印刷线路板电镀与化学镀

1、化学镀与电镀技术化学镀与电镀技术 化学镀与电镀技术化学镀与电镀技术 电镀铜电镀铜1电镀电镀Sn/Pb合金合金2 电镀镍和电镀金电镀镍和电镀金3脉冲镀金、化学镀金脉冲镀金、化学镀金 化学镀镍化学镀镍/浸金浸金化学镀锡、镀银、镀钯化学镀锡、镀银、镀钯v电镀的目的在于为制造中的印制电路板提供其本电镀的目的在于为制造中的印制电路板提供其本身欠缺及并非固有的表面特性。身欠缺及并非固有的表面特性。v印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少，印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少，但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的

2、电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的镀金或浸金工艺技术。镀金或浸金工艺技术。v印制电路板化学镀和电镀的主要目的是确保印制印制电路板化学镀和电镀的主要目的是确保印制电路板的可焊性、防护性、导电性和耐磨性。电路板的可焊性、防护性、导电性和耐磨性。v本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的v化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍/ /浸金、激光化浸金、激光化学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀钯、钯、v电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金、脉冲镀电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金

3、、脉冲镀金、电镀银及其它金属的技术。金、电镀银及其它金属的技术。6.1 电镀铜电镀铜v铜铜v元素符号元素符号Cu,Cu, 具有良好的具有良好的导电性导电性和良好的和良好的机械性机械性能能，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良好的好的结合力结合力。电镀厂电镀厂v6.1.1 6.1.1 铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求v1. 1. 镀铜层的作用镀铜层的作用v（1 1）是作为）是作为孔的化学镀铜层孔的化学镀铜层（一般（一般0.5-20.

4、5-2微米）微米）的加厚层，通过全板镀铜达到厚度的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-85-8微米，一般微米，一般称为加厚铜；称为加厚铜；v（2 2）是作为图形电镀）是作为图形电镀Sn-PbSn-Pb或低应力镍的或低应力镍的底层底层，其厚度可达其厚度可达20-2520-25微米，一般称为图形镀铜。微米，一般称为图形镀铜。v2. 2. 对铜镀层的基本要求对铜镀层的基本要求 (1). (1). 良好的良好的机械性能机械性能 (2). (2). 镀液有良好的镀液有良好的分散能力分散能力和和深镀能力深镀能力 (3). (3).镀层与基体结合牢固，镀层与基体结合牢固，结合力好结合力好。 (4). (4).镀

5、层有良好的镀层有良好的导电性导电性 (5). (5).镀层均匀，细致，有镀层均匀，细致，有良好的外观良好的外观。v3. 3. 对镀铜液的基本要求对镀铜液的基本要求 (1). (1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到Ts:ThTs:Th接近接近1 1：1.1. (2). (2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀，镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀，细致，平整的镀层。细致，平整的镀层。 (3). (3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。镀液稳定，便于维护，对杂

6、质的容忍度高。6.1.2 6.1.2 镀铜液的选择镀铜液的选择v镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型，镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型以及氰化物型。氟硼酸盐型以及氰化物型。v硫酸盐型硫酸盐型镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并且镀液成分简单，分散能力和深镀能力好，电流且镀液成分简单，分散能力和深镀能力好，电流效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。v一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液v一种是用于印制

7、板电镀的高分散能力的镀铜液，一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液，这种镀液具有这种镀液具有“高酸低铜高酸低铜”的特点，因而有很高的特点，因而有很高的导电性和很好的分散能力与深镀能力。的导电性和很好的分散能力与深镀能力。电镀液电镀液 名称成分普通硫酸盐镀液高分散能力镀液硫酸铜（克/升）180-24060-100硫酸（克/升）45-60180-220氯离子(毫克/升)20-10020-100添加剂适量适量表表6-1 硫酸盐型镀液硫酸盐型镀液v没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的要求。要求。v我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代，我国对光亮酸

8、性镀铜添加剂的研制始于七十年代，具有代表性的添加剂产品有电子部具有代表性的添加剂产品有电子部1515所的所的LC153LC153和和SH-110SH-110等。等。v 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线，改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线，同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-36-3 名称配方及工艺条件 SH-110LC153硫酸铜（克/升）100100硫酸（克/升）200200氯离子（毫克/升）4020-90SH-110（毫克/升）10-20HB（毫克/升）

