ภาพรวม

การชุบทองแดงกรด (Acid Copper Plating) คือกระบวนการชุบด้วยสารละลายที่มีฤทธิ์กรด (pH < 7) เพื่อสร้างผิวทองแดงที่ หนา เรียบ และเงางาม แตกต่างจากทองแดงด่างที่เน้นเป็นชั้นรองพื้น (Strike/Undercoat)

กระบวนการนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานตกแต่งและอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เพราะให้ความมันวาวสูง ปรับผิวให้เรียบเนียน และสร้างความหนาได้รวดเร็ว อย่างไรก็ตามบนเหล็ก/สังกะสี/อะลูมิเนียม ต้องมีชั้นรองพื้นด่างก่อนเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนและการยึดเกาะไม่ดี

จุดเด่นของน้ำยา

สรุปคุณสมบัติสำคัญสำหรับไลน์ชุบ ทั้งคุณภาพผิว ความเสถียร และความพร้อมต่อกระบวนการถัดไป

เงาสูงทั่วช่วงกระแส

ตั้งแต่ LCD ถึง HCD ได้ผิวเงาสม่ำเสมอ ลดความต่างโทน

ชุบติดดี

กลบรอย ขัดผิวง่าย เตรียมพื้นก่อน Ni/Cr

สร้างความหนาเร็ว

อัตราการชุบติดไว ควบคุมง่าย เหมาะไลน์ต่อเนื่อง

รองรับงาน PCB

เหมาะ PTH/วอลลพลิท ให้การเชื่อมต่อชั้นวงจร

งานตกแต่ง

ชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องประดับ ของตกแต่ง

คุมคลอไรด์เสถียร

ฟิล์มดำแอโนดเสถียร คุณภาพผิวคงที่

องค์ประกอบหลักในน้ำยาชุบทองแดงกรด

น้ำยาชุบทองแดงกรดประกอบด้วยสารเคมีหลักสามส่วนที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้การชุบมีประสิทธิภาพและได้คุณภาพตามต้องการ

คอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO₄)

เป็นแหล่งหลักของทองแดงไอออน Cu²⁺ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการฝากโลหะระหว่างการชุบด้วยไฟฟ้า เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ทองแดงไอออนจะเคลื่อนที่เข้าหาชิ้นงานที่คาโทดและรับอิเล็กตรอน กลายเป็นโลหะทองแดงที่ตกเคลือบบนผิวชิ้นงานอย่างต่อเนื่อง
กรดซัลฟูริก (H₂SO₄)

ทำหน้าที่สำคัญหลายประการ ได้แก่ ช่วยเพิ่มการนำไฟฟ้าของสารละลายให้กระบวนการชุบเดินได้อย่างสม่ำเสมอ และควบคุมสภาวะกรดให้คงที่เพื่อลดปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ พร้อมทั้งช่วยเพิ่มการละลายของคอปเปอร์ซัลเฟตให้คงสภาพใช้งานได้ดี
- เพิ่มการนำไฟฟ้า ทำให้การส่งผ่านกระแสมีประสิทธิภาพและคุมความหนาได้แม่นยำ
- ควบคุมความเป็นกรด ช่วยรักษาเสถียรภาพของบ่อและสนับสนุนการละลายของ CuSO₄
สารเติมแต่ง (Additives)

กลุ่มสารอินทรีย์ที่ใช้ปรับคุณภาพผิวให้ได้ตามต้องการ ทั้งความเงา ความเรียบ และความสม่ำเสมอของชั้นฝาก โดยมักใช้ร่วมกันเป็นระบบ
- สารปรับผิว Levelers ช่วยลดการฝากบริเวณกระแสสูง ทำให้ผิวเรียบและกระจายความหนาสม่ำเสมอ
- สารให้ความเงา Brighteners ช่วยเพิ่มความมันวาวของชั้นทองแดง
- สารช่วยกระจาย Carriers ช่วยให้สารเติมแต่งอื่นทำงานได้คงเสถียรและทั่วถึงทั้งบ่อ

คุณสมบัติและการประยุกต์ใช้

การชุบทองแดงกรดเป็นกระบวนการสำคัญในหลายอุตสาหกรรม เพราะให้คุณสมบัติที่โดดเด่นและประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย

คุณสมบัติหลัก

สร้างชั้นทองแดงได้รวดเร็วและให้ผิวมันวาว เหมาะกับงานที่ต้องการทั้งความสวยงามและความทนทาน
ทำหน้าที่เป็นชั้นกลางก่อนชุบนิกเกิลหรือโครเมียม ช่วยปรับผิวให้เรียบ ลดรูพรุน และเพิ่มการยึดเกาะของชั้นถัดไป

การประยุกต์ใช้งาน

แผงวงจรพิมพ์ ใช้เคลือบผนังรูเพื่อสร้างการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างชั้นวงจร
การชุบเพื่อความสวยงาม เช่น เครื่องประดับ ของตกแต่ง และชิ้นส่วนยานยนต์ เพื่อให้ผิวเรียบและเงาก่อนการชุบชั้นโลหะถัดไป
การขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า สร้างชั้นทองแดงหนาตามรูปทรงจนได้ชิ้นงานหรือแม่พิมพ์ที่ต้องการ

ข้อจำกัด

ไม่ควรชุบทองแดงกรดโดยตรงบนเหล็ก สังกะสี และอะลูมิเนียม เพราะเกิดปฏิกิริยาแทนที่ทำให้ชั้นเคลือบยึดเกาะไม่ดีและลอกง่าย ต้องใช้ชั้นรองพื้นจากสารละลายด่างก่อนทุกครั้ง

