水电镀工艺流程分析精品文稿.ppt
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1、水电镀工艺流程分析第1页,本讲稿共46页n生產課 粗化 溫度 濃度 時間n 6075 4050波美 310分n生產課 水洗 市水連續循環n n生產課 中和 溫度 濃度 時間n 2540 1020波美 28分n生產課 水洗 純水連續循環 n n生產課 活化 溫度 濃度 時間n 2035 815波美 26分n生產課 水洗 純水連續循環n n生產課 速化 溫度 濃度 時間n 4055 815波美 26分n生產課 水洗 市水連續循環n n生產課 化學鎳 溫度 濃度 時間n 3045 1520波美 38分第2页,本讲稿共46页n生產課|水洗 市水連續循環n|n生產課|鍍銅 溫度 濃度 時間 電流密度n|
2、1730 2035波美 1025分 37ASDn生產課|水洗 市水連續循環n|n生產課|鍍鎳 溫度 濃度 時間 電流密度n|4565 2040波美 38分 38ASDn生產課|水洗 市水連續循環n|n生產課|鍍鉻 溫度 濃度 時間 電流密度n|1540 14分 620ASDn生產課|水洗 市水連續循環n|n生產課|下架 放入烤箱承盤n n生產課 烘乾 溫度 濃度 時間 n 3550 4060分nQC IPQC 根據各類產品相關檢驗規範目視外觀 出貨第3页,本讲稿共46页n第2節 塑膠上電鍍的原理成形品(退火)(脫脂)化學溶蝕膨潤 粗化化學銅鍍金化學鎳鍍金觸煤化(敏化、活化)加速化電鍍銅打底電鍍
3、光澤銅電鍍鎳霧亮.電鍍鉻成品上圖流程是典型的作業工程,不過省略各工程間的水洗作業。第4页,本讲稿共46页2-1 脫脂n當塑膠表面污染油脂時,必須脫脂。通常處理的方法是將塑膠鍍品浸在稀釋 之中性非離子清潔劑中以除油。稀釋的比例為清 潔 劑1份,水3 0份 到5 0份 即 可。若 使 用奧野會社 所製造的清潔劑(Top clean E),則可配 成5%的 溶 液,加 熱 到4 00C 5 00C之 間,浸 漬5分 到10分 鐘 後,立 即 用 水 洗 乾 淨 即 可。假使塑膠鍍品表面分常乾淨沒有上油脂,則此項手續可以省略,而直接從化學溶蝕開始。第5页,本讲稿共46页2-2 化學溶蝕n在進入此工程之
4、前,有時對塑膠成形品常做退火處理或脫脂。前者是為除去成形加工時發生的內部應力.用低於材料變形的溫度以熱風或熱水處理,對電鍍後的破裂或反翹雖 然 有 效,但 對 密 接 強 度 的 影 響 較 小 。後者是用鹼性的脫脂劑,除去成形加工及以後附著的油類灰塵為目的。這些工程也可省略。n所謂溶蝕(etching)是成形後立即,或做完上述處理後,以溶蝕液對素材表面做化學性的處理,是左右密接強度最重要工程。溶蝕液的主要成分是硫酸。鉻酸或加入磷酸的混合液。第6页,本讲稿共46页由於塑膠是疏水性(hydrophobic),為了使有親水性(hydrophilic)需使用強氧化劑,如鉻酸來破壞高分子化合物。H2S
5、 O4的 作 用 是 溶,H3P O4有 助 溶 的 作 用 將PC+ABS塑 膠 放 入 溶 蝕 劑 中,其 與 塑 膠 中 有 關 作用 基 即 產 生 置 換,其 變 化 為:-C H=C H-(butadiene部份)雙鍵被切斷而形成親水性-COOH基-C H=C H-+4 O 2-C O O H-C=N-(acrylonitryl部分nitryl基)處理後形成更親水性-C-NH2基 O第7页,本讲稿共46页O在高溫度硫酸溶液中作用形成親水性(styrene部分phenol)O SO3H基經過此化學溶蝕後可使塑膠表面形成穴狀的凹洞,如同經過海水溶蝕過的岩石一樣,顯微鏡下所觀察到的實際形
