连续电镀技术教材Word文档格式.docx
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7.干燥：
使用热风循环烘干。
8.封孔处理：
有使用水溶型及溶剂型两种。
电镀药水组成；
1.纯水：
总不纯物至少要低于5ppm。
2.金属盐：
提供欲镀金属离子。
3.阳极解离助剂：
增进及平衡阳极解离速率。
4.导电盐：
增进药水导电度。
5.添加剂：
缓冲剂，光泽剂，平滑剂，柔软剂，湿润剂，抑制剂。
电镀条件：
1.电流密度：
单位电镀面积下所承受的电流，通常电流密度越高膜厚越厚，但是过高时镀层会烧焦粗燥。
2.电镀位置：
镀件在药水中位置，与阳极相对位置，会影响膜厚分布。
3.搅拌状况：
搅拌效果越好，电镀效率越高，有空气，水流，阴极摆动等搅拌方式。
4.电流波形：
通常滤波度越好，镀层组织越均一。
5.镀液温度：
镀金约50~60，镀镍约50~60，镀锡铅约18~22，镀钯镍约45~55。
6镀液PH值：
镀金约4.0~4.8，镀镍约3.8~4.4，镀钯镍约8.0~8.5，
7.镀液比重：
基本上比重低，药水导电差，电镀效率差。
电镀厚度：
在现在电子连接器端子的电镀厚度的表示法有a.µ
``.微英寸，b.µ
m,微米,1µ
m约等于40µ
``.
1.Tin—LeadAlloyPlating:
锡铅合金电镀
作为焊接用途,一般膜厚在100~150µ
``最多.
2.NickelPlating 镍电镀
现在电子连接器皆以打底（underplating），故在５０µ
``以上为一般规格，较低的规格为３０µ
``，（可能考虑到折弯或者成本）
3.GoldPlating金电镀
为昂贵的电镀加工,故一般电子业在选用规格时,考虑到其实用环境、使用对象,制造成本,若需通过一般强腐蚀实验必须在50µ
``以上.
镀层检验:
1.外观检验:
目视法,放大镜（4~10倍）
2.膜厚测试:
X-RAY荧光膜厚仪.
3.密着实验:
折弯法,胶带法或两者并用.
4.焊锡实验:
沾锡法,一般95%以上沾锡面积均匀平滑即可.
5.水蒸气老化实验:
测试是否变色或腐蚀斑点,及后续的可焊性.
6.抗变色实验:
使用烤箱烘烤法,是否变色或者脱皮.
7.耐腐蚀实验:
盐水喷雾实验,硝酸实验,二氧化硫实验,硫化氢实验等.
第二章电流密度
电流密度的定义:
即电极单位面积所通过的安培数,一般以A/dm3表示.电流密度在电镀操作上是很重要的参数,如镀层的性质,镀层的分布,电流效率等,都有很大的关系.电流密度有分为阳极电流密度和阴极电流密度,一般计算阴极电流密度比较多.
电流密度的计算:
平均电流密度（ASD）===电镀槽通电的安培数（Amp）/电镀面积（dm2）
在连续电镀端子中,计算阴极电流密度时,必须先知道电镀槽长及单支端子电镀面积,然后再算出渡槽中的总电镀面积.
例:
有一连续端子电镀机,镍槽槽长1.5米,欲镀一种端子,端子之间距为2.54毫米,每支端子电镀面积为50mm2,今开电流50Amp,请问平均电流密度为多少?
1.电镀槽中端子数量==1.5×
1000/2.54==590支
2.电镀槽中电镀面积==590×
50==29500mm2==2.95dm3
3.平均电流密度==50/2.95==16.95ASD
电流密度与电镀面积:
相同（或同成分）的电流下,电镀面积越小,其电流密度越大,电镀面积越大,其电流密度越小.如下图,若开100安培电流,A区所承受的电流密度可能会是B区的两倍.
电流密度与阴阳极距离:
由于端子外表结构不一规则状,在共同的电流下,端子离阳极距离较近的部位称为局部高电流区（b）,离阳极距离较远的部位称为局部低电流区（a）.
电流密度与哈氏槽试验:
每一种电镀药水都有一定的电流密度操作范围,大致上可以从哈氏槽试验结果看出来,因为哈氏槽的阳极面与阴极面之间并非平行面,离阳极面较近的阴极端其电流密度比离阳极面远者大,因此,可以比较高电流密度部分与低电流密度部分的电镀状况.