9、0.5-1OP-21（克/升）0.5LC153起始（毫克/升）3-5LC153补充剂（毫克/升）1-2温度（C）10-4010-40阴极电流密度（安培/分米2）0.5-41-2.5阳极磷铜磷铜搅拌方式阴极移动阴极移动表表6-2 国产镀铜添加剂及其工艺国产镀铜添加剂及其工艺 名称配方及工艺条件MHTGSPCMPC-667硫酸铜（克/升）60-758060-9060-120硫酸（克/升）180-200200166-202150-225氯离子（毫克/升）50-10010040-8030-60添加剂（毫克/升）MHT8-16GS整平剂20GS光亮剂3PCM2.5-7.5载体4-10光亮剂10-23阴极

10、电流密度（安培/分米2）2-41-30.1-80.1-8.6阳极电流密度（安培/分米2）1-20.3-21-2温度（C）28-3222-2621-3221-32阳极（含P%）0.045-0.060.02-0.060.03-0.08搅拌方式空气搅拌连续过滤阴极移动20-25mm/次5-45次/分可调空气搅拌阴极移动连续过滤空气搅拌阴极移动连续过滤表表6-3 各种镀铜添加剂及其工艺各种镀铜添加剂及其工艺v1. 1. 电镀铜机理电镀铜机理v镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电压的作用下，在阴，阳极上发生如下反应：压的作用下，在阴，阳极上发生如下反应：

11、阴极：阴极：Cu2+2e CuCu2+2e Cu阳极：阳极： Cu-2e Cu2+Cu-2e Cu2+ v在直流情况下电流效率可达在直流情况下电流效率可达9898以上。以上。v2. 2. 镀铜液的配制镀铜液的配制v1 1）以）以1010NaOHNaOH溶液注入镀槽，开启过滤机和空气搅溶液注入镀槽，开启过滤机和空气搅拌。将此液加温到拌。将此液加温到6060C C，保持，保持4-84-8小时，然后用清水小时，然后用清水冲洗。再注入冲洗。再注入5 5硫酸，同样浸洗然后用清水冲洗。硫酸，同样浸洗然后用清水冲洗。v2 2）在备用槽内，注入所配溶液）在备用槽内，注入所配溶液1/41/4体积的蒸馏水或去体积

12、的蒸馏水或去离子水，在搅拌下缓慢加入计量的硫酸，借助于溶解离子水，在搅拌下缓慢加入计量的硫酸，借助于溶解所放出的热量，加入计量的硫酸铜，搅拌使全部溶解。所放出的热量，加入计量的硫酸铜，搅拌使全部溶解。v3 3）加入）加入1-1.51-1.5毫升毫升/ /升双氧水升双氧水, ,搅拌搅拌1 1小时，升温至小时，升温至650650C C，保温，保温1 1小时，以赶走多余的双氧水。小时，以赶走多余的双氧水。v4 4）加入）加入3 3克克/ /升活性炭，搅拌升活性炭，搅拌1 1小时，静止半小时小时，静止半小时后过滤，直至没有炭粒为止。将溶液转入镀槽。后过滤，直至没有炭粒为止。将溶液转入镀槽。v5 5）加

13、入计量的盐酸，加入计量的添加剂，加蒸馏）加入计量的盐酸，加入计量的添加剂，加蒸馏水或去离子水至所需体积。放入予先准备好的阳水或去离子水至所需体积。放入予先准备好的阳极。极。v6 6）以）以1-1.51-1.5安培安培/ /分米分米2 2阳极电流密度进行电解处阳极电流密度进行电解处理，使阳极形成一层致密的黑色薄膜。大约理，使阳极形成一层致密的黑色薄膜。大约3-43-4小小时以后，可以投入使用。时以后，可以投入使用。(1). (1). 硫酸铜硫酸铜v硫酸铜是镀液中主盐，它在水溶液中电离出铜离硫酸铜是镀液中主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。硫子，铜离子在阴极上获得电

14、子沉积出铜镀层。硫酸铜浓度控制在酸铜浓度控制在60-10060-100克克/ /升。升。(2). (2). 硫酸硫酸v硫酸的主要作用是增加溶液的导电性。硫酸的浓硫酸的主要作用是增加溶液的导电性。硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响镀液中各成份的作用镀液中各成份的作用 v3. 3. 操作条件的影响操作条件的影响v(1). (1). 温度温度 (2). (2). 电流密度电流密度 (3). (3). 搅拌搅拌 (4). (4). 阳极阳极 (5). (5). 镀液的维护镀液的维护 v(1). (1). 温度温度v温度对镀液性能影响很大，温度提

