电镀原理及不良状况分析newppt课件.ppt

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1、電鍍原理及不良狀況介紹,張生貴08/22/03,大 綱,一.電鍍目的二.電鍍原理三.鍍層品質確認方法四.電鍍設備分類五.設備組成六.端子連續電鍍流程介紹七.功能介紹八.電鍍外觀不良品介紹九.電鍍不良原因,THE END,一.電鍍目的:在金屬表面披覆一層或多層金屬披膜,使金屬表面形成保護.並依據金屬披膜的不同,可以增加焊接性,導電性及降低金屬表面磨耗,延長產品使用壽命,降低成本.二.電鍍原理: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.,整流器,陽極(+),陰極(-),陽極板,電鍍反應槽,被鍍物,金屬披膜,電鍍槽液,鍍層重要性 1.密著性:鍍層和素材金屬之

2、間的結合力,鍍層剝離是 密著性不佳的代表 2.致密性:鍍層本身金屬晶体間的結合力.3.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.4.均一性:高低電流區膜厚分布均勻.5.被覆力:對于凹處和難鍍到的地方鍍層能涵蓋的能力 6.應 力:鍍層內應力大易引起龜裂.起泡.剝離等不良 7.机械性:硬度.耐磨性.延展性等 8.化學安定性:鍍層不受環境影響之能力.9.電氣性:電接觸阻抗等.注:上述第79項直接受16項和鍍層金屬之特性所影響,良好的電鍍鍍層需具備:1.密著性的確保 2.具備色澤、致密、連續性且美觀 3.均一電著性且被覆力優良 4.無殘留應力且机械強度高 5.

3、化學性安定且耐葯品性高,鍍層結晶,連續性優良,三.鍍層品質確認方法:連接器主要用於電訊信號的傳輸上,在運輸,使用中可能面臨外在溫度急劇變化,溫濕度循環改變或空氣中彌漫鹽霧等侵蝕,而使其外觀異常或者喪失功能;且在重複使用後,仍需保持原來特性,故鍍層需經過下述方法檢驗,以確保客戶使用無虞1.膜厚量測:依設計圖面2.硝酸試驗(鍍層孔隙度):確保鍍層的致密性,致密性不良,會導致接觸導通不良 在硝酸氣體中置放75min,觀察孔隙度的產生.目前業界普遍 要求為0.1(在10個接觸區內,有一個孔隙);腐蝕孔的面積大 小不同,代表的孔隙值亦不同3.蒸氣老化試驗(鍍層壽命):在85C,85rh的環境中置放48H

4、r,觀察是否有腐蝕現象;經過 蒸汽老化試驗4-8hr,約等于零件或材料儲存在自然條件下六 個月一般,放置72小時後,仍沒有腐蝕時,可初步認定鍍層壽 命有7年以上,三.鍍層品質確認方法:4.鹽霧試驗(鍍層壽命):在鹽霧的環境中置放12Hr,觀察是否有腐蝕,變色現象;一般 放置48小時後,仍沒有腐蝕變色時,可初步認定鍍層壽命有7 年以上5.密著性試驗(鍍層剝離):a.使用膠帶直接黏貼於鍍層表面,並迅速撕起 b.將端子折彎,查看鍍層是否剝離 c.熱衝擊試驗,在高溫,低溫的環境中,以衝擊的方式打擊鍍 層表面,驗證鍍層是否剝離6.鍍層耐插拔磨耗試驗7.鍍層阻抗(LLCR)8.焊錫性試驗:a.剪一截端子(

5、約4CM)浸於245+5度之焊錫爐5秒,觀察其沾錫 面積是否達95%以上.(使用10倍顯微鏡觀察)b.沾錫天秤,三.鍍層品質確認方法:9.電子顯微鏡觀察露銅,露鎳,錫鬚 目前全世界都要求使用無鉛及無鎘製程,但電鍍中只要有使 用到錫,就避免不了錫鬚的產生,當錫鬚大到會導致短路,基 本上那是後階段製程不良,不是電鍍造成;目前對於錫鬚的看 法是,定義一個可以接受的範圍(如錫鬚長,寬及厚度在70”以下或更低),四.電鍍設備分類:因應不同的被鍍物,底材,不同的鍍層,不同的膜厚,不同的鍍層位置,及不同的藥水供應商,電鍍設備組成均不相同,設備功能及操作也會有很大的差異目前市面上有三種電鍍方式:1.水平連續式

6、電鍍 2.滾鍍電鍍 3.掛鍍電鍍 無論是何種電鍍設備,均具備三種製程 1.前處理:將底材表面潔淨,活化,增進電鍍效率,防止鍍層與底材結合不良 2.電鍍:底材表面電鍍披膜 3.後處理:將電鍍殘留藥液去除,乾燥,防止鍍層變異,品質不良,五.設備組成:電鍍設備主要由以下各項組合而成A.電控系統:包含了所有電動原件,及線上即時資料的監視及控制;如pump 溫控系統,整流器,伺服馬達等的控制,生產速率,生產數量,異常警報的即時資料,自動監視槽液狀態,即時補充消耗或損 失的槽液B.藥水系統:依據不同的電鍍處理需求,有:脫脂,微蝕,酸洗,拋光,銅,鎳,鈀鎳,金,錫,錫鉛等藥水.每一種藥水的玻美度,濃度,溫