电流密度与电镀子槽:
端子在浸镀时,由于端子导电处是在电镀子槽两端外部,所以阴极（端子）电子流是从子槽两端往槽中传输的,而造成在电镀子槽内两端的端子所承受的电流（高电流区）,远大于子槽中间处端子所承受的电流（低电流区）.
电流密度与端子在电镀槽中的位置:
由于在电镀槽子槽中的阳极是固定的,且阳极高度远大于端子高度,所以阴极（端子）在镀槽中经常会有局部位置承受高电流群.
第三章，电镀计算
产能计算：
产能=产速/端子间距
产能（KPCS/HR）=60L/P（L：
产速（米/分），P：
端子间距MM）
举例：
生产某一种端子。
端子间距为5。
0MM，产速为20米/分，请问产能？
产能（KPCS/Hr）=60×
20/5=240KPCS/Hr
耗金计算：
黄金电镀（或钯电镀）因使用不溶解性阳极（如白金太綱），故渡液中消耗只金属离子无法自行补给。
需依赖添加方式補充。
一般黄金是以金盐（金氰化钾）PGC来补充，而钯金属是以钯盐（如氯化铵钯。
硝酸铵钯或氯化钯）来补充。
本段将添加量计算公式简化为：
金属消耗量（g）=0.000254AZD（D：
为金属密度g/cm3）
①黄金消耗量（g）=0.049AZ（黄金密度19.3g/cm3）
PGC消耗量（g）=0.0072AZ
②钯金属消耗量（g）=0.00305AZ（钯金属密度为12.0g/cm3）
③银金属消耗量（g）=0.02667AZ（银金属密度为10.5g/cm3）
A：
为电镀面积Z：
为电镀厚度
理论上1PGC含金量为0.6837g，但实际上制造出1Gpgc，含金量约在0.682g
之谱。
有一连续端子电镀机，欲生产一种端子10000支，电镀黄金全面3µ
``，每支端子电镀面积为50mm2，实际电镀出平均厚度为3.5µ
``，请问需补充多少gPGC？
①10000支总面积=10000×
50=500000mm2=50dm2
②耗纯金量=0.0049AZ==0.0049×
50×
3.5==0.8575g
③耗PGC量==0.8575/0.682==1.26g
或耗PGC量==0.0072AZ==0.0072×
3.5==1.26g
阴极电镀效率计算：
一般计算阴极电镀效率（指平均效率）的方法有两种，如下：
阴极电镀效率E==实际平均电镀厚度Z`/理论电镀厚度Z
假设电镀镍金属，理论电镀厚度为162µ
``，而实际所测厚度为150µ
``，请问阴极电镀效率？
E==Z`/Z==150/162==92.6%
一般镍的阴极电镀效率都在90%以上，90/10锡铅的阴极电镀效率约在80%以上，黄金电镀则视药水金属离子含量多寡而有很大的差异。
若无法达到应有的阴极电镀效率，则可以从搅拌能力的提升或检查电镀药水的组成。
电镀时间的计算：
电镀时间（分）==电镀子槽总长度（米）/产速（米/分）
例：
某一连续电镀设备，每一个镀镍子槽长为1.0米，共有五个，生产速度为10米/分，请问电镀时间为多少？
电镀时间（分）==1.0×
5/10==0.5（分）
理论厚度的计算：
由法拉第两大定律导出下列公式：
理论厚度Z（µ
``）==2.448CTM/ND
（Z厚度，T时间，M原子量，N电荷数，D密度，C电流密度）
镍密度8.9g/cm3，电荷数2，原子量58.69，试问镍电镀理论厚度？
Z==2.448CTM/ND
==2.448CT×
58.69/2×
8.9
==8.07CT
若电流密度为1Amp/dm2（1ASD），电镀时间为一分钟，则理论厚度
Z==8.07×
1×
1==8.07µ
``
金理论厚度==24.98CT（密度19.3，分子量196.9665，电荷数1）
铜理论厚度==8.74CT（密度8.9，分子量63.546，电荷数2）
银理论厚度==25.15CT（密度10.5，分子量107.868，电荷数1）
钯理论厚度==10.85CT（密度12.00，分子量106.42，电荷数2）
80/20钯镍理论厚度==10.42CT（密度11.38，分子量96.874，电荷数2）
90/10锡铅理论厚度==20.28CT（密度7.713，分子量127.8，电荷数2）
综合计算A：