15、高，会导致允温度对镀液性能影响很大，温度提高，会导致允许的电流密度提高，加快电极反应速度，一般以许的电流密度提高，加快电极反应速度，一般以20-30020-300C C为佳。为佳。v(2). (2). 电流密度电流密度v为了提高生产效率，在保证镀层质量的前提下，为了提高生产效率，在保证镀层质量的前提下，应尽量使用高的电流密度。电流密度不同，沉积应尽量使用高的电流密度。电流密度不同，沉积速度也不同。速度也不同。v(3). (3). 搅拌搅拌v搅拌可以消除浓差极化，提高允许电流密度，从搅拌可以消除浓差极化，提高允许电流密度，从而提高生产效率。搅拌可以通过使而提高生产效率。搅拌可以通过使工件移动工件

16、移动或或使使溶液流动溶液流动，或，或两者兼有两者兼有来实现。来实现。v1). 1). 阴极移动阴极移动： 阴极移动是通过阴极杆的运动来阴极移动是通过阴极杆的运动来实现工件的移动。实现工件的移动。v2). 2). 压缩空气搅拌压缩空气搅拌：对镀铜液而言，它能提供足：对镀铜液而言，它能提供足够的氧气，促进溶液中的够的氧气，促进溶液中的Cu+Cu+氧化成氧化成Cu2+Cu2+，协助消，协助消除除Cu+Cu+的干扰。的干扰。 v3). 3). 过滤过滤：过滤可以净化溶液，使溶液中的机械：过滤可以净化溶液，使溶液中的机械杂质及时地除去，防止或减少了毛刺出现的机会杂质及时地除去，防止或减少了毛刺出现的机会

17、搅拌的方式搅拌的方式v4. 4. 阳极阳极 v硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量0.04-0.0650.04-0.065，铜含量不小于，铜含量不小于99.999.9。 其它杂其它杂质的允许含量见表质的允许含量见表6-46-4。主成分 杂质 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe Sb Se Te As Bi 99.9 0.0040 -0.064 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 v为什么使用含磷铜阳极？为什么使用含磷铜阳极？v使用优质含磷铜阳极，能在阳极表面形成一

18、层黑使用优质含磷铜阳极，能在阳极表面形成一层黑色保护膜，它象栅栏一样，能控制铜的溶解速度色保护膜，它象栅栏一样，能控制铜的溶解速度并大大减少了阳极泥。并大大减少了阳极泥。v5 5镀液的维护镀液的维护 v(1). (1). 定期分析调整镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子定期分析调整镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子的浓度，使之经常处于最佳状态。的浓度，使之经常处于最佳状态。 v(2). (2). 添加剂的补充：在电镀过程中，添加剂不断添加剂的补充：在电镀过程中，添加剂不断消耗，可以根据安时数，按供应商提供的添加量消耗，可以根据安时数，按供应商提供的添加量进行补充，但还要考虑镀件携带的损失，适当增进行补充，但还要

19、考虑镀件携带的损失，适当增加加5-105-10。v(3). (3). 定期用活性碳处理：定期用活性碳处理： v在电镀过程中，添加剂要分解，同时干膜或抗电在电镀过程中，添加剂要分解，同时干膜或抗电镀油墨分解物及板材溶出物等都会对镀液构成污镀油墨分解物及板材溶出物等都会对镀液构成污染，因此要定期用活性炭净化。一般每年至少用染，因此要定期用活性炭净化。一般每年至少用活性炭处理一次活性炭处理一次生产故障可能原因纠正方法镀层烧焦1) 铜含量过低 2) 阴极电流过大 3) 液温太低4) 镀层的延性降低5) 搅拌差 6) 光亮剂失调 7) 阳极过长或过多1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度3)

20、适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为2：1镀层粗糙 1) 镀液添加剂失调 2) 镀液太脏 3) Cl-含量太少 4) 电流过大 5) 有机物分解过多1) 赫尔槽实验确定其添加量 2) 连续过滤镀液 3) 通过分析调整Cl-量 4) 调整到适当值5) 活性炭处理表6-5 电镀铜故障原因及排除方法 6. 6. 常见故障及处理常见故障及处理 v6.1.4 6.1.4 半光亮酸性镀铜半光亮酸性镀铜 v半光亮酸性镀铜的特点在于它所用光亮剂不含硫，

