教材4-电子连接器北大工程-电镀优质PPT.ppt

1、A時間,一.電鍍Plating定義,電鍍Plating 電鍍被定義為一種電沈積過程（Electrodepos-ition process）,是利用電極（electrode）通過電流,使金屬附著於物體表面上,其目的是在改變物體表面之特性或尺寸.利用直流電源的陰陽極反應,將電鍍槽液中的金屬離子披覆在被鍍物件的表面,形成金屬披膜.其目的在於金屬表面披附一層或是多層批膜,使金屬表面形成保護膜,並依據金屬批膜的不同,可以增加焊接性,導電性,即降低金屬表面磨耗,延長產品使用壽命,降低成本.,二.電鍍Plating目的,電鍍Plating表面處理目的可分為四大類美觀（Appearance）.為了提高製品之附

2、加價值,賦予製品表面美觀,例如裝飾性電鍍 防護（Protection）為了延長製品的壽命,再製品表面披覆（coating）耐腐蝕之材料,例如保護性電鍍（Protective plating）Zn,Cd,Ni,Cr,Sn 等電鍍 特殊表面性質（Special surface properties）提高製品之導電性（Electrical conductiuity）,例如電鍍Ag,Cu.提高焊接性（Soderability）在通訊急電子工業應用,例如Sn-Pb 合金電鍍.提高光線之反射性（Light reflectivity）例如太空船,人造衛星的外殼需 反射光 線,Ag及Rh的鍍層被應用上.減小接

3、觸阻抗（Contact resistance）例如在電子組件之Au及Pd電鍍.機械或工程性質（Mechanical or engineering properties）提高製品之強度（Strenth）,例如塑膠電鍍.提高製品之潤滑性（Bearing propertries）例如多孔洛電鍍（Porous chromium plating）,內燃機之鋁合金活塞（Piston）,鍍錫Sn以防止汽缸（Cylinder）壁刮傷.增加硬度（Hardness）及耐磨性（Wear resistance）,例如硬洛電鍍（Hard chromium plating）.提高製品之耐熱性,耐候性,抗幅射線,例如塑膠,

4、非金屬之電鍍.滲碳（Carburizing）,氮化（Nitriding）之防止,例如鋼鐵表面硬化,三.電鍍Plating加工特點,在底材上鍍上金屬鍍層（deposit）,改變基材表面性質或尺寸.例如賦予金屬光澤美觀/物品的防鏽/防止磨耗/提高導電度/潤滑性/強度/耐熱性/耐候性/熱處理之防止滲碳/氮化/尺寸錯誤或磨耗之另件之修補.鍍層的重要性:密著性:鍍層和素材金屬之間的結合力,鍍層剝離是密著性不佳的代表.致密性:鍍層本身金屬晶體間的結合力.連續性:底材本身皆能被鍍層遮蔽,而不致發生孔隙,或連續隱約可見底材 表面未鍍到的情況.均一性:高低電流區膜厚分布均勻.被覆力:對于凹處和難鍍到的地方鍍層能

5、涵蓋的能力 應 力:鍍層內應力大易引起龜裂.起泡.剝離等不良 機械性:硬度.耐磨性.延展性等 化學安定性:鍍層不受環境影響之能力.電氣性:電接觸阻抗等.,四.電鍍Plating作業要件,陰極（被鍍物Work/掛件Rack）金屬陰極是鍍浴中的負電極,金屬離子還元成金屬形成鍍層及其他的還元反應,如氫氣之形成於金屬陰極上.準備鍍件做電鍍需做下面各種步驟:研磨/拋光/電解研磨/洗淨/除銹等.陽極（Anode）金屬陽極分為溶解性及不溶解性,溶解性陽極用於電鍍上是為補充溶液中電鍍所消耗的金屬離子,是用一種金屬或合金鑄成.滾成.或沖製成不同形狀裝入陽極籃（anode basket）內.整流器（電源供應器）在

6、電鍍中,一般都僅使用直流電流;交流電流,因在反向電流時金屬沈積又再被溶解所以交流電流無法電沈積金屬.直流電源是用直流發電機或交流電源經整流器產生,直流電流是電子向一個方向流通,所以可以電沈積金屬.但在有些特殊情況會使用交流電流或其他種特殊電流,用來改善陽極溶解消除鈍態膜/鍍層光層/降低鍍層/內應力/鍍層分佈或是用於電解清洗等.電鍍液/鍍浴（Bath solution）電鍍溶液是一種含有金屬鹽及其他化學物之導電溶液,用來電沈積金屬.其主 要類別可分酸性.中性及鹹性電鍍溶液電鍍液成分;如金屬鹽,導電鹽,陽極溶解助劑,緩衝劑,錯合劑,安定劑,鍍層性質改良添加劑,潤濕劑.電鍍槽（Plating tan