假设电镀一批D-25P-10SnPb端子，数量为20万支，生产速度为20M/分，每个镍槽镍电流为50Amp，金电流为4Amp，锡铅电流为40Amp，实际电镀所测出厚度镍为43µ
``，金为11.5µ
``，锡铅为150µ
``，每个电镀槽长皆为2米，镍槽3个，金槽2个，锡铅槽3个，每支端子镀镍面积为82平方毫米，镀金面积为20平方毫米，镀锡铅面积为46平方毫米，每支端子间距为0.6毫米，请问：
1.20万只端子，须多久可以完成？
2.总耗金量为多少g？
，换算PGC为多少g？
，3.每个镍，金，锡铅槽电流密度各为多少？
4.每个镍，金，锡铅电镀效率为多少？
解答：
1.20万支端子总长度==200000×
6==1200000==1200M
20万支端子耗时==1200/20==60分==1Hr
2.20万支端子总面积==200000×
20==4000000mm2==400dm2
20万支端子耗纯金量==0.0049AZ==0.0049×
400×
11.5==22.54g
20万支端子耗PGC量==22.54/0.681==33.1g
3.每个镍槽电镀面积==2×
1000×
82/6==27333.33mm2==2.73dm2
每个镍槽电流密度==50/2.73==18.32ASD
每个金槽电镀面积==2×
20/6==6666.667mm2==0.67dm2
每个镍槽电流密度==4/0.67==5.97ASD
每个锡铅槽电镀面积==2×
46/6==15333.33mm2==1.53dm2
每个镍槽电流密度==40/1.53==26.14ASD
4.镍电镀时间==3×
2/20==0.3分
镍理论厚度==8.07CT==8.07×
18.32×
0.3==44.35
镍电镀效率==43/44.35==97%
金电镀时间==2×
2/20==0.2分
金理论厚度==24.98CT==24.98×
5.97×
0.2==29.83
金电镀效率==11.5/29.83==38.6%
锡铅电镀时间==3×
锡铅理论厚度==20.28CT==20.28×
26.14×
0.3==159
锡铅电镀效率==150/159==94.3%
综合计算B：
今有一客户委托电镀加工一端子，数量总为5000K，其电镀规格为镍50µ
``，金GF，锡铅为100µ
``。
1.设定厚度各为：
镍60µ
``，金1.3µ
``，锡铅120µ
2.假设效率各为：
镍90%，金20%，锡铅80%。
3.可使用电流密度范围各为：
镍设定15ASD，金0~10ASD，锡铅2~30ASD。
4.电镀槽长各为：
镍6米，金2米，锡铅6米。
5.端子间距为2.54mm。
6.单支电镀面积各为：
金15mm2，镍54mm2，锡铅29mm2。
请问：
1.产速为多少？
2.需要多少时间才能生产完毕？
（不包含开关机时间）
3.镍电流各为多少安培？
4.金，锡铅电流密度及电流各为多少？
解答：
1.镍效率==镍设定膜厚/镍理论膜厚0.9==60/ZZ=67µ
``（镍理论膜厚）
镍理论膜厚==8.074CT67==8.074×
15×
TT==0.553分（电镀时间）
镍电镀时间==镍电镀槽长/产速0.553=6/VV=10.85米/分（产速）
2.完成时间==总量×
0.001×
端子间距/产速
t==5000000×
2.54/10.85==1170.5分1170.5/60==19.5Hr（完成时间）
3.镍电镀总面积==镍电镀槽长/端子间距×
单支镍电镀面积
M=6×
1000/2.54×
54==127559mm2==12.7559dm2
镍电流密度==镍电流/镍电镀总面积15==A/12.7559A==191安培
4.金效率==金设定膜厚/金理论膜厚
0.2==1.3/ZZ=6.5µ
``（金理论膜厚）
金电镀时间==金电镀槽长/产速T=2/10.85==0.1843分
金理论膜厚==24.98CT6.5==24.98×
C×
0.1843C==1.412ASD（电流密度）
金电镀总面积==金电镀槽长/端子间距×
单支金电镀面积
M=2×
15==11811mm2==1.1811dm2
