CB电镀铜培训教材

电镀铜培训教材1铜的特性

铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.94克/

立方厘米,Cu2+的电化当量1.186克/安时。

铜具有良好的导电性和良好的机械性能.

铜容易活化,能够与其它金属镀层形成良好的金属--金属间键合,从而获得镀层间的良好结合力。2电镀铜工艺的功能

电镀铜工艺通过电解方法沉积金属铜，以提供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷.。

3电镀示意图4硫酸盐酸性镀铜的机理

电极反应

阴极：Cu2+

+2e----Cu

副反应Cu2+

+e-----Cu＋

Cu++e------Cu

阳极：Cu-2e-----Cu2+

Cu-e-----Cu+2Cu++1/2O2+2H+------2Cu2++H2O副反应

2Cu++2H2O-----2CuOH+2H+

Cu2O+H2O

2Cu+----Cu2++Cu5酸性镀铜液各成分及特性简介

酸性镀铜液成分硫酸铜（CuSO4.5H2O)

硫酸(H2SO4)

氯离子（Cl-）电镀添加剂6酸性镀铜液各成分功能

CuSO4.5H2O：主要作用是提供电镀所需Cu2＋及提高导电能力。H2SO4：主要作用是提高镀液导电性能，提高通孔电镀的均匀性。Cl-：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。添加剂：主要作用是改善均镀和深镀性能，改善镀层结晶细密性。7酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响CuSO4.5H2O：浓度太低，高电流区镀层易烧焦；浓度太高，镀液分散能力会降低。H2SO4：浓度太低，溶液导电性差，镀液分散能力差。浓度太高，降低Cu2＋

的迁移率，电流效率反而降低，并对铜镀层的延伸率不利。

Cl-：浓度太低，镀层出现台阶状的粗糙镀层，易出现针孔和烧焦；浓度太高，导致阳极钝化，镀层失去光泽添加剂：（后面专题介绍）8操作条件对酸性镀铜效果的影响

温度

温度升高，电极反应速度加快，允许电流密度提高，镀层沉积速度加快，但加速添加剂分解会增加添加剂消耗，镀层结晶粗糙，亮度降低。温度降低，允许电流密度降低。高电流区容易烧焦。防止镀液升温过高方法：镀液负荷不大于0.2A/L，选择导电性能优良的挂具，减少电能损耗。配合冷水机，控制镀液温度。9操作条件对酸性镀铜效果的影响

