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连续端子电镀的基本流程和设备结构

连续端子电镀的基本流程:放料→预备脱脂→水洗→电解脱脂(阴或阳)→水洗→活性化→水洗→镀镍→水洗→镀钯镍→水洗→镀硬金→水洗→镀纯金→水洗→镀锡铅→水洗→中和→水洗→干燥→封孔→收料

各流程的详细介绍

1. 放料;由于连续端子材料是一卷一卷的,所以放料是呈连续性的(不间断)。放料方式有水平式和垂直式。接线方式,一般有采用缓冲接线式,预先拉出接线式,停机接线式,连续接线式,而接点有使用捆线法,铆钉法,点焊法,熔接法,穿钉法,粘贴法等。放料张力须适中,过大易造成端子变形,如果采用被动放料,一般在放料盘会设有刹车,以调节放料张力,如果是自动放料,则张力是最小的,在放料过程中有一重要作业,是层间纸的卷收,若收纸不顺会造成放料紊乱搅杂,致端子变形,甚至带入脱脂槽而污染脱脂剂。

2. 预备脱脂:一般业界有使用碱性脱脂剂加热处理,溶剂处理,乳化剂处理,电解脱脂剂处理。其中含溶剂的脱脂药剂除油效果最好,但因环保问题,渐渐少人使用,现用碱性(含电解)脱脂剂较多,都为固体粉末状,色泽从白色到黄色到褐色不等,通常配制浓度约为50~100g/L之间。当药液呈浑浊液体状时,急需更换脱脂剂。液温控制在40~70度,理论上温度越高脱脂效果越好,但相对的缺点有耗电,蒸发快,槽体寿命缩短,对操作人员健康不良,增加管理负担。而为增加脱脂效果,可加强药液搅拌(如加大泵循环,鼓风,超音波等),或加强阴极的搅拌(如快速生产,阴极摆动)效果很好。最近有开发喷涂式蒸汽脱脂法,是将脱脂剂加热到沸腾,以蒸汽方式直接喷洗在端子表面,针对缝隙死角除油效果较传统方法好,而且也可以大大缩短流程长度。

3. 水洗:一般采用浸洗,喷洗及喷浸洗并用。采用喷洗者多半为现场空间不足而设计,其缺点为清洗时间严重不足(特别是用鸭嘴喷口),并且料带侧边处往往无法清洗干净。若现场空间够用下,建议尽量设计浸洗流程(水流搅拌良好),特别是包管式端子一定要用浸洗(D-TYPE公母端),甚至各流程中应该多加使用热水洗。而水洗的时间,次数也因产速,端子结构,吹气能力而有不同的设计,基本上要达到清洗干净为原则,通常都有数道以上。水质一般有用自来水,纯水,超纯水,最好使用纯水或超纯水,主要还是考虑到电镀药水不被污染,及电镀完成品表面不残留水斑,水迹(大面积的端子可能要使用超纯水,如铜壳,铁壳)。水洗的更换频度依清洁度而异,一般采用连续排放式,分批式排放。连续式排放比较浪费水资源,但水洗水的干净一般不必要担心。分批式排放比较符合环保及水资源的利用 ,但在设计及管理上必须要花点心思,否则将来也容易造成清洗不干净及污染药水等问题。

4. 电解脱脂:此乃使用碱性脱脂剂加热及通以直流电处理。电镀业现使用电解脱脂剂都为固体粉末状,色泽从白色到黄色到褐色不等,通常配制浓度约为50~100g/L之间。当药液呈浑浊液体状时,急需更换脱脂剂。液温控制在40~70度,理论上温度越高脱脂效果越好,但相对的缺点有耗电,蒸发快,槽体寿命缩短,对操作人员健康不良,增加管理负担。而为增加脱脂效果,可加强药液搅拌(如加大泵循环,鼓风,超音波等),或加强阴极的搅拌(如快速生产,阴极摆动)效果很好,通常后者效果更佳。阴极电解法为一般最常用方法,而阳极电解法多半使用在较不处理的油脂及氧化膜场合,由于阳极电解腐蚀镀件速度快(特别是黄铜,产速偏低时应注意),故不易控制。通常多半采用阴极电解脱脂法,阳极板使用316不锈钢。

5. 活性化:在铜合金底材,通常使用稀硫酸,稀盐酸或市售专利的活化酸。一般配制稀盐酸及稀硫酸浓度约为5~10%,而市售活化酸多半为白色细小粉末状,配制浓度约为30~100g/L之间,处理时间为数秒。当药液污染或铜含量增高时(液体颜色由无色透明变为淡青色),必须更换。未活化前铜合金底材呈暗淡色泽,经活化后会有较光亮的色泽。特别注意,当进行重镀时,务必将活化酸更换新液,因为旧的活化酸内含有铜离子,一旦产速较慢时铜离子极容易还原到旧镀层上,造成外观不良或密着不良。

