CT、80/20鈀鎳=10.85CT、錫 : Z=19.91CT 電鍍效率(%)：實際平均膜厚/理論平均膜厚=理論電流值/實際電流值 金屬消耗量(g) = 0.000254AZD D：金屬密度(g/cm3)，A：電鍍面積(dm2)，Z：電鍍厚度(μ“)
4.光澤劑：有助於使沉積的結晶變細，增加沉積的光澤及硬度。例如中低電流區的 光澤劑為鈷。偏低時中低電流光 澤劑不足時，鍍層會偏紅、硬度變軟、容易長紅斑，濃度過高時鍍層偏白，硬度變高。
5.電流密度：一般最常操作的範圍約在0.1~30ASD，但是如果攪拌情況良好（如刷鍍、噴鍍），而且使用低漣波率 （1%以下）整流器，平均電流密度是可以開到 50ASD。電流密度過大會產生粗糙現象，甚至燒焦。
發生為外觀不良；但也需注意時間性問題。
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前處理 電鍍
後處理
電鍍-鍍鎳
目的：鍍鎳層結晶細小、易拋光、防腐性良好，多用於打底用。
鎳系列的簡介：
半光澤鎳 或稱軟鎳，添加第一類光澤劑(柔軟或應力消除劑)，使其應力下降， 外觀也由白霧漸變為半光澤平滑狀。 適用於電鍍後需再做二次加工如彎折、衝擊等。
高溫鎳 或稱含磷鎳，在半光澤鎳藥水中，加磷化合物添加劑。幫助錫或金 鍍層在高溫環境下延緩氧化變色。
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常用計算
產能：(Kpcs/min)=產速(m/min)/端子間距(mm) 電鍍時間：(min)=子槽總長(m)/產速(m/min) 電流密度：ASD(A/dm2)=電流(A)/被鍍面積(dm2) 厚度單位：1μm=39.37μ” (一般視為40) 理論膜厚：Z=2.448*C*T*M/(N*D) 由法拉第定律推導而來，公式可簡化如下
一.S-1128Plus純亮錫鍍層： 1.外觀：銀白色光亮、均一鍍層； 2.物性：A.焊錫能力：佳，完全焊錫且平整、飽滿； B.蒸汽老化測試：蒸汽8H微黃，直接焊錫OK； C.中性鹽霧測試：可過鹽霧24H，無腐蝕； D.高溫老化測試：搭配高溫鎳，260℃、3min，無變紫； 3.表面分析：A.晶格：細緻、均一排列； B.含碳量：低，為2.78%；
2.導電鹽：增加藥水的導電度。通常為鉀、鈉、銨之鹽類，導電鹽可以含有一種以上的鹽類，必須為可溶性與鍍浴 中其他成分相容而不產生沉澱。含量太低導電會不良，含量太高容易產生結晶物，或藥水黏度上升而導致效率下降 。
3.緩衝鹽：保持藥水於一定的pH值，一般約在3.5~4.8之間。可含一種以上的有機酸或無機酸。緩衝鹽的量一般不高 ，pH值小於3以下氰化亞金鉀會沉澱，pH值太高則容易粗糙或燒焦，而且硬化劑難以共析。
8.比重：建議控制在12～18 Be´，比重過高操作時（約20 Be´以上），藥水黏度會增加，反而會影響電鍍效率。若比 重過低操作時（約10 Be´以下），藥水導電度變差。過去的經驗告訴我們，刷鍍金藥水（厚金）長時間操作下來， 比重會一直上升，原因是產速比較慢、藥水帶出少、添加金PGC量大，加上電鍍後pH值的上升，為降pH值須一直添 加酸鹽，所以比重會節節上升。要改善的方法很簡單，先將藥水加熱濃縮（讓水蒸發部分）後，再將藥水冷卻到0 ～5℃時，會有很多結晶物產生（鹽類析出），將藥水抽出分離即可
6
前處理 電鍍
預鍍鎳
目前預鍍鎳工站已廣泛應用於不鏽鋼素材電鍍上，由於不銹鋼是 由鐵、鎳、鉻等成分組成，表面容易生成一層薄而透明且附著牢 固的鈍化膜，此膜除去後又會在新鮮表面迅速形成。因此在不銹 鋼進行電鍍之前，除一般除油和浸蝕外，通常還需要進行活化預 處理，活化處理是保證電鍍層有足夠附著力的重要步驟。
後處理
水性、油性封孔劑/錫、銀防變色劑
4
前處理 電鍍
前處理
目的：針對被鍍物表面進行清潔，透過研磨、蝕刻、應力消除、 脫脂、脫氧化物及活化等方式進行。 前處理工程序針對製品進行適當調整，前處理好壞對於後續製品 電鍍品質及加工性上，佔有重要地位。
超音波熱脫
電解脫脂
活化
後處理
5
前處理
方法 溶劑脫脂法 乳化脫脂法