7、k）電鍍槽包含了電控系統與機構組件,電控系統包含了所有電動元件,及線上及時資料的監控與控制,如溫控系統/整流器/伺服馬達控制/生產速率/生產數量/異常警報/自動監控槽溢狀態等;機構組件包含了機架/整流器/Pump/子母槽/管路/溫控系統/陽極板（可溶性與不可溶性）/風水刀/空氣壓縮機/鼓風機/伺服馬達/導輪組/及生產用夾治具 等.,五.電鍍Plating生產加工總類形式介紹,電鍍設備分類 因應不同的被鍍物/底材/不同的鍍層/膜厚/電鍍位置,及不同藥水供應商,電鍍設備組成均不相同,設備操作上也會有很大的差異.目前市面上以Note Book連接器大約使用下列4種電鍍方式 水平式連續電鍍 滾鍍（桶鍍

8、）電鍍 掛鍍（吊鍍）電鍍 無電解鍍（化學鍍）,水平式連續電鍍,滾鍍（桶鍍）電鍍,掛鍍（吊鍍）電鍍,無電解鍍（化學電鍍）,六.電鍍Plating加工特性簡述,水平式連續電鍍（連續鍍Continuous Plating）水平式連續電鍍,利用電力與化學方法,將溶解金屬粒子沉積於基材金屬上,可藉由連續的製程,黏附於一連續引線架,或彈帶,被提攜通過電鍍槽,當電鍍槽與以旋轉時,施予電鍍.可做於選擇性電鍍,如“刷鍍”,”噴鍍“,”浸鍍“,點鍍（輪鍍）選擇性電鍍是金在於端子上變化厚度的應用,或降低其連接器的費用,而作為鍍金與鍍錫（或其他元素）的組合.除機械學上差異外,對滾鍍（桶鍍）,掛鍍,連續電鍍的電氣和化學

9、製程都是相同的.,水平式連續電鍍,六.電鍍Plating加工特性簡述,滾鍍（桶鍍）電鍍（Barrel Plating）大量的鍍件放在一個佈滿小孔的六角型滾桶中,內有一條導電線與鍍件作不固定接觸,滾桶在鍍液中慢慢滾動.,電流和鍍液經過小孔出入滾桶,使電流間接通到每件鍍件中,滾動運行是為使每件鍍件鍍層均勻,通常運用於低價或小鍍件產品.滾桶電鍍一般分為兩類,斜型桶鍍及水平桶鍍,滾桶是用抗酸性,不吸性材料所製成的,有的也要耐沸點的高溫.一般斜型桶用在小型鍍件,容易裝進取出.水平型桶處理較大型鍍件,目前有許多其他改良型桶.桶鍍的優點是省掉掛鉤（掛架）,同時也減少裝鉤（掛架）的人工勞力操作,生產力高.可以

10、一次性電鍍大批量物件,一般適用於較小之零件或型體趨近於圓狀的工件.在滾鍍（桶鍍）電鍍過程中,因為圓桶不斷的翻攪滾動,工件接觸電極的情況也是斷斷續續的,如果攪動不均或是有粘貼的情形,較易造成電鍍層不均勻的現象.電鍍網孔徑的的大小也影響電鍍液的交換,進而影響鍍層膜厚與均一性.,滾鍍（桶鍍）電鍍,六.電鍍Plating加工特性簡述,掛鍍（吊鍍）電鍍（Rack Plating）將鍍件直接掛（勾）在一件爪型的掛具上,再放在鍍液中電鍍,使其電流直接通到鍍件上.作業製程繁瑣,必需將鍍件,逐一掛附於勾架上,需耗費較多人工成本,一般運用在單價高,或是大物件體積電鍍.,掛鍍（吊鍍）電鍍,六.電鍍Plating加工

11、特性簡述,無電解鍍（化學鍍Chemical Plating）無電解鍍化學鍍又稱為化學鍍（Chemical Plating）或自身催化電鍍（Autocatalytic Plating）無電解鍍是指水溶液中之金屬離子被控制在環境下,與以化學還原.而不需要電力鍍在基材上,它的金屬鍍層是連續的,自身具有催化性.鍍層特性:“鍍層均勻”:任何不規則表面,深孔,死角,凹槽或桶,瓶狀結構內壁皆可獲的均勻鍍層“密著性佳”:鍍層乃連續皮膜（片狀結構）生成,而非顆粒狀堆積,故針孔少,附著佳具自然 潤澤與光澤“硬 度 高”:硬度為4854RC,鏈結處理後更達6070RC,磨擦系數近於硬鉻之1/3,耐磨性佳“抗 酸 鹼