金电流密度==金电流/金电镀总面积1.412==A/1.1811A==1.67安培
锡铅效率==锡铅设定膜厚/锡铅理论膜厚
0.8==120/ZZ==150µ
``（锡铅理论膜厚）
锡铅电镀时间==锡铅电镀槽长/产速T=6/10.85==0.553分
锡铅理论膜厚==20.28CT150==20.28×
0.553C==13.38ASD（电流密度）
锡铅电镀总面积==锡铅电镀槽长/端子间距×
单支锡铅电镀面积
M=6×
==锡铅电流/锡铅电镀总面积13.38==A/6.8504A==91.7安培
第四章电镀实务
电镀底材（素材）：
一般在电镀之前，最好先对底材进行了解，这有助于有效的电镀加工。
如材质，端子结构，表面状况（如油份，氧化情形，加工外观等）。
而在电脑端子零件的电镀加工中，所使用的材质有铜合金（黄铜，磷青铜，铍铜，钛铜，银铜，铁铜等）及铁合金（spcc，42合金等），而一般最常用的材料为黄铜（brass）及磷青铜（phos—bronze），以下就对纯铜及此两种金属加以说明。
1.纯铜（copper）：
铜的特点是导电度和导热度大，所以多半用为电器材料或传热材料，象导电率即是以铜作为基准，是以韧炼铜（ElectrolyticToughPitch）的电阻系数1.724µ
Ω.cm为100%IACS（InternationalAnnealedCopperStandard），其他金属导电率的计算即是：
1.7241/金属电阻系数===%（如表一及表二）。
铜在干燥空气中及清水中是不易起变化的，但和海水便会起作用。
若在空气中有湿气和二氧化碳时，铜表面会生成绿色碱性碳酸铜（俗称铜绿）
2.黄铜（Brass）：
黄铜是铜和锌的合金，一般锌含量在30~40%之间，黄铜的颜色随锌含量的增加从暗红色。
红黄色，淡橙黄色渐渐变为黄色。
其机械性质优良，制造和加工都很容易，价格又便宜，所以多半用来做端子材料。
但其耐腐蚀性较差，故须镀一层铜或镀一定厚度以上的镍，作为打底（Underplating）防腐蚀用，若在黄铜中加少量的锡时，会增加其耐蚀性，特别对海水。
3.磷青铜（phos—bronze）：
磷青铜为铜，锡，磷的合金。
一般锡含量在4~11%之间，磷含量在0.03~0.35之间，在青铜中加磷是为了除去内部的氧化物，而改良其弹性及耐蚀性，磷青铜的耐蚀性远比黄铜优良，但价格较贵。
通常皆用在母端或弹片接点，有时在磷青铜中加其他金属更增大其耐蚀性，可不必镀镍打底，而直接镀锡铅合金，如加镍为CA-725。
表
（1）
金属名称
银
无氧铜
韧炼铜
脱氧铜
黄金
铬
铝
锌
密度（g/cm3）
10.5
8.91
8.89
19.3
7.1
2.7
7.14
导电率%
106.0
102.0
100.0
98.0
74.9
66.5
63.1
29.2
钴
铁
钯
白金
锡
镍
铅
钛
7.86
12.02
21.45
7.31
11.34
4.5
17.8
17.3
16.0
15.7
15.8
14.7
8.4
2.1
表
（2）
磷青铜名称
CA5100
CA5110
CA5190
CA5210
CA5240
CA1100韧炼铜
锡含量%
4.2~5.8
3.5~4.9
5.0~7.0
7.0~9.0
9.0~11.0
8.86
8.88
8.80
8.78
导电率%
25
27
20
18
11
100
黄铜名称
CA2100
CA2200
CA2260
CA2300
CA2400
CA2600
CA2700
CA2800
锌含量%
5
10
12.5
15
30
35
40
8.77
8.74
8.69
8.53
8.47
8.39
58
46
37
34
29
28
电镀前处理：
在实施电镀作业前一般都要将镀件表面清除干净，方可得到密着性良好的镀层。
现就一般的镀件表面结构作剖析（如图一）：
通常在铜合金冲压（stamping）加工，搬运，储存期间，表面会附着一些尘埃，污垢，油脂，及生成氧化物等，而我们可以在素材表面这些污物予以分层说明处理方法（如表三）
图一
1.脱脂（Degreasing）：
一般脱脂方法有溶剂脱脂，碱剂脱脂，电解脱脂，乳剂脱脂，机械脱脂（端子电镀业通常不用）。