电流密度提高电流密度，可以提高镀层沉积速率，但应注意其镀层厚度分布变差。搅拌阴极移动：阴极移动是通过阴极杆的往复运动来实现工件的移动。移动方向与阳极成一定角度。阴极移动振幅50－75mm，移动频率10－15次/分10操作条件对酸酸性镀铜效果果的影响空气搅拌无油压缩空气气流量0.3-0.8m3/min.m2打气管距槽底底3－8cm，气孔直径2mm孔间距80－130mm。孔中心线与与垂直方向成成45°角。过滤PP滤芯、1－5μm过滤精度、流流量2－6次循环/小时阳极磷铜阳极、含含磷0.04-0.065%11磷铜阳极的特特色通电后磷铜表表面形成一层层黑色(或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜为Cu3P又称磷铜阳极极膜磷铜阳极膜的的作用阳极膜本身对对(Cu+--e→Cu2+)反应有催化、、加速作用，从而减减少Cu+的积累。阳极膜形成后后能抑制Cu+的继续产生阳极膜具有金金属导电性磷铜较纯铜阳阳极化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷铜的阳极化化比无氧铜低50mv-80mv)不会导致阳极极钝化。阳极膜会使微微小晶粒从阳阳极脱落的现现象大大减少少阳极膜在一定定程度上阻止止了铜阳极的的过快溶解12电镀铜阳极表表面积估算方方法圆形钛篮阳极极表面积估算算方法:Fdlf/2F=3.14d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数方形钛篮铜阳阳极表面积估估算方法—1.33lwfl=钛篮长度w=钛篮宽度f=系数f与铜球直径有有关:直径=12mmf=2.2直径=15mmf=2.0直径=25mmf=1.7直径=28mmf=1.6直径=38mmf=1.213磷铜阳极材料料要求规格主成份–Cu:99.9%min––P:0.04-0.065%杂质–Fe:0.003%max–S:0.003%max–Pb:0.002%max–Sb:0.002%max–Ni:0.002%max–As:0.001%max影响阳极溶解解的因素阳极面积(即阳极电流密密度控制在0.5ASD-1.5ASD之间)阳极袋(聚丙烯)阳极及阳极袋袋的清洗方法法和频率14添加剂对电镀镀铜工艺的影影响载体-吸附到所有受受镀表面,增加表面阻阻抗,从而改变分布不良情况.抑制沉积速率率整平剂-选择性地吸附附到受镀表面面抑制沉积速速率光亮剂-选择性地吸附附到受镀表面面,降低表面阻抗抗,从而恶化分布不良情情况.提高沉积速率率氯离子-增强添加剂的的吸附,各添加剂相互互制约地起作作用.15电镀层的光亮亮度载体(c)/光亮剂(b)的机理16载体(c)快速地吸附到到所有受镀表表面并均一地地抑制电沉积积光亮剂(b)吸附于低电流流密度区并提提高沉积速率率.载体(c)和光亮亮剂(b)的交互互作用用导致致产生生均匀匀的表表面光光亮度度电镀的的整平平性能能光亮剂剂(b),载体(c),整平剂剂(l)的机理理17镀铜添添加剂剂的作作用载体抑抑制沉沉积而而光亮亮剂加加速沉沉积整平剂剂抑制制凸出出区域域的沉沉积整平剂剂扩展展了光光亮剂剂的控控制范范围18电镀铜铜镀层层厚度度估算算方法法电镀铜铜镀层层厚度度估算算方法法(mil)=0.0087*电镀阴阴极电电流密密度(ASD)X电镀时时间(分钟)1mil=25.4µµm19电镀铜铜板面面镀层层厚度度分布布评估估方法法20电镀铜铜板面面镀层层厚度度分布布评估估方法法21电镀铜铜板面面镀层层厚度度分布布评估估方法法22电镀铜铜板面面镀层层厚度度分布布评价价标准准:整缸板板CoV≤≤12%为合格格.电镀铜铜溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)电镀铜铜溶液液电镀铜铜溶液液的电电导率率硫酸的的浓度度温度硫酸铜铜浓度度添加剂剂板厚度度(L),孔径(d)纵横比比：（板厚inch）/（孔径inch）搅拌:提高电电流密密度表表面分分布也也受分分散能能力影影响.23电镀铜铜溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)24电镀铜铜溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)ThrowingPower25电镀铜铜溶液液的控控制分析项项目–硫酸铜铜浓度度–硫酸浓浓度–氯离子子浓度度–槽液温温度–用CVS分析添添加剂剂浓度度–镀层的物物理特性性(延展性/抗张强度度)上述项目目须定期期分析,并维持在在最佳范范围内生生产26电镀铜溶溶液的控控制赫尔槽试试验(HullCellTest)参数电流:2A时间:10分钟搅拌:空气搅拌拌温度:室温27电镀铜溶溶液的控控制赫尔槽试试验(