12、”:鍍層乃鎳磷合金,具優秀的強鹼耐蝕效果,且能防鹽酸,海水或是有機溶劑侵蝕“具非磁性”;”具助焊效果（鎳磷合金,降低鎳融點）“,”離模性好（容易脫模,適用模具電鍍）”,無電解鍍（化學鍍）,七.連續電鍍之選擇性電鍍特性,水平式連續電鍍（連續鍍）-選擇性電鍍特性 刷鍍特性Bush Plating（金Au）:以現有電鍍方式而言,為最省金之電鍍方法 底材（端子）設計,接觸面必須為平面（單一面）,且只需小面積鍍金者 底材（端子）設計為凸點者,（接觸點形式為半圓or曲線）,七.連續電鍍之選擇性電鍍特性,水平式連續電鍍（連續鍍）-選擇性電鍍特性 浸鍍特性（金Au）:目前市場上最普遍使用之電鍍方式.,圓柱形底

13、材（端子）,且需要全面鍍金者 不管平面或是立體,整支Pin均需要鍍金者 立體性底材（端子）,且無法使用其它電鍍方式者（弧度較大）底材（素材）正反面皆需要鍍金者.,七.連續電鍍之選擇性電鍍特性,水平式連續電鍍（連續鍍）-選擇性電鍍特性 噴鍍特性Jet Plating（金Au）:噴鍍之選擇性,会依據產品需求各有所不同 底材（端子）,鍍金區域為中間者,無法使用刷鍍製程.接觸部為夾口者.,八.電鍍Plating典型加工流程介紹,一般電鍍作業,分為三大單元放料前處理（Prc trcatment）電鍍階段（Clectr oplating）後處理（After trcatment）收料,放料,前處理,電鍍階段

14、,後處理,收料,脫脂電解脫脂（陽極/陰極）酸浸,底鍍预鍍活化電鍍,封孔處理潤滑處理熱水洗吹風（風刀）烘乾,九.電鍍Plating典型加工流程解說,前處理 脫脂-目的:去除基體（素材）表面的雜物 原理:利用電極的極化作用,降低油-溶液界面表面張力,電極上所析出氫 和氧氣泡,對油膜具強烈撕裂效用,能夠使油膜迅速轉變成細小的 油珠,氣泡上升時機械攪拌作用,進一步強化的除油過程.電解脫脂-可分類為1）.陰極脫脂;2）.陽極脫脂 1）.陰極脫脂:H+2e H2 速度快,生成的H2對基體表面具還原作用,溶液中少量的離子存在在基材表 面形成海綿狀析出,易形成氫脆.2）.陽極脫脂:40H-4e 2H2O+O2

15、 速度慢,對基體有腐蝕作用,可以除去基體表面的異金屬薄膜,生成的O2 使基材表面生成CuO薄膜,九.電鍍Plating典型加工流程解說,前處理 脫脂示意圖,九.電鍍Plating典型加工流程解說,前處理 酸洗-目的:去除基體（素材）表面氧化膜,滑化金屬基材,中和前工站帶入的鹼.原理:把硫酸稀釋,用於去除基體表面的氧化物 CuO.Cu2O及中和前工站帶 入的鹼（硫酸稀釋如濃度太低,效果不足,濃度太高,則對基材有腐蝕作 用,藥劑應定期更換）補充說明:前處理不良之影響:電鍍前處理不徹底,易導致電鍍後密著性欠佳,起泡等不良,會影響鍍層之 結晶狀況,鍍件深凹處易藏污納垢,不易去除.,九.電鍍Plating典型加工流程解說,前處理 附錄一:常見素材所需之前處理,九.電鍍Plating典型加工流程解說,前處理 酸洗示意圖,九.電鍍Plating典型加工流程解說,電鍍階段 底鍍（一般大多數選鍍鎳,也有少數選用鍍銅）目的:1）.保護基體,以免受電鍍液溶蝕,而產生附著性較差的鍍膜,或是污染鍍液 2）.把不易附著電鍍之基體金屬表面活性化.3）.作為基體與鍍膜金屬擴散的屏障,而增進高溫高濕的穩定性.原理:Ni2+2e Ni 特性:1）.鎳層結晶細小,