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連續電鍍技術教材第一章電鍍概論第二章電流密度第三章電鍍計算第四章電鍍實務第五章電鍍不良對策第六章鍍層檢驗第七章電鍍藥水管理第八章鍍層的腐蝕與防蝕第九章電鍍技術策略化著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：０◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第一章、電鍍概論一.電鍍定義：電鍍為電解鍍金屬法之簡稱。電鍍乃是將鍍件(製品)，浸於含有欲鍍上金屬離子的藥水中並接通陰極，藥水的另一端放置適當陽極(可溶性或不可溶性)，通以直流電後，鍍件的表面即析出一層金屬薄膜的方法。二.電鍍基本五要素：1.陰極：被鍍物，指各種接插件端子。2.陽極：若是可溶性陽極，則為欲鍍金屬。若是不可溶性陽極，大部份為貴金屬(如白金、氧化銥等)。3.電鍍藥水：含有欲鍍金屬離子之電鍍藥水。4.電鍍槽：可承受、儲存電鍍藥水之槽體，一般考慮強度、耐蝕、耐溫等因素。5.整流器：提供直流電源之設備。三.電鍍目的：電鍍除了要求美觀外，依各種電鍍需求而有不同的目的。1.鍍銅：打底用，增進電鍍層附著能力及抗蝕能力。2.鍍鎳：打底用，增進抗蝕能力。3.鍍金：改善導電接觸阻抗，增進訊號傳輸。4.鍍鈀鎳：改善導電接觸阻抗，增進訊號傳輸，耐磨性比金佳。5.鍍鉛錫：增進焊接能力，快被其他替物取代。四.電鍍流程：一般銅合金底材如下(未含水洗工程)。1.脫脂：通常同時使用鹼性預備脫脂及電解脫脂。2.活化：使用稀硫酸或相關之混合酸。3.鍍鎳：有使用硫酸鎳系及氨基磺酸鎳系。4.鍍鈀鎳：目前皆為氨系。5.鍍金：有金鈷、金鎳、金鐵，一般使用金鈷系最多。6.鍍鉛錫：目前為烷基磺酸系。7.乾燥：使用熱風循環烘乾。8.封孔處理：有使用水溶性及溶劑型兩種。五.電鍍藥水組成：1.純水：總不純物至少要低於5ppm。著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：１－１◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第一章、電鍍概論2.金屬鹽：提供欲鍍金屬離子。3.陽極解離助劑：增進及平衡陽極解離速率。4.導電鹽：增進藥水導電度。5.添加劑(如緩衝劑、光澤劑、平滑劑、柔軟劑、濕潤劑、抑制劑等)。六.電鍍條件：1.電流密度：單位電鍍面積下所承受之電流。通常電流密度越高膜厚越厚，但是過高時鍍層會燒焦粗糙。2.電鍍位置：鍍件在藥水中位置或與陽極相對應位置，會影響膜厚分布。3.攪拌狀況：攪拌效果越好，電鍍效率越好。有空氣、水流、陰極等攪拌方式。4.電流波形：通常濾波度越好，鍍層組織越均一。5.鍍液溫度：鍍金約50~60℃，鍍鎳約50~60℃，鍍錫鉛約17~23℃，鍍鈀鎳約45~55℃。6.鍍液pH值：鍍金約4.0~4.8，鍍鎳約3.8~4.4，鍍鈀鎳約8.0~8.5。7.鍍液比重：基本上比重低，藥水導電差，電鍍效率差。七.電鍍厚度：在現今電子連接器端子之電鍍厚度的表示法有二：其一：μ˝(microinch)微英吋，即是10-6inch。其二：μm(micrometer)微米，即是10-6M。一公尺(一米，1M)等於39.37inch(英吋)，所以1μm相當於39.37μ˝，為了方便記憶，一般以40計算，即假設電鍍錫鉛3μm應大約為3°40=120μ˝。1.TIN-LEADALLOYPLATING(錫鉛合金電鍍)：作為焊接用途，一般膜厚在100~150μ˝最多。2.NICKELPLATING(鎳電鍍)：現在市場上(電子連接器端子)皆以其為Under-plating(打底)，故在50μ˝以上為一般普遍之規格，較低的規格為30μ˝(可能考慮到折彎或成本)。3.GOLDPLATING(黃金電鍍)：為昂貴之電鍍加工，故一般電子業在選用規格時，皆考慮其使用環境、使用對象、製造成本，若需通過一般強腐蝕試驗必須在50μ˝以上。八.鍍層檢驗：1.外觀檢驗：目視法、放大鏡(4~10倍)。2.膜厚測試：X-RAY螢光膜厚儀。