พารามิเตอร์ & Make-up

เงื่อนไขการเดินงาน (Working Data)

รายการ	ค่า	หมายเหตุ
ไฟฟ้ากระแสตรง	1.5–6 V	—
กระแสที่แอโนด	0.5–1.0 A/dm² (ถังกลิ้ง), 1.0–6.0 A/dm² (ถังแขวน)	—
กระแสที่คาโทด (ชิ้นงาน)	0.5–2.5 A/dm²	—
อุณหภูมิ	20–30 °C	—
pH	< 1.0	—
ข้อควรมี	บ่อบุ PP/PVC, ดูดไอ, กรองต่อเนื่อง, กวนด้วยอากาศ, ทำความเย็น

การผสมน้ำยา (Make-up)

ส่วนผสม	แนะนำ	ช่วง	หน่วย
คอปเปอร์ซัลเฟต	220	190–240	g/L
กรดซัลฟูริก (เกรดแลป)	70	70–90	g/L
คลอไรด์	100	70–120	mg/L
CopperBrite 900MU	8	6–10	mL/L
CopperBrite 900A	0.7	0.6–0.8	mL/L
CopperBrite 900B	0.4	0.3–0.6	mL/L

เป้าหมายวิเคราะห์ (Analysis targets)

องค์ประกอบ	เป้า	ช่วง	หน่วย
ทองแดง (Cu)	55	50–60	g/L
กรดซัลฟูริก	70	70–90	g/L
คลอไรด์	100	90–110	mg/L

การเตรียมและควบคุมน้ำยาชุบทองแดงกรด

การเตรียมและการบำรุงรักษาน้ำยาชุบทองแดงกรดอย่างถูกวิธีเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้ผลการชุบที่มีคุณภาพและสม่ำเสมอ

ขั้นตอนการเตรียมน้ำยาใหม่

ทำความสะอาดและเติมน้ำ: เริ่มต้นด้วยการทำความสะอาดบ่อชุบ จากนั้นเติมน้ำกลั่นประมาณ 50% ของปริมาตรทั้งหมด
เติมและกรองด้วยถ่านกัมมันต์: เติมผงถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon) ในอัตราส่วน 2 กรัมต่อลิตร (g/L) ลงในบ่อ กวนสารละลายเป็นเวลา 1 ชั่วโมงเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่ปนเปื้อน จากนั้นกรองสารละลายทั้งหมดเข้าสู่ถังชุบหลัก
เติมกรดและคลอไรด์: เติมกรดซัลฟูริก (H2SO4) และคลอไรด์ (Chloride) ตามปริมาณที่เหมาะสม
เติมน้ำและรอเย็น: เติมน้ำจนได้ปริมาตรประมาณ 90% ของปริมาตรรวมที่ต้องการ แล้วปล่อยให้สารละลายเย็นลง
ดัมมี่ชุบ: ทำการดัมมี่ชุบ (Dummy Plating) เป็นเวลา 2–3 ชั่วโมง โดยใช้กระแสไฟฟ้าประมาณ 1 A/dm² เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนของโลหะหนัก
เติมสารเติมแต่ง: ค่อยๆ เติมสารเติมแต่ง 900MU, 900A, และ 900B ตามสัดส่วนที่แนะนำ แล้วเติมน้ำจนครบปริมาตรที่กำหนด
ปรับคลอไรด์: ตรวจสอบและปรับปริมาณคลอไรด์จนกระทั่งสังเกตได้ว่าฟิล์มสีดำบนแอโนดมีความเสถียร แสดงว่าสารละลายพร้อมใช้งาน

การควบคุมพารามิเตอร์สำคัญ

ความเข้มข้นของทองแดง: ควรควบคุมด้วยการละลายของแอโนดทองแดง และหากจำเป็นให้เติมคอปเปอร์ซัลเฟต (CuSO4) ที่ผ่านการกรองคาร์บอนแล้ว
ความเข้มข้นของคลอไรด์: หากพบว่าความเงาของผิวชุบลดลงแม้จะเติมสารให้ความเงาแล้ว ให้สงสัยว่าคลอไรด์ต่ำกว่ามาตรฐาน สามารถเพิ่มได้โดยใช้โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) ประมาณ 1.65 กรัมต่อปริมาตรน้ำ 1000 ลิตร เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของคลอไรด์ 1 มิลลิกรัมต่อลิตร
ความเข้มข้นของกรดซัลฟูริก: ควรควบคุมไม่ให้เกิน 90 กรัมต่อลิตร เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนที่มากเกินไป หากต้องการเพิ่มความเข้มข้น 1 กรัมต่อลิตร จะต้องใช้กรดซัลฟูริกเข้มข้นประมาณ 1 กิโลกรัมต่อปริมาตรน้ำ 1000 ลิตร เทียบเท่ากับ 543 มิลลิลิตร

การปรับเติม (ต่อ 10,000 A·h)

รายการ	อัตรา	ช่วง	หมายเหตุ
CopperBrite 900MU	1.0 L	0.5–1.5 L	เติมตาม drag-out หรือสัดส่วนการเติม CuSO₄
CopperBrite 900A	0.8 L	0.5–1.0 L	—
CopperBrite 900B	0.6 L	0.3–1.0 L	—

CuSO₄·5H₂O 100 kg → 900MU ~5 L (≈20 kg → 1 L). อัตราสิ้นเปลืองขึ้นกับ drag-out/เงื่อนไข/ระดับความเงา