21、半光亮酸性镀铜的特点在于它所用光亮剂不含硫，因而添加剂的分解产物少，镀层的纯度高，延性因而添加剂的分解产物少，镀层的纯度高，延性好。好。v同时镀液具有极好的深镀能力，镀层外观为均匀，同时镀液具有极好的深镀能力，镀层外观为均匀，细致，整平的半光亮镀层。细致，整平的半光亮镀层。 普通电流密度 高电流密度 硫酸铜(克/升) 60-98 90-106 硫酸(克/升) 160-200 230-250 氯离子(克/升) 40-100 80-120 温度（0C） 20-25 36-40 阴极电流密度（安培/分米2） 1-3.5 3.5-8 阳极电流密度（安培/分米2） 0.5-1.75 1.2-2.5 过滤

22、 连续 连续 搅拌 空气搅拌 强烈空气搅拌 沉积速度 在2安培/分米2下，0.45微米/分 在4.5安培/分米2 下，1微米/分 表表6-6 半光亮酸性镀铜半光亮酸性镀铜Cu-200*的配方及操作条件的配方及操作条件v6.1.5 印制板镀铜的工艺过程印制板镀铜的工艺过程 镀铜用于镀铜用于全板电镀全板电镀和和图形电镀图形电镀，其中全板镀铜是，其中全板镀铜是紧跟在化学镀铜之后进行，而图形电镀是在图相紧跟在化学镀铜之后进行，而图形电镀是在图相转移之后进行的。转移之后进行的。v全板电族的工艺流程如下：全板电族的工艺流程如下：v化学镀铜化学镀铜 活化活化 电镀铜电镀铜 防氧化处理防氧化处理 水冲洗水冲洗

23、 干燥干燥 刷板刷板 印制负相抗蚀印制负相抗蚀图象图象 修版修版 电镀抗蚀金属电镀抗蚀金属 水冲洗水冲洗 去除抗蚀剂去除抗蚀剂 水冲水冲 蚀刻蚀刻v图形电镀铜与电镀锡铅合金（或锡）连在一条生图形电镀铜与电镀锡铅合金（或锡）连在一条生产线上工艺过程如下：产线上工艺过程如下：镀 低 应力镍镀金图像转移后印制板修 板 / 或不修清 洁 处理喷淋/水洗粗 化 处理喷淋/水洗活化图形电镀铜活化电 镀 锡 铅合金喷淋/水洗v6.1.6 6.1.6 脉冲镀铜脉冲镀铜v脉冲电镀（也称为脉冲电镀（也称为PCPC电镀）与传统的直流电镀电镀）与传统的直流电镀（也成为（也成为DCDC电镀）相比，可提高镀层纯度，降低电

24、镀）相比，可提高镀层纯度，降低镀层空隙率，改善镀层厚度的均匀性。镀层空隙率，改善镀层厚度的均匀性。v脉冲电镀的实现不仅需要一个工艺参数与镀液相脉冲电镀的实现不仅需要一个工艺参数与镀液相匹配的脉冲电源，还必须加强溶液的传递过程，匹配的脉冲电源，还必须加强溶液的传递过程，如加强过滤、振动、甚至使用超声搅拌等等。如加强过滤、振动、甚至使用超声搅拌等等。v脉冲电镀基本参数：脉冲电镀基本参数：v脉冲导通时间（即脉宽）脉冲导通时间（即脉宽） Tonv脉冲关断时间脉冲关断时间 Toffv脉冲周期脉冲周期 Ton+Toffv脉冲频率脉冲频率 f=1/v脉冲占空比脉冲占空比 r=Ton/*100%v脉冲电镀平均

25、电流密度脉冲电镀平均电流密度 I（Ion*Ton-Ioff*Toff）/(Ton+Toff)6.2电镀电镀Sn/Pb合金合金v电镀电镀Sn/PbSn/Pb合金大多是与电镀铜组成的自动生产线合金大多是与电镀铜组成的自动生产线上来进行的。上来进行的。2020世纪世纪7070年代开始，年代开始， 电镀电镀SnSnPbPb合金层除了作耐碱抗蚀剂外，还用作可焊层合金层除了作耐碱抗蚀剂外，还用作可焊层( (经热经热油热熔或红外热熔后油热熔或红外热熔后) )。化学镀膜处理层6.2.1 6.2.1 Sn/PbSn/Pb合金镀配方与工艺规范合金镀配方与工艺规范 体系与供应商配方与工艺条件胨体系非胨体系Lea-R