著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：１－２◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第一章、電鍍概論3.密著試驗：折彎法、膠帶法或並用法。4.焊錫試驗：沾錫法，一般95%以上沾錫面積均勻平滑即可。5.水蒸氣老化試驗：測試是否變色或腐蝕斑點及後續之可焊性。6.抗變色試驗：使用烤箱烘烤法，是否變色或脫皮。7.耐腐蝕試驗：鹽水噴霧試驗、硝酸試驗、二氧化硫試驗、硫化氫試驗。著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：１－３◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第七章、電鍍藥水管理在端子電鍍界，一般鍍金多半使用酸性金浴(金鈷合金最多)，鍍鎳多半使用氨基磺酸鎳浴，鍍錫鉛皆使用烷基磺酸錫鉛浴，鍍鈀鎳多半使用氨系有機膦酸浴，鍍銀還是使用氰化浴。而各電鍍廠所使用藥水的廠牌不盡相同。不管使用何種電鍍藥水皆需要得到有效的維謢與管理，才能確保電鍍品質之穩定性及延長藥水的使用壽命。因此我們就必需要從各種電鍍藥水之形成(建浴或開缸)、使用、保養、異常處理，一直到報廢等過程，做有效的管制及記錄。以下就提供多年來管理電鍍藥水之經驗，並以統一化來敘述，在這裡並不涉及藥水之技術性之闡述：一.建浴：1.建浴時機：一般在下列情況時進行建浴(開缸)動作。⑴新設備產生的時候。⑵現有藥水出現異常狀況，暫時無法處理時。⑶新產品、新規格，配合客戶開發時。⑷定期保養，預作備用更換時。⑸多餘藥水，為減少損失、減廢及備用之考量，作適時修正建浴者。2.建浴步驟：詳細參照各廠牌[電鍍藥水使用說明書]。⑴依照建浴總量及組成量，計算並秤量所需各化學藥品之數量。⑵將藥槽清洗乾淨，必需使用純水清洗2~3次以上。(若是舊槽或原藥槽與新藥水為不同類時，必需作特殊清洗動作)。⑶確定排水閥為關閉狀態之後，依照各[電鍍藥水使用說明書]規定步驟進行加藥。⑷配製完成後，必需先取樣作何式槽試驗。⑸試驗片若未達預期標準，必需作組成份之修正，若符合則可正式進行使用。3.資料建檔：在建浴完成後，必需編號建立資料存檔，內容包含槽號、容量、組成份、建浴日期、建浴者、審核者、分析記錄、檢驗記錄、添加記錄、修正記錄、執行者、重大處理記錄等。二.使用：1.生產人員必需確保電鍍藥水槽液量之穩定性，因會影響藥水濃度。⑴盡量避免帶進、帶出或漏水。⑵避免大量補水，原則上一次補水量勿超過槽液量之2%。(因考量溫度與濃度)⑶若一次須補充大量水時，必需事先會知電鍍藥水管理者。2.生產人員必需確保電鍍藥水不受到外界污染。⑴盡量避免鍍件、工具、金屬等零件掉落到藥槽裡，若發現有掉落情形務必立即著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：７－１◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第七章、電鍍藥水管理處理。⑵添加藥品時，必需再一次確認無誤後，方可加入。⑶當停機時，盡量避免鍍件浸泡在藥水中。3.生產人員在更換水洗時，必需確保藥水不被錯誤排放掉。(特別新人操作時應監督)。4.生產人員在添加藥品後或操作藥水時，應有相當的記錄。三.檢驗與分析：電鍍藥水管理者必需依照公司之規定進行檢驗分析工作。1.依照各種電鍍藥水而異，其中包含pH值、比重、組成份、何式試驗、不純物測試。2.檢驗分析時機：⑴每日開機生產前。⑵規範中已經規定之時間或日期。⑶藥水修正後再確認時。⑷因變更製程而須修正藥水時。⑸做何式試驗或其他試驗片時。⑹在藥水不穩定期、追蹤期或其他原因而須加強檢驗時。3.檢驗分析頻率：⑴檢驗分析頻率之訂定，必須以藥水變化週期為主，也就是說在週期內藥水變動幅度不致於影響到生產品質為主。⑵若因設備或製程改變而增大藥水變動幅度時，必需立即作追蹤並修正頻率。4.檢驗分析設備及方法：⑴檢驗分析設備、儀器、器具必需定時作校正並記錄，以確保分析之準確性。⑵檢驗分析方法以最精準、最迅速、成本最低為先後順序。