6. 镀镍:为打底用,有无光泽,半光泽,全光泽。若纯粹做全镀锡铅的打底,使用无光泽或半光泽即可。若做金电镀的打底,且客户要求光泽度之下,可能就必须用到全光泽镍。但是需要再做折弯等二次加工,建议必须使用半光泽镍,并严格控管镍层厚度。一般在流程上都会有数道镀镍,每个镀槽长度最好不要超过两米(最佳长度在一米左右)。镀槽间必须设有水洗,此水洗通常回收补回原镀液,建议水洗后可不必吹气,让回收水自然带入下一个镍槽,即可补水又可省气。在连续电镀流程中,由于时间甚短,故镍打底完毕是可以不必再做活化,但是如果流程设计过长,又产速太慢时,镍再活化就有必要。甚至不小心有金属还原时,还必须再做还原金工程(以稀氰化物洗除)

7. 镀金:目前镀金多半为选镀规格,已经很少有全镀(大概只剩闪镀)。通常若金只镀FLASH,建议可使用镀纯金流程,若镀厚金则建议先使用镀硬金流程后再镀纯金流程。而厚金槽的长度或数量及金含量的多少,就依需要的厚度和产速而定。由于金的电极电位很大,很容易置换出来,故电镀在无通电流下,端子不要浸泡在金溶液中,会造成密着不良,由于金是很贵的原料,故需控制电镀厚度,电镀面积及避免损失,所以如何省金便是各家业者赚钱的技术了(前提保证品质)。目前金电镀法有浸镀法,刷镀法,遮镀法,必须视端子形状,电镀规格,而有其一定的电镀方法,并非都可以通用。

8. 镀锡铅:一般除不易氧化的底材可不必进行镍打底外,通常需先镀镍后再镀锡铅。而金镀层与锡铅镀层是不能重叠互镀,原因一是在高温下锡铅会扩散到金层之上,使金层外观变暗,导致伽凡尼的加速腐蚀。现一般镀的锡铅合金是90%锡,10%铅,一般客户可允许锡铅比为90±5%,主要是考虑到后加工焊接熔点的问题。目前锡铅大部分采用浸镀法,若欲镀全面或局部电镀,可调整定位器。有些少数特殊场合会使用刷镀或遮镀,但是成本很高(因设备贵,产速慢)

9. 中和:因锡铅电镀液为强酸,若水洗不良而残留余酸在锡铅层表面,会导致日后加速腐蚀,故用磷酸三钠或磷酸二钠来中和。操作温度在601度左右。浓度约10g/L。现阶段有些设计考虑在强力水洗部分,故能清洗干净时,不必中和也是可行的。

10. 干燥:务必先使用吹气将镀件表面水分吹掉,再用热风循环将镀件风干。一般使用温度在70~100度之间。若镀件表面的水分没有吹掉,则不易风干或留有水斑。如果产速快,现场空间不足时,建议可以在最后一道水洗前设置切水流程,可以大大减轻吹气及风干的压力。

11. 封孔:主要是在电镀完成后,在电镀层表面涂上一层透明的有机膜,而该膜不可以增加电接触阻抗。其优点为延长镀层寿命(增加抗蚀能力),稳定电接触阻抗,降低拔插力量,防止锡铅界面线再恶化,提升电镀重工良率等。封孔剂分为水溶性与油溶性,其中以后者效果较佳。

12. 收料:由于连续端子材料是一卷一卷的,所以收料是成连续性9不间断),收料方式一般有水平式和垂直式。下线方式,一般采用缓冲轮式,落地式或瞬间停机式。收料可分为传动部分和卷料部分,生产速度完全靠传动来控制,而传动出来的镀件需靠卷料来包装。

设备主要包含:药水槽体、槽体基架、进水系统、排水系统、抽风系统、电热系统等。

1. 药水槽体:一般使用的材料有PPPVC,不锈钢。若不需要加热可使用PVC槽,温度在70℃以下可使用PP槽,若温度超过70℃时则需使用不锈钢槽,但是电镀槽是不可用不锈钢槽(金属槽0。在连续电镀中,有分母槽与子槽。母槽为装电镀药水用,而子槽为电镀用。目前子母槽分离,同体,共用三种方式。母槽结构的设计较单纯,只需考虑水流,搅拌,稳流,定位,阴阳极距离等因素。