6、狀,如圖1所示。第8页,本讲稿共46页2-3 中和n化學溶蝕後中和溶液十分重要,因在表面活化與加速劑(ancelerator)之前,必須將在塑膠表面低凹處所殘留酸除去。若殘留酸未除去,將會影響活化液及加速溶液之r安定性與使用壽命期,使用中和 溶液可使試片表面殘留的C+6還原成C+3,於水洗時C+3可被沖掉。若中和不足則會使活化液分解,且化學鍍金密著性差,因此在做塑膠鍍金時,須掌握中和時間。中和劑的選用十分重要,如採用不適當的中和劑將無法使化學沈積鍍膜的引發順利進行。第9页,本讲稿共46页2-4 活化處理n活化工程(active treatment)包括敏化(sensitizing)及 活性化(
7、activating)之處理。n(1)敏化作用 敏化的處理是在塑膠表面產生許多毛細孔使之接受一連續和黏著的金屬薄膜,使其能勝任電鍍時載荷電流的許多工作流程中最重要的一環。塑膠的化學沈積作用對敏化處理來講是十分重要的,亦是關鍵性的步驟,因此有理由把這種處理的反應機構 認為是引發金屬開始沈積於塑 膠表面上的一種微粒核心的吸附。有人把敏化劑的作用認為是沈積反應的引發,並可以促進鍍膜的均勻作用,亦有人認為敏化劑可大大的促進沈積物形成的速度,並且增加沈機能力,同時還可增大金屬鍍膜對塑膠的結合力。第10页,本讲稿共46页n敏化劑又是一種還原劑,對於非極性表面的塑膠來講更具有技術意義,當敏化劑附著再塑膠的表
8、面上時,期可以把化學鍍金中的催化金屬鹽離子還原而使其成為一單分子的鍍膜,所以敏化劑的主要作用是加速塑膠之類的表面上沈積反應的引發。氯化亞錫(即SnCI2二氯化錫)是最普通使用的一種敏化劑原料,其他敏化劑尚有酸性或鹼性的錫鹽溶液,鈦、鋯、釷的化合物亦可做為敏化劑的材料。但目前為止,二氯化錫還是最有效最常用的敏化劑材料。n在配製敏化劑時,通常要加入鹽酸於溶液中以防止水解作用,因為氯化亞錫的鹽溶液於水之中會生成鹹式的Sn(OH)C1使溶液十分混濁的反應如下:SnCI2+H20 Sn(OH)CI+HCI 過量第11页,本讲稿共46页n當加入鹽酸HCI於溶液中之後,則溶液中的氫氧根(OH-)之濃度就會降
9、低,於是就減少Sn(OH)C1生成的機會。另一方面為了保持錫離子在溶液中為Sn+2的狀態,應在溶液中加入錫陽極來處理之。n敏化液係由SnC12,與HCI配合而成,SnC12的濃度可在1克/升200毫克/升之間,HCI的濃度可在1毫升/升200毫升/升之間。例如表(二)SnC1 2 具有很強的還原性質,但難溶於水,因此必須先將SnC12放入HCI中加熱,使之完全溶解,而後加水稀釋到1升。n經化學溶時後的塑膠再放入敏化溶液中則溶液內SnC14-2之離子形成還原性S+2被吸著在ABS塑膠上,而產生如下式之反應:第12页,本讲稿共46页nSn+2+2R-COOHn在溶液中加入適量的添加劑,據說其效果可