26、onalU&T深圳华美Atotech Sn2+(gL)2040 2026 202622251826 Pb2+ (gL) 912813 811111469 HBF4(游离)(gL) 330410 160180 140190 190210110190 H3B03 (gL) 2034 20 20 25301030 蛋白胨(gL)结晶细化剂(mlL)5mlL410 校正剂(mlL)20mlL1030 稳定剂(mlL)25310ST40PCs303060 工作温度() 1525 15252530 2030 2530 阴极电流密度Dk(Adm2) 0.31.5 2412.5 1.52.0 l2.5

27、阳极（Sn/Pb）60/4060/4060/40或70/3060/4060/40阳极面积/阴极面积2:12:12:10.72.12:1沉积速率（u/min）(Dk=1.3A/dm2)0.3um/min(Dk=1.5A/dm2)0.39u/min(Dk=1.8A/dm2)0.8u/min阴极移动（次/min）01515201520102015206.2.2 6.2.2 主要成分的作用主要成分的作用v 1. 1. 金属离子的作用金属离子的作用 在在SnSnPbPb合金镀中，总金属离子浓度提高将有利合金镀中，总金属离子浓度提高将有利于提高于提高阴极电流密度的上限值阴极电流密度的上限值和提高镀层的和提

28、高镀层的沉积沉积速率速率。 2.2.氟硼酸的作用氟硼酸的作用 氟硼酸能与镀液中的氟硼酸能与镀液中的Sn2+Sn2+和和Sn2+Sn2+pb2+pb2+形成稳定形成稳定的络离子，以提供电沉积时所需求的金属离子。的络离子，以提供电沉积时所需求的金属离子。 v3.3.硼酸作用硼酸作用 硼酸的作用主要在于稳定镀液中的氟硼酸，使之硼酸的作用主要在于稳定镀液中的氟硼酸，使之不水解。从下式可看出。不水解。从下式可看出。 HBF4+3H2OH3BO3+4HFHBF4+3H2OH3BO3+4HF 4. 4.添加剂的作用添加剂的作用 蛋白胨添加剂和非胨体系添加剂有结晶细化剂，蛋白胨添加剂和非胨体系添加剂有结晶细化

29、剂，能提高分散能力和深镀能力能提高分散能力和深镀能力 v6.2.3 6.2.3 工艺参数的影响工艺参数的影响 1 1. .电流密度的影响电流密度的影响 2 2. .温度温度 3 3. .循环过滤与阴极移动循环过滤与阴极移动 4 4. .阳极阳极主成分杂质元素含量（%）SnPbSbBiAsCuAgFeZnAlAuCdS600.5余点0.010.010.010.0050.0050.0050.0020.0010.0010.0010.001表69 60/40的Sn/Pb合金阳极技术条件6.3 电镀镍和电镀金电镀镍和电镀金v电镀镍电镀镍/ /金是指在金是指在PCBPCB表面导体先镀上一层镍后再表面导体先

30、镀上一层镍后再镀上一层金而言的镀上一层金而言的v一般要采用一般要采用工艺导线法工艺导线法或或图形电镀镀法图形电镀镀法v常用的电镀镍可分为常用的电镀镍可分为光亮镀镍光亮镀镍和和半光亮镀镍半光亮镀镍。其。其所用的配方体有硫酸盐体系和氨基磺酸盐体系等。所用的配方体有硫酸盐体系和氨基磺酸盐体系等。v6.3.16.3.1插头电镀镍与金。插头电镀镍与金。v其工艺流程如下：其工艺流程如下：v上板上板清洗清洗微蚀微蚀刷洗刷洗活化活化漂洗漂洗电镀电镀低应力镍低应力镍漂洗漂洗活化活化漂洗漂洗电镀金电镀金金回收金回收( (用用) )漂洗漂洗烘干烘干下板下板名称低应力镍含量配方一配方二氨基横酸镍Ni(NH2SO3)2

