电镀制程因素对突波吸收器镀膜的影响-kuasedutw.PDF

工程科技與教育學刊 第五卷 第四期 民國九十七年十二月 第 629～640 頁 電鍍製程因素對突波吸收器鍍膜的影響 李玉萍、鄭錫勳、何宗漢 國立高雄應用科技大學 化學工程與材料工程系 E-mail: thho@cc.kuas.edu.tw 摘 要 本文研究突波吸收器的電鍍製程，利用已知的鍍液，在陶瓷體的兩端以銅電極為基底，研究由不同的電 鍍條件，鍍上鎳再鍍上錫使其晶格沉積，而得到最佳的鎳厚及錫厚。利用統計應用軟體分析不同電鍍條件及 厚度分佈狀況，再藉由 SEM 觀測結晶狀況，而由可焊性測試得知其焊性後表面狀況。實驗結果，有交換鍍液， 使用 Ti 陰極軸，滾桶內無鰭片，1 ：8/3 的鍍件與鐵球體積比，其平均鍍層厚度是較高。由 SEM 發現有交換 鍍液其內部金屬離子濃度較高，核種的數量較多，使用 Ti 陰極軸結晶顆粒均勻性較佳及沉積顆粒較小。錫厚 2.09μm 以下端電極會有孔洞，厚度越薄，焊性不良的狀況越嚴重。 關鍵字：突波吸收器、滾桶電鍍、氨基磺酸鎳 1. 前 言 由於電子陶瓷在小型化和攜帶型電子元件中佔有十分重要的地位，世界各國元件生產企業都在電子陶瓷 及其元件的新產品、新技術、新工藝、新材料、新設備方面投進行研究開發。高投入的研發使得電子陶瓷及 元件成為一個創新活躍、競爭激烈的領域，每年都有大量新型功能陶瓷材料及元件問世[1,2] 。 在高密度電子系統中因為各項元件趨向於微小化，使元件易受靜電放電(Electrostatic Discharge; ESD)作用 下造成系統出錯，甚至有永久損毀的可能。而電子陶瓷中突波吸收器(Surge Absorber ) ，這保護元件可以提供 系統設計者一個簡單且快速的解決方案。突波吸收器與被保護體並聯，在正常電力狀況下，為一高電阻值之 絕緣體，待有瞬間電流或電壓等外來高能突波侵襲時，元件內的電子傳導能障崩潰，進而轉變為一低電阻值 之導體，突波藉由突波吸收器導向它處，而不會對機件造成損害。電力恢復正常時，突波吸收器又回復至絕 緣狀態，如此重復動作。 突波吸收器，又稱變阻器，早期 1940 年是用來作避雷保護，之後應用於有線電話交換機做消除電火花、 彩色電視機做吸收異常電壓之用、以及馬達的過電壓及繼電壓保護等.其製作材質有 SiC 、ZnO 、BaTiO 、Fe O 、 3 2 3 SnO2 、SrTiO3 ，目前應用最廣及特性最佳的為ZnO [4-8] 。 針對電子陶瓷元件，突波吸收器之電鍍製程[3] ，以滾桶式電鍍[9-12]為主，其優點為下： 1. 不用吊具，省略裝卸物品於吊具的手續。 2. 鍍層厚度均一，所需之床面積較少。 3. 適用於小型鍍件。 本論文主要探討突波吸收器長為 1±0.05 mm ，寬為0.5±0.05 mm 在電鍍製程的研究，如圖 1~圖 3 。電鍍 所使用的鍍浴組成條件，如表 1 與表 2 ，第一階段的實驗操作變數為滾筒內有無交換鍍液/不同材質之陰極軸/ 滾桶內有無鰭片/不同體積比之鍍件與鐵球，應用統計分析軟體了解其鎳及錫的厚度分佈，第二階段實驗從第 一階段實驗的樣品分別取鎳及錫探討其結晶狀況，並藉由 SEM 得知，第三階段由不同的錫厚，經高溫錫爐測 試其可焊性。 ©2007 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851 630 李玉萍、鄭錫勳、何宗漢 圖 1 電鍍前 圖 2 電鍍鎳 圖 3 電鍍錫 表 1 鎳鍍浴組成條件 鍍浴