在进行脱脂前必须先了解油脂种类及特性，方可有效的除去油脂，油脂一般分为植物性油脂，动物性油脂，矿物性油脂，合成油，混合油等（如表四）；
金属表面油脂的脱除效用是由数种作用兼备而成的，如皂化作用，乳化作用，渗透作用，分散作用，剥离作用等。
且脱脂时，除视何种脱脂剂外，象素材对碱的耐蚀程度（如黄铜在PH值11以上就会被侵蚀），端子的形状（如死角，低电流密度区），油脂分布不均，油脂凝固等，都会影响脱脂效果，须特别注意。
所以脱脂的方法的选择相当重要。
以端子业来说，一般所使用的油脂为矿物油，合成油，混合油，不可能用动植物油。
以下就对溶剂脱脂法，乳化脱脂法，碱剂脱脂法，电解脱脂法做比较说明。
表三
层数
类别
处理方法
目的
第一层
污物
水，碱热脱脂剂
第一层至第三层处理完全后，基本上密着性已经很好
第二层
油脂
碱剂脱脂法，电解脱脂剂，溶剂等
第三层
氧化层
稀硫酸，稀盐酸，活化剂等
第四层
加工层
化学抛光，电解抛光
在处理表面加工纹路，毛边，较厚氧化膜
第五层
扩散层
表四
性质
植物性油脂
可被碱性脱脂剂皂化
碱性脱脂剂，电解脱脂剂，有机溶剂，乳化剂（冷脱）
动物性油脂
矿物性油脂
无法被碱性脱脂剂皂化，必须借乳化，渗透，分散作用
有机溶剂，乳化剂。
合成油
有机溶剂，乳化剂，电解脱脂剂，碱性脱脂剂，选择并用。
混合油
表五
方法
优点
缺点
使用药剂
溶剂脱脂法
脱脂速度快，不会腐蚀素材
对人体有害，易燃，价钱高。
石油系溶剂，氯化碳氢系列溶剂，如去渍油，三氯乙烷
乳剂脱脂法
废水处理困难，价钱高，对人体有害
非离子界面活性剂，溶剂，水混合。
碱性脱脂法
对人体较无害，便宜，使用方便
易起泡沫，需加热，只能当作预备脱脂
氢氧化钠，碳酸钠，磷酸钠，磷酸三钠等，界面活性剂
电解脱脂法
对人体较无害，使用方便，效果好
易起泡沫，需搭配预备脱脂，易氢
氢氧化钠，碳酸钠，磷酸钠，矽酸钠等，界面活性剂
2.活化（Activation）：
脱脂完全后的金属表面，仍然残存有很薄的氧化膜，钝态膜，会阻碍电镀层的密着性，故必须使用一些活化酸将金属表面活化，防止电镀层产生剥离（Peeling），起泡（Blister）等密着不良现象。
一般铜合金所使用的活化酸为硫酸，盐酸，硝酸，磷酸等混合酸，其中也有加一些抑制剂。
3.抛光（polishing）：
由于端子在机械加工过程中，使金属表面产生加工纹路或毛边，电镀后会影响外观及功能，一般在客户要求下，都必须进行抛光作业，另外象素材氧化膜较厚，活性化作业无法处理（如热处理后）时，都必须依赖抛光作业，而端子的抛光，一般仅限于使用化学抛光法及电解抛光法，而上述两种方法都使用酸液，为达到细致抛光，在酸的浓度及种类就相当重要。
通常使用稀酸，细部抛光效果较佳，但是费时。
使用浓酸，处理速度快，但易伤素材而且对人体有害。
故不管使用何种方式，搅拌效果要好，才可以得到较均匀的抛光表面。
一般铜合金底材抛光的药水，强酸如硝酸，盐酸较佳，弱酸如磷酸，草酸，铬酸较佳，市售专利配方不外乎强酸搭配弱酸使用。
使用电解抛光可以大大提升抛光速度，及产生较平滑细致的表面，目前连续电镀几乎都采用此方法。
甚至最新使用的活化抛光液，可以在后续镀半光泽镍，一样可以得到全光泽镍效果，又可以得到低内应力的镀层，快速搅拌对抛光极为重要。
（注意）
三.水洗工程：
一般电镀业，常专注在电镀技术研究，和电镀药水的开发，却往往忽略了水洗的重要性。
很多电镀不良，都来自水洗工程设计不良或水质不净，以下我们就水洗不良造成电镀缺陷的各种情形加以解说。
1.若脱脂剂的水质为硬水，则端子脱脂后金属表面残存的皂碱，和CaMg金属生成金属皂，固着于金属表面时，而产生镀层密着不良或光泽不良。
一般改善的方法，可以将水质软化并于脱脂剂内加界面活性剂。
2.若水质为酸性时，与金属表面的残存皂碱作用，产生硬脂酸膜，而造成镀层密着不良或光泽不良。
改善的方法为控制使用水质（调整PH值）。
3.若各工程药液带出严重并水洗不良，或水质不佳（即有不纯物），会污染下一道工程，造成电镀缺
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