7、度,pH值及光澤劑含量均需控制在使用範圍內,方能達到最佳 的反應速率.C.機構組件 包含機架,整流器,pump,子母槽,管路,溫控系統,陽極板(可 溶性及不可溶性),風水刀,空氣壓縮機或鼓風機,伺服馬達,導輪組,及各項因應生產用夾治具,六.端子連續電鍍流程介紹:,放料,脫脂,脫脂水洗,酸洗,酸洗水洗,拋光,水浸洗,鍍金,鍍鎳,拋光水洗,鎳回收,金回收1,金回收2,翻轉,錫鉛前噴洗,水浸洗,鍍錫鉛,錫鉛後噴洗,熱水浸洗,輔助收料,風乾,烘乾,收料,前處理,電鍍,後處理,七.功能介紹:1.電解脫脂:目的:去除基体表面的雜物及油污 原理:利用電極的極化作用,降低了油-溶液界面的表面張力,電極上所析出

8、的氫和氧氣泡對油膜具強烈的撕裂作用,能使油膜迅速轉變成細小的油珠,氣泡上升時机械攪拌 作用,進一步強化了除油過程 電解脫脂有兩種方式:a.陰極脫脂:H+2e H2 速度快,生成的H2對基体表面具還原作用,溶液中少量的Sn.Zn.Pb離子的存在會在料帶表面形成海綿狀析出,易形成 氫脆.b.陽極脫脂:4OH-4e 2H2O+O2 速度慢,對基体有腐蝕作用,可以除去基体表面的異金屬薄 膜,生成的O2使基体表面生成CuO薄膜.,2.酸洗:目的:去除基体表面氧化膜,活化金屬基体.中和前工站帶入 的鹼 原理:把50%的硫酸稀釋到20%左右使用,用于去除基体表面的 氧化物CuO.Cu2O以及中和前面工站帶入

9、的鹼:CuO+H2SO4 CuSO4+H2O CuO+3H2SO4 2CuSO4+3H2O+SO2濃度太低,效果不足;太高,則對基体具腐蝕作用.應定期更換,生成的CuSO4對Beo有貢獻,但對去除CuO無貢獻,CuSO4含量若太高,溶液發藍,必須更換.前處理不良之影響:電鍍前處理不徹底,易導致電鍍后密著性欠佳,起泡等不良.會影響鍍層之結晶狀況.零件深凹區易藏污納垢,不易去除.,3.鍍鎳:目的:1.打底,整平.2.延緩基体金屬向表層金屬層擴散.原理:Ni2+2e Nia.鎳層結晶細小,容易拋光.b.鎳硬度高,耐強鹼,易溶于硝酸.c.減少鍍層針孔,可采用多層電鍍法.d.鍍層表面存在一層鈍化膜,不易

10、焊接鍍鎳不良之影響:造成鍍金層表面不平整,結晶粗糙,底材金屬擴散等不良,化學安定性&耐葯品性能差.易氧化腐蝕.,4.鍍鈀/鎳:目的:增加端子的耐磨性,抗氧化耐腐蝕性 原理:Pd2+2ePd Ni2+2eNi a.硬度高,內應力低,耐磨性比金好 b.化學穩定性高,溶于硝酸&王水.c.porosity(孔隙度)比金好5.鍍金:目的:增加接触點抗氧化腐蝕能力,穩定電接触性能.原理:Au+e Aua.具有美麗的金黃色外觀,可作裝飾性鍍層.b.化學穩定性高,僅溶于王水.c.鍍層延展性好,導電性優,易焊接.鍍金方式可分為:1.刷鍍2.皮帶遮蔽3.浸鍍4.輪鍍,點鍍,6.鍍錫/鉛:目的:降低焊接溫度,增強焊

11、接性 原理:Sn2+2e Sn Pb2+2e Pba.錫鉛層延展性&可焊性良好.b.具較高的化學穩定性.c.質軟,易划傷 光亮劑對鍍層的影響有利亦有弊,因為參與陽極反應夾入C.N.S等元素,對鍍層的抗蝕性、內應力、和硬度等化學物理性能會產生明顯的影響,所以取舍之間,應衡量工藝間需求的程度而決定.初級光亮劑與次級光亮劑必須配合使用,否則應力高,延展性差.輔助劑的適量應用可提高次級光亮劑的效率,降低其消耗量,7.水洗:分為冷水洗,熱水洗,自來水洗,循環水洗,純水洗,噴洗,浸洗 目的:去除零件表面殘餘藥水及不良雜質 冷水洗浸洗缺衝擊力,較全面,8.風干:目的:a.以強風將零件表面之大部分水份去掉,減