31、4H2O(g/L)/500600硫酸镍（NiSO4H2O）(g/L)240330/氯化镍（NiCl46H2O）(g/L)/1020硼酸(H3BO3) (g/L)35403555阳极活化剂(ml/L)50100/添加剂(ml/L)618Nikalmp-200(SE)2535润湿剂(ml/L)1适量PH 3.543.24.0T（C）555065阴极电流密度A/ dm2或ASD1.581050ASD表表614 低应力镍液组成、配方及工艺条件低应力镍液组成、配方及工艺条件 6.3.26.3.2电镀镍电镀镍/ /闪镀金或电镀镍闪镀金或电镀镍/ /电镀厚金电镀厚金v1. 1. 电镀镍电镀镍/ /闪镀金闪镀

32、金 它是在电镀镍（它是在电镀镍（3 35m5m厚）上再闪镀厚）上再闪镀0.050.050.15m0.15m厚度的金层。薄金层主要是用来保护和保厚度的金层。薄金层主要是用来保护和保证镍层的可焊性能。证镍层的可焊性能。采用电镀的金手指部位名称配方闪金364厚金150硬金CMAu(以氰化金钾形式加入)12.5g/L412g/L16g/LCo/0.350.7g/LPH3.54.06.08.04.04.5SG1.081.131.081.181.061.11T3050C4860C3040C表表616 镀闪金、厚金液组成配方镀闪金、厚金液组成配方v2.2.电镀镍电镀镍/ /电镀厚金电镀厚金 工艺流程如下：工

33、艺流程如下： 图形镀铜图形镀铜水洗水洗微蚀微蚀双逆水漂洗双逆水漂洗酸洗酸洗水洗水洗电镀镍电镀镍双逆水漂洗双逆水漂洗镍活化镍活化双逆水漂洗双逆水漂洗电镀金电镀金金回收（用）金回收（用）酸洗酸洗水洗水洗烘干烘干v6.3.36.3.3电镀镍和电镀金的维护电镀镍和电镀金的维护故障名称可能原因解决措施镍层粗糙1. 阴极电流密度大。2. 温度高，pH值高。3. 固体杂质多（溶液本身和外来带入）4. 阳极袋破损，颗粒镍进入溶液。5. 配制、添加时药品未完全溶解。1. 降低阴极电流密度。2. 降低温度，pH值至正常范围。3. 过滤溶液，注意挂具包胶脱落、自来中钙、前处理杂质带入。4. 过滤溶液并更换阳极袋。5

34、. 过滤溶液或加热搅拌使之溶解。6.4 化学镀镍化学镀镍/浸金浸金v6.4.16.4.1化学镀镍化学镀镍/ /金发展的背景金发展的背景v表面封装技术表面封装技术SMDSMD的兴起，要求的兴起，要求PCBPCB本身不能弯曲，本身不能弯曲，以避免潜在的应力、滑位、塌坍和短路的危险。以避免潜在的应力、滑位、塌坍和短路的危险。化学化学Ni/AuNi/Au表面镀层等可以满足表面镀层等可以满足SMDSMD焊装要求。焊装要求。电镀生厂线v 化学化学Ni/AuNi/Au镀层原则上可以完全满足上述所有要求。但是，镀层原则上可以完全满足上述所有要求。但是，一般所讲的化学一般所讲的化学Ni/AuNi/Au，指的是镍

35、厚度大约为，指的是镍厚度大约为5m5m，是用，是用自催化镀镍溶液制备的。而化学自催化镀镍溶液制备的。而化学AuAu，实际上是化学浸，实际上是化学浸AuAu，是通过是通过AuAu置换置换NiNi而产生的，厚度通常只能在而产生的，厚度通常只能在0.030.030.1m0.1m之间，最大也不超过之间，最大也不超过0.15m0.15m，只能满足熔焊和金线搭接，只能满足熔焊和金线搭接焊的要求。在搭接焊中，要求化学焊的要求。在搭接焊中，要求化学Ni/AuNi/Au中中AuAu层厚度在层厚度在0.30.30.5m0.5m。为此，。为此，AuAu层只好用自催化还原的层只好用自催化还原的AuAu的方法的方法来制