10、以改善化學鍍膜的均勻性。脂肪族(aliphatic)的醇類亦可添加到溶液中。在生產上敏化劑的壽命,如果能夠機巧的調整約為兩個星期左右。此種溶液需要間歇性的過濾,如果隔夜之後溶液的表面上將出現一層白色的膜層,為了防止污染塑膠的表面要立即將其除去。n大氣中的氧會逐漸地把溶液中的二價錫 Sn-2 氧化為四價錫Sn+4,這種反應甚至在溶液不工作時亦在進行著,具體的防止方法是加入錫陽極來局部阻止這種化學作用,這樣基本上就將溶液的工作壽命提高到50%。Sn+2H+R-COO R-COO 第13页,本讲稿共46页(2)活化作用n此項處理,在給予非導體的塑膠表面一層很薄而具催化性 的 金 屬 膜。因 為 經
11、敏 化 後 的 塑 膠 零 件 ,為了要加快在化學鍍金時將其相對應的金屬鹽類還 原,即 是 說 為 了 保 證 還 原 作 用 的 快 速 和 均 勻 ,必須使塑膠經敏化後的表面再吸附一層催化層的金屬微粒,所以活化處理的過程是 播晶種之意,即英文稱為“Seeding”。由於敏化後的塑膠表面已附著一層二氯化錫的還原劑,當洗滌後將之浸入活化溶液之中,此時的二氯化錫將活化劑中的催化鹽的催化金屬離子還原而使其緊緊的吸附在塑膠的表面上,而形成一單分子活化的催化金屬膜。第14页,本讲稿共46页n 例如在化學鍍銅時,必須加活化劑來加強氧化還原的推動力,活化劑的種類有許多種,其溶液中的酸成份十分重要,因其影響
12、到鍍膜的黏著力,這也許是由於同離子效應之故。活化劑可以使用很長的時間,甚至達到一個月以上,但必須經常分析和調整酸的成分。所使用的原料應為純的化學劑,溶液中最重要的成份為催化金屬鹽和氯離子的濃度。第15页,本讲稿共46页n活化液主要成分為PdCI2及HCI(配法如前)其成份組成如表(三)。PdCI2及HCI(aq)中形成PdCI4-2離子,敏感化處理後的塑膠,再浸入活化性化溶液內,則產生不均等化學反應,在ABS塑膠之凹洞內,出現了金屬鈀(Pd0)微粒子,反應式如下:Pd+2+Sn+2 Pd0+Sn+4n 觸煤活性極強的金屬粒子(在此止Pd0)均勻分佈在塑膠表面上。此鈀(Pd0)微粒即為化學銅或化
13、學鎳液中開始產生還原作用時之良好觸煤,也是促進產生均勻銅、鎳皮膜之最佳觸煤。第16页,本讲稿共46页n目前之活化處理是將敏感性及活化性併為一個步驟處理,一般稱之為Morbon處理方法,不僅可以節省時間,而且有可以應用自動化之設備上,原理與上述相同,溶液組成如表(四)。做為觸煤化的新方法已開發錫鹽-鈀鹽的混合液與使用弱酸或鹼未促進劑的方法。也就是使用對錫或鈀膠凝體層發生保護膠凝作用的錫鹽、鈀鹽混合溶液。這種膠凝體在塑膠表面容易吸著,可防止化學鍍金後發生粗糙。第17页,本讲稿共46页n觸煤活化處理相當重要,活化過度在塑膠表面有太多Pd0金屬微粒則易形成粉狀之鎳或銅皮膜。活化不足,鍍膜吸附不強易生麻
14、點。活化液管理亦非常重要,不可有C+6混入及灰塵的沾污。NaOH(aq)中和或HCI(aq)中和n觸煤活化處理後使二價錫環繞著鈀而呈凝膠(Collioiid)狀態懸浮於溶液中,如下圖。n此種方法的優點使敏化與活化一次完成,但過量的Sn2+將殘留在塑膠上需以稀鹽酸或aOH(aq)來中和,將塑膠表面之錫鹽及Pd週圍的Sn+2消除,以獲得十分光滑的外觀鍍膜。第18页,本讲稿共46页2-5加速化作用n加速化劑(accelerator)目的使附著於塑膠表面的Pd變為活性的金屬Pd,充份達到催化化學鍍金的金屬快速均勻附著於塑膠表面之效果。n(1)化學銅鍍金 化學銅.英文.名稱是“Chemical copp
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