12、少烘干時間b.通過強風將零件表面之雜質去除.避免水漬.9.烘乾:目的:將殘留在零件表面及孔隙中的少量水份以熱風加熱變 為水蒸氣的方式去除 后處理不良之影響:易造成零件污髒,腐蝕,耐久性能差,甚至直接影響接觸 性能,八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:,1.正常來料,2.銅材氧化,3.來料扇形,弧形,八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:,八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:,4.來料壓傷,八.不良品介紹:A.衝壓來料不良:,5.來料歪針,并針,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,1.電鍍后正常端子,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,2.鍍鎳層燒焦,發生原因:1:電流過大2:光亮劑不足3:Cu污染4.槽液溫度

13、低,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,3.鍍金層燒焦,發生原因:1:電流過大2:流量不足3.金含量過低4.溫度低5.添加劑含量低,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,4.鍍金層白針,發生原因:1.整流器未開2.導線松脫3.長金導通4.料帶從導輪脫落5.鍍液未抽上來,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,5.鍍金位置偏移或Sn覆蓋,原因:1.皮帶開孔不夠或變形2.導輪高度發生變化3.料帶從導輪脫落,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,6.錫鉛白霧,原因:1.電流密度太低2.酸含量不足3.光亮劑不足4.陽極塊不足5.陽極鈍化,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,7.錫鉛鍍層燒焦,原因:1:電流過大2:光亮劑不足3:主

14、鹽濃度低4:陽极塊不足5.錫鉛酸濃度過高6.液位下降,八.不良品介紹:B.電鍍不良:,8.錫鉛覆蓋,原因:1.錫鉛液位過高2.pump流量不穩3.液面氣泡4.料帶從導輪掉落5.金傳動或輔助馬 達扭力不穩,九.電鍍異常原因:A.電鍍膜厚不足:,1.電流密度過小2.主鹽濃度低3.電鍍位置偏移4.刷鍍時,導通5.多子槽浸鍍時,個別子槽液位掉下,泵未打開,或整流器 未打開,或控制開關跳閘6.走速過快,九.電鍍異常原因:B.電鍍鍍層脫皮:,1.導輪磨損,冒火花2.導電線松脫3.鍍液溫度偏低4.不純物含量超標5.前處理不良6.水洗水不干淨7.料帶從導輪脫落,九.電鍍異常原因:C.電鍍歪針:,1.導輪磨損,

15、刮歪2.料帶從導輪脫落,刮歪3.風,水刀,子堰口刮歪4.羊毛氈長金刮歪5.包裝不良產生,1.導輪不水平2.料帶阻力過大,D.端子扇形,弧形:,九.電鍍異常原因:E.錫渣:1.鍍Sn/Pb段,被導輪刮下來的細小錫屑,積聚在導輪座上,未及 時清除,附著于料帶,產生錫渣 2.烘乾后一組導輪運轉不暢,導輪磨損,被刮下的錫鉛粉屑,因摩 擦生熱,導輪擠壓,熔貼于料帶,產生錫渣F.鍍錫鉛發黃 1.表面殘留酸 2.溫濕環境存放 3.錫鍍槽添加劑失調G.錫鉛拒焊 1.錫鉛比例錯誤 2.光澤劑含量過多,超音波脫脂,電解脫脂,超音波震盪子,子槽,陽極桿,陽極板(SUS304),子堰,槽液擾流板,電解脫脂工站,電解脫

16、脂工站,pump,不鏽鋼陽極板,脫脂母槽,加熱器,水洗母槽,整流器,溫控器,子槽,風刀,水刀,陽極桿,機架,子槽,攪拌管,擋板,酸洗,拋光工站,酸洗,拋光工站,pump,酸洗母槽,水洗母槽,子槽,風刀,水刀,機架,攪拌管,鍍鎳工站,陽極桿,陽極鈦籃,陽極鎳珠,攪拌管,子槽,擋板,鍍鎳工站,槽外過濾PUMP,機架,Ni母槽,加熱器,Ni弱電解板及陽極籃,Ni回收槽,整流器,風刀,水刀,溫控器,Ni子槽,陽極桿,鈦籃,鍍金工站 A.刷鍍,刷鍍五角罩頭,機架,料帶承載板,壓帶輪,氣囊,刷鍍用羊毛氈,藥水進水口,藥水進水口,陽極導線,子槽,流量控制閥,鍍金工站 A.刷鍍,高低調整輪桿,前後調整螺帽,子槽,鍍金工站 A.刷鍍,端子,壓帶輪,刷鍍頭,藥水進入口,鍍金工站 B.皮帶遮蔽,遮蔽皮帶,子槽,藥水進水管,90Gear Box,皮帶鬆緊惰輪,藥水分流槽,陽極鈦片,鍍金工站 B.皮帶遮蔽,藥水進水管,90Gear Box,鍍金工站 D.輪鍍,點鍍,D&L 罩頭內部結構,鍍金工站 D.輪鍍,點鍍,D&L Ring生產中狀況,