36、作。这样，成本将是很高而难于接受的。来制作。这样，成本将是很高而难于接受的。vATOATO公司在开发了化学公司在开发了化学Ni/AuNi/Au表面镀层后，又开发表面镀层后，又开发了化学了化学Ni/Pd/AuNi/Pd/Au（厚度：（厚度：5m/0.5m/0.02m5m/0.5m/0.02m）全功能的表面复合镀层，可以代替全功能的表面复合镀层，可以代替0.3m0.3m以上的以上的AuAu层，进行任何形式的焊接和搭接。层，进行任何形式的焊接和搭接。v2.2.各种因素对镀镍速度的影响各种因素对镀镍速度的影响(1). (1). 温度温度(2). (2). pHpH值值(3). (3). 镍盐的浓度镍盐

37、的浓度(4). (4). 添加剂添加剂(5). (5). 反应产物反应产物v6.4.46.4.4化学浸金化学浸金v浸镀金的置换反应为：浸镀金的置换反应为： 2Au(CN)2 2Au(CN)2Ni - 2Au Ni - 2Au Ni(CN)42Ni(CN)42v原则上讲，当镍面上完全覆盖上一层原则上讲，当镍面上完全覆盖上一层AuAu之后，金之后，金的析出便停止。但由于金层表面孔隙很多，故多的析出便停止。但由于金层表面孔隙很多，故多孔的金属下的镍仍可溶解，而金还会继续析出在孔的金属下的镍仍可溶解，而金还会继续析出在镍上，只不过速率愈来愈低，直至终止。镍上，只不过速率愈来愈低，直至终止。67的KAu

38、(CN)2 2.94g/L氰化钠23.5 g/L无水碳酸钠29.4 g/L温度65-850C表表6-22浸金溶液配方浸金溶液配方vAurotechAurotech是是ATOATO公司开发的化学公司开发的化学Ni/AuNi/Au制程的商品制程的商品名称。适用于制作阻碍膜之后的印制电路板的裸名称。适用于制作阻碍膜之后的印制电路板的裸露区域（一般是焊脚或连接盘的导通孔）进行选露区域（一般是焊脚或连接盘的导通孔）进行选择性镀覆的化学法。择性镀覆的化学法。vAurotechAurotech工艺能在裸露的工艺能在裸露的CuCu表面和金属化孔内沉表面和金属化孔内沉积均匀的化学积均匀的化学Ni/AuNi/Au

39、镀层，即便是高厚径比的小孔镀层，即便是高厚径比的小孔也如此。也如此。3. Aurotech工艺步骤说明工艺步骤说明1（1）酸性清洁）酸性清洁它的作用是除它的作用是除去轻氧化层、去轻氧化层、油脂、以及焊油脂、以及焊剂抗蚀剂残余剂抗蚀剂残余物。物。2（2）微蚀）微蚀使使Cu表面产生表面产生最佳的粗糙度，最佳的粗糙度，促进促进Cu与化学与化学镍的良好附着。镍的良好附着。3（3）活化）活化1）通过预浸形）通过预浸形成一种酸性膜成一种酸性膜2）浸活化剂，使浸活化剂，使暴露的暴露的Cu表面表面上形成匀形的上形成匀形的晶种薄层。晶种薄层。6.5脉冲镀金、化学镀金及激光化学镀金脉冲镀金、化学镀金及激光化学镀金

40、v6.5.1脉冲镀金脉冲镀金v脉冲镀金工艺是应用脉冲技术最早，最多和最有脉冲镀金工艺是应用脉冲技术最早，最多和最有成效的镀种之一，它比直流镀金具有更优异的镀成效的镀种之一，它比直流镀金具有更优异的镀层性能，如镀金层结晶致密光亮、纯度高、可焊层性能，如镀金层结晶致密光亮、纯度高、可焊性好、孔隙少和耐蚀性高等。性好、孔隙少和耐蚀性高等。 含量（g/l） 配方号 组成和工艺条件12345金以KAu（CN）2形式柠檬酸铵（NH4）3C6H5O7柠檬酸钾（K3C6H5O7H2O）酒石酸锑钾K（SbO）C4H4O61/2H2O硫酸钾（K2SO45H2O）柠檬酸（H3C6H5O7H2O）10201200.3

41、681200.375203510012018221020110130205101101200.10.3PH温度 （）波形频率通断比平均电流密度（A/dm2）5.55.84550矩形波20101:5100.30.44.85.6室温矩形波10001:5100.45.46.465矩形波6501:70.350.45474565矩形波90010001:90.10.55.25.54045矩形波10001:7150.10.4表表623 酸性脉冲镀金工艺规范酸性脉冲镀金工艺规范v6.5.26.5.2化学镀金化学镀金v化学镀与浸镀其机理完全不同，化学镀是指在没化学镀与浸镀其机理完全不同，化学镀是指在没有外电流的