2. 槽体基架:一般有塑胶药槽的衍生架,角铁,不锈钢方管,黑铁上漆等方式。为考虑强度及耐蚀问题,建议使用不锈钢方管。

3. 进水系统:一般有使用纯水与自来水。在每个药槽,水槽上都设有进水口,以补充水位及清槽之用。为避免水管破漏或人为疏忽,电镀槽是不设进水装置的。

4. 排水系统:一般排水需先行分类再设排水系统。以端子连续电镀的废水分类为,酸液,碱液,镍液,金液,锡铅液等。而各槽排水管建议用一英寸以上的管子。排水效果较良。一般水洗槽设单排水阀,而各个电镀药槽则设双排水阀,以避免人为疏忽将药水排掉。各水槽设溢流管,避免满水流到它槽。

5. 抽风系统:电镀设备需有密封(即有上盖),方有设抽风效果。在主要产生废气的药槽设立抽风口,并可以调节抽风量。因气体中含水量极高,故需设有排水装置。抽出的气体也必须作废气处理。

6. 电热系统:因药槽需加热,故加热系统很重要。一般加热系统组成有加热器,感温器,液位感应器,温度设定器,TIMER,警报器等。由于顾及安全问题,必须设有无水自动断电系统。浸泡在药水中的材质以钛金属最为长用,但在强碱药水槽中,则建议使用不锈钢或是铁氟龙等材质。

7. 冷却系统:一般有直接冷冻法和间接冷冻法。而直接冷冻法是将药水抽至冷冻机内冷却,此方法冷冻效果好。间接冷冻法则是在药水槽内排冷却水管间接冷冻药水,此法冷冻效果较差,清槽困难。冷冻机的散热方式有水冷法(须有冷却水塔)与气冷法(风扇)。锡铅药水若能保持24小时低温状态,药水比较不会造成浑浊情形。

8. 电控系统:除上述加热及冷却系统的电控之外,尚有泵,过滤机,震荡机,整流器,传动,烤箱,鼓风机等的电控,通常都以电源控制箱汇总控制。而整流器与传动是设定为连动装置。

9. 刮水设备:在连续电镀设备中,刮水方法有使用橡胶刮板,毛刷,吹气,吸水海绵等方法。其中以吹气法效果最佳,但成本最高,目前吹气产生方式有空压机生成式和鼓风机生成式。端子结构较差(易变形)的不适用毛刷和刮板,矽橡胶刮板适合扁平状的端子。

10. 干燥系统:在电镀结束后,端子表面水滴必须除去,否则干燥效果会很差。一般干燥的烤箱都用HEATERIR,并且在热风循环下干燥。烤箱须有温度控制装置。

11. 放料系统:一般放料方式有水平式和垂直式。放料区设有卷纸装置,连动开关,定位导轮。若生产速度很快时,更要设有缓冲接线。

12. 收料系统:一般收料方式有水平式和垂直式。收料区须设有传动装置(有些特殊的传动装置不在收料系统内),记数装置,连动开关,收料装置,纸转盘,定位导轮,若生产速度很快时,更要设有缓冲接线。

13. 泵过滤机:一般分卧式泵和立式泵,其规格以HP马力来区分,马力越大,其流量也越大,过滤机滤心常用规格为10µµ数越小可过滤的颗粒越小,过滤的效果也就越好。一般建议金槽,钯镍槽使用,而其他的使用滤心,并且每周定期检查。过滤时间越长,效果越好,如能24小时过滤最佳。

14. 整流器:目前有可控制硅整流器,电晶整流器,变频式整流器,脉冲整流器等。因为直流电波度会影响电流密度范围,滤波度越小,可操作的电流密度也就越宽,通常滤波度须在3%以下。其中以变频整流器最佳,滤波度约在0.1%

15. 定位器:一般使用在药槽内的方法有固定式(全面浸泡时使用)和调整式(选镀或考虑电流分布时使用),而使用材质有耐酸碱和耐热的塑胶,玻璃,陶瓷等。至于在药槽之外的定位器则多半使用不锈钢。

16. 阴阳极:阴()极导电电线规格为==最大操作电流 /4 *(线数)。如电流为100安培,导线两条,则导线横截面至少需要12.5平方毫米以上。阳极有分溶解性阳极和不溶性阳极。溶解性阳极是用在补充(普通金属电镀常见),而不溶性阳极都做辅助阳极的用,如镀镍时,使用镍金属做溶解性阳极,钛篮为装镍金属用,故为不溶性阳极。贵金属电镀通常都使用不溶性阳极,且为导电良好,会使用贵金属不溶解性阳极(如白金)。阴极一般指的就是镀件,但此处所述的阴极为镀件导电用的阴极导电头,一般阴极导电头使用铜合金或不锈钢材料,必须考虑导电,耐蚀,作业,成本,方可定材料。而阴极导电头与镀件接触需良好,且摩擦越小越好。

17. 搅拌器:为促使电镀效率,增加电镀均匀度,提高电流密度,故必须加强搅拌效果。一般有用强水流搅拌,阴极震荡搅拌,超音波搅拌,空气搅拌等方式。

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