⑶檢驗分析方法應盡量參照國際或國家標準，並須實際對參照方法做過驗證。5.主管必需定期或不定期對檢驗人員做驗證，以降低人為誤差度。(特別是新進人員)。6.當檢驗標準(控制範圍)有變更時，必需適時做修正及記錄變更原由，並存檔。7.檢驗分析結果必需記錄下來(包含委外分析數據)，記錄內容必需包含結果、正常與否、修正記錄、修正後再檢驗結果、執行者、日期等。8.檢驗分析後，若有異常或偏離規定控制範圍時，必需立即對藥水作調整及修正。9.若調整及修正幅度大到會影響生產品質時，必需與生產單位主管溝通，必要時停機來調整藥水。著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：７－２◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第七章、電鍍藥水管理四.藥品添加：1.例行性添加：指經過追蹤後，計算出大約固定消耗量，而分批或每日添加之藥品，如光澤劑等。2.調整性添加：指經過檢驗分析後，偏離規定控制範圍而修正時所添加之藥品。3.秤量藥品時，必需確定計算是否正確、所取藥品是否正確，以及盛裝容器是否乾淨。4.添加藥品時，必需再一次確認藥品及修正藥槽無誤後，方可加入。5.藥品不可直接加在子槽內(鍍槽)，應該加在母槽內，令其攪拌圴勻。五.定期保養：1.過濾：平時必需維持過濾狀態，並於每週檢查一次濾心，骯髒或阻塞時應立即更換並記錄。2.沉降：依照不同藥水而必需進行翻槽作沉降處理。⑴翻槽時必需停機處理，故可以選擇放假日進行處理或取備用藥水交替使用及處理。⑵沉降處理完成後，必需記錄下來，包含處理日期、處理量、使用藥品量、處理者、審核者、修正記錄。3.弱電解處理：依照不純物分析或何式試驗結果，在不影響正常電鍍下選擇適當時機做處理。六.異常狀況處理：1.當電鍍藥水發生異常狀況，應立即停機並取樣作何式試驗(必要時作分析)，若短時間內無法改善且趕生產時，應立即取備用藥水或重新開缸使用。2.若經實驗可以處理改善時，應撰寫報告存檔或記錄在藥水檔案中。3.若確定無法挽救時(並經藥水商確認)，則執行報廢作業，並探討造成原因及撰寫報告上呈。七.標示：無論是預備藥水、待處理藥水、報廢藥水皆必需給予標示清楚並區隔開來，標示內容包含藥水狀態、藥水名稱、編號、數量、發生原因、登錄日期、承辦人等。八.耗用量與成本統計：當每個月結束後，可根據藥水添加記錄表，逐項合計每一種藥品、每個機台之成本及當月所有電鍍藥品之總成本。而倉庫盤點結果減去現埸未使用量，所得的當月消耗量理論上應與添加記錄表之總合量一致。著作者：ALLANCHIEN／版本：Ｄ版／日期：2002年10月15日／頁次：７－３◎◎◎本教材之著作權乃屬恆伸工作室所有，未經允許不得任意翻印◎◎◎第九章、電鍍技術策略化策略[一]：如何電鍍出顏色最黃，生產速度最快的黃金鍍層。一.狀況說明：1.由於目前金槽經常會受到鎳嚴重污染，厚金槽變成鍍(金－鎳－鈷)合金，薄金槽變成鍍(鎳－金)合金，開高電流鍍出金的顏色白呼呼，開低電流鍍出金的顏色黑黑暗暗。雖然治本之道應該是改善鎳藥水帶出問題(吹氣)及加強水洗能力，但是生產薄金速度快，長期使用後遲早也會面臨鎳污染的問題。2.鍍厚金時也常須要考慮顏色問題，故藥水中特種螯合劑的加入及使用較低pH值時，皆造成金的析出速率大大的降低。當碰到鎳污染嚴重時，又捨不得換藥水。3.金鍍層的難看，不但影響商譽，在Flash上成本也增加很多(因顏色淡經常用厚度來彌補)。二.運用技巧：1.同時設置厚金槽(可能數個)＋薄金槽(一個)，厚金槽採用高電鍍速率的金鈷藥水(不考慮顏色，pH值約在4.8~5.0之間)，薄金槽採用鍍出顏色最黃的藥水(如純金或pH值約4.0的金鈷藥水)。2.當鍍厚金時，端子先在厚金槽電鍍(攻膜厚)，然後再蓋上一層薄金(攻顏色)。如此一來即可得到產速快、頻色黃的目的，同時鎳污染也僅於厚金槽(因厚金槽金含量高相對容忍鎳污染也較高)。3.當鍍薄金時，端子先過厚金槽藥水(不通電，僅泡要鍍的位置)，然後再鍍薄金(攻顏色)，如此一來可以延長薄金槽壽命。(注意：當產速太慢時則不適用，約10米／分以下，擔心金濃度太高會造成金