42、作用下，利用溶液中的还原剂将金属有外电流的作用下，利用溶液中的还原剂将金属离子还原为金属并沉积在基体表面，而形成金属离子还原为金属并沉积在基体表面，而形成金属镀层的表面加工方法，又成为自催化电镀和无电镀层的表面加工方法，又成为自催化电镀和无电电镀。电镀。配方名称自配SWJ8101Aureus79502Tel613Immersion4Au（以KAu（CN）2形式加入） （g/L）11.41.4216柠檬酸二氢铵 （g/L）次磷酸钠 （g/L）氯化镍 （g/L）氯化铵 （g/L）5010275开缸剂600ml/L浓缩液250ml/LTel61M5200ml/LKCN0.05g/L开缸剂600ml/

43、LPH温度 （）时间 （min）56沸177.585955109705154.60.1851345.56.570901015/0.1m表表6-24化学镀薄金工艺配方化学镀薄金工艺配方v 2 2化学镀厚金工艺化学镀厚金工艺v化学镀厚金是在化学浸金的镀层上进行，镀液中化学镀厚金是在化学浸金的镀层上进行，镀液中加入特殊的还原剂，使在置换与自催化作用下镀加入特殊的还原剂，使在置换与自催化作用下镀金。镀层厚度达金。镀层厚度达0.50.51m1m，是金线压焊的理想镀，是金线压焊的理想镀层。有特殊要求也可镀层。有特殊要求也可镀2m2m。电镀生长 配方组成及操作条件自配AurunA5161TSK252金（以K

44、au（CN）2形式加入） （g/L）柠檬酸铵 （g/L）氯化铵 （g/L）偏亚硫酸钾 （g/L）次磷酸钠 （g/L）0.524060708025101544PH温度 （）沉积速度 （m/h）装载量 （dm2/L）4.55.8907.47.7701.50.71.20.124.54.7851表表625 化学镀厚金工艺化学镀厚金工艺v 1. 1. 化学镀锡机理化学镀锡机理v 铜基体上的化学镀锡原则上属于化学浸锡，是铜与镀液中铜基体上的化学镀锡原则上属于化学浸锡，是铜与镀液中络合锡离子发生置换反应的结果。当锡层形成后，反应立络合锡离子发生置换反应的结果。当锡层形成后，反应立即停止。即停止。v 普通酸性

45、溶液中，铜的标准电极电位普通酸性溶液中，铜的标准电极电位0Cu+/Cu=0.51V0Cu+/Cu=0.51V，锡的标准电极电位锡的标准电极电位0Sn2+/Sn=0.136V0Sn2+/Sn=0.136V，故金属铜不可能，故金属铜不可能置换溶液中的锡离子而生成金属锡。置换溶液中的锡离子而生成金属锡。 v1. 1. 化学镀锡化学镀锡v在有络合物（如硫脲）存在的条件下，使铜置换在有络合物（如硫脲）存在的条件下，使铜置换溶液的锡离子成为可能。此时的化学反应如下：溶液的锡离子成为可能。此时的化学反应如下： 4(NH2)2CS + 2Cu2+-2e 2Cu(NH2)2CS4+ 4(NH2)2CS + 2C

46、u2+-2e 2Cu(NH2)2CS4+ Sn2+-2e Sn2+-2e SnSn 4(NH2)2CS + 2Cu2+ + Sn2 + 2Cu(NH2)2CS4+ 4(NH2)2CS + 2Cu2+ + Sn2 + 2Cu(NH2)2CS4+ + Sn2+ (1)+ Sn2+ (1)6.6化学镀锡、镀银、镀钯和镀铑化学镀锡、镀银、镀钯和镀铑v2 2、化学镀银的工艺方法仍以浸镀为主，其化学反、化学镀银的工艺方法仍以浸镀为主，其化学反应式如下：应式如下： 2Ag+CuCu+2+2Ag 2Ag+CuCu+2+2Agv3 3、工艺流程：酸性除油、工艺流程：酸性除油水冲洗水冲洗微蚀微蚀水洗水洗刷光刷光预浸预浸化学镀银化学镀银水洗水洗干燥。干燥。镀液的组成及工艺条件含（g/L）量氰化银（AgCN）氰化钠（NaCN）氢氧化钠（