HullCellTest)高电流密密度区烧烧焦,中高电流流密度区区无光泽泽酸铜光泽泽剂含量量非常低低改正方法法:添加0.2---0.3ml/l的酸铜光光泽剂HULLCELL图样如下下页图28赫尔槽试试验(HullCellTest)29赫尔槽试试验(HullCellTest)仅高电流流密度区区烧焦,试片的其其它区域域仍然正正常,仅酸铜光光泽剂低低改正方法法:添加0.1——0.2ml/l酸铜光泽泽剂HULLCELL图样如下下页图30赫尔槽试试验(HullCellTest)31赫尔槽试试验(HullCellTest)赫尔槽试试验(HullCellTest)高电流密密度区呈呈不适当当氯离子子含量条条纹沉积,整个试片片光亮度度降低.改正方法法:分析氯离离子含量量,如有需要要请作调调整.HULLCELL图样如下下页图32赫尔槽试试验(HullCellTest)33赫尔槽试试验(HullCellTest)赫尔槽试试验(HullCellTest)严重污染染改正方法法:添加平整整剂对抑抑制此现现象可能能有帮助.溶液必须须安排作作活性炭炭处理HULLCELL图样如下下页图34赫尔槽试试验(HullCellTest)35电镀液维维护电镀液维维护电镀液会会发生成成分变化化(变质)的。为了了调整、、恢复原原状，需要补充充药品。。如果有有杂质的的沉积，，就要除除掉杂质质(再生)，到了不能使使用时就就要全量量或者部部分报废废，更换换新镀液液。镀液的再再生采用用:(1)活性碳处处理；(2)弱电解(拖缸)处理等。。补充药品品方法有有:(1)分析补充充；(2)定量补充充两种。。36电镀槽液液的维护护37问题1.板子正反反两面镀镀层厚度度不均可能原原因因1.板子两面面的电镀镀面积不不一致，，尤其当当一面是是接地层层面而另另一面是是线路面面时以正反排排板方式式将板子子两面的的待镀面面积加加以调整或或适当增增加DUMMYPAD.2.可能是某某一边阳阳极之线线缆系统统导电不不良所致致检查及改改善38问题2.镀层过薄薄可能原原因因1.电镀过程程中，电电流或时时间不足足确认板子子面积以以决定总总电流的的大小，，并确认认电流密度度及时间间之无误误。2.板子与挂挂架或挂挂架与阴阴极杆的的接触导导电不良良检查整流流器，板板子等所所有的电电路接点点。39问题3.全板面镀镀铜之厚厚度分布布不均可能原原因因1．阳极篮篮与阴极极板面的的相对位位置不当当⑴以非非破坏性性的厚度度量测法法详细了了解其全全面厚度度之差异异。⑵根据据镀层厚厚度量测测的结果果重新安安排阳极极的位位置。2．阳极接接点导电电不良⑴使用用钳形表表定期检检查每一一支阳极极与阳极极杆是否否接触良良好。⑵清洁洁所有接接点，并并确保阳阳极杆所所有接点点的电位位降落(VoltageDrop)都要相同同。3．镀液中中硫酸浓浓度不足足，导电电不良.检查硫硫酸浓浓度并并调整整至最最佳值值40问题4.镀铜层层烧焦焦1．电电流密密度过过高或或电镀镀面积积不均均匀，，导致致板面面上局局部电电流密密度超超过局局限电电流⑴降降低所所用之之电流流⑶在在高电电流密密度区区增加加辅助助阴极极板，，以吸吸收多多余的的电流流2．镀镀液搅搅拌不不当或或板架架往复复搅拌拌不足足⑴利利用循循环过过滤及及低压压空气气进行行搅拌拌⑵配配合阴阴极杆杆往复复摆动动(与板面面垂直直)搅拌⑶检检查阴阴极之之间的的距离离，在在电流流密度度为30ASF的情况况下，，其距距离至至少应应为15公分。。3．在在操作作电流流密度度下的的铜离离子浓浓度过过低维持铜铜离子子的应应有浓浓度或或降低低电流流密度度4．硫酸酸浓度度过高高稀释槽槽液维维持一一定的的酸浓浓度5．槽槽液温温度过过低冬天须须加热热槽液液，最最佳的的操作作温度度通常常介于于22-26℃℃之间。。41问题5.镀铜层层烧焦焦6．各各添加加剂含含量已已失去去平衡衡⑴添添加适适用于于高CD之添加加剂，，以减减少烧烧焦⑵添添加适适用于于低电电流密密度这这之添添加剂剂，以以减少少板面烧烧焦(线路)⑶在在正式式添加加大槽槽前应应先于于小槽槽内试试验添添加剂剂的性能能。7．阳阳极过过长或或数量量过多多⑴阳阳极长长度应应比板板架略略短2-3英寸⑵将将阳极极袋绑绑紧⑶自自槽液液中移移走部部分阳阳极棒棒⑷阳阳极对对阴极极的面面积比比不应应该超超过2：18．槽液液搅拌拌太弱弱加强搅搅拌42问题6.镀铜层层出现现凹点点1．镀铜铜槽中中空气气搅拌拌不足足或不不均匀匀增加空空气搅搅拌并并确保保均匀匀分布布2．槽槽液遭遭到油油渍污污染进行活活性炭炭处理理及过过滤，，确认认污染染来源源并加以杜杜绝3．过滤滤不当当持续过过滤槽槽液以以去除除任何何可能能的污污染物物。4．镀槽槽内特特定位位置出出现微微小气气泡可能是是过滤滤泵有有空气气残存存，设设法改改善43问题7.添加剂剂未能能发挥挥应有有功用用1．阳极极产生生极化化现