电路板电镀工艺

PCB电镀工艺1第一部分：电镀简介采用电解方法沉积形成镀层的过程印制线路板加工的核心技术之一各种技术相互渗透的边缘科学电镀三大要素：设备、药水、工艺三大主题：均匀性、深镀能力、电镀效率2电镀关系图设备工艺药水电镀效率深镀能力均匀性优异电镀效果3印制板电镀分类电镀溶液：镀铜、镀（铅）锡、镀镍、镀金等电镀方法：有外加电流（镀铜）、无外加电流（化学镀）、表面转化（沉锡）电镀电源：直流电镀、脉冲电镀电镀方式：垂直电镀、水平电镀电镀阳极：可溶性阳极、不溶性阳极4化学镀(Electroless)利用还原剂使金属离子在被镀表面上自催化还原沉积出金属层；还原剂种类：次磷酸盐和醛类沉积时不需外加电源；镀层分布均匀、结构和性能优良；印制板主要化学镀：化学沉铜、化学沉镍等5化学沉铜(ElectrolessCopper)化学沉铜：完成金属铜的沉积，实现孔的导通(金属化)，是印制板的重要加工流程。

简单反应原理：在Pd的催化作用下发生反应：

Cu2++HCHO+3OH–

→Cu0+HCOO–+2H2O

完成化学沉铜后孔壁及表面如下图所示：6第二部分：印制板镀铜介绍在板件表面和孔壁上镀铜，满足客户要求深孔电镀是印制线路板的关键所在镀铜分类：全板电镀和图形电镀Layer1Layer6Layer2Layer3Layer4Layer5CopperDryFilmcopperTin

DryFilm7电镀理论依据法拉第定律：Q＝n*z*F＝

D*S*t*η Q——通电量(C)n——沉积出金属物质的量(mol)z——被还原金属离子价态F——法拉第常数(F=96485)D——电流密度（ASD或ASF）S——电镀面积(dm2或in2):元件面、焊锡面t——电镀时间(Min)η——电流效率(%)8电镀铜基本原理电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂)+整流器-离子交换ne-ne-电镀上铜阴极(板件)阳极CuCu2++2e-

Cu2++2e-Cu

9可溶性阳极不足之处阴阳极面积要求比例1：1-1：2！阳极面积不足（＜阴极）：电流密度过大，电镀效率下降容易产生铜粉、高电流区烧焦严重时出现铜球钝化或不溶解阳极面积太大（＞2倍阴极）：影响电流一次分布容易出现镀液铜离子浓度上升镀层质量较差，影响分散能力10二种阳极类型的电流分布图11可溶性阳极与不溶性阳极比较不溶性阳极可溶性阳极阳极反应2H20→O2+4H++4e-Cu→Cu2+2e-阳极材料处理过钛网含磷铜球电镀方式水平或垂直垂直阴极电流密度1.5-8.0ASD0.5-2.5ASD镀层均匀性好较差制作成本高低12

电镀设备介绍较先进设备：PAL（亚洲电镀）:垂直连续电镀AEL（亚硕科技）:垂直连续电镀ATO（安美特）:水平脉冲电镀传统设备：PENC（电镀工程及化工原料有限公司）Protek（保德公司）PAT（亿鸿-俊杰）13电镀药水介绍ATOTECH（安美特化学公司）TP光剂：

CupracidTPBrightener/Leveller

U+光剂：

CupracidUniversalPlus脉冲光剂：CuprapulseS3/S4inpulse/H6ROHMANDHASS（罗门哈斯化学公司）125光剂：

CopperGleam125T-AB(CH)PCM光剂：CopperGleamPCMPlusAdditiveEP-1000光剂：Electroposit1000acidCopper14第三部分：电镀药水管理化学成份控制：自动添加、分析补加镀液净化处理：有形杂质：棉芯过滤、洗缸无机杂质：不同电流密度拖缸有机杂质：碳芯过滤、碳处理碳处理前后棉芯过滤15电镀液分析方法无机化学成份分析:Cu2+、

H2SO4、Cl-镀液专业分析方法:赫氏槽分析哈林槽试验CVS添加剂分析定期测量镀液TOC值，确认污染程度。16一、赫氏槽片分析研究镀液主要组份和添加剂的影响可显示不同电流密度下的镀层质量快速分析镀液产生故障的原因赫氏槽片赫氏槽17二、哈林槽试验模拟生产线实际镀液工作状态实验室评估镀液深镀能力的最佳方法用于关键工艺参数的筛选试验试验样板哈林槽试验18三、CVS-循环伏安剥离法CVS(CyclicVoltammetricStripping)采用电化学分析手段对镀液进行管理定量测定有机添加剂浓度监控电镀溶液污染的程度为研究、优化新的电镀技术提供条件CVS机工作曲线19第四部分：生产线保养和维护保养是电镀线稳定的前提，需要做细做足！设备保养：机器检修、故障排除等阳极保养：添加铜球、调整位置等药水保养：更换药水、净化镀液等清洁保养：缸体冲刷、导电部件清洗等拖缸处理：铜球形成阳极膜，除金属杂质磨刀不误砍柴工！20保养过程（1）清洁飞巴保养阳极21保养过程（2）擦亮V座清洁水缸22保养过程（3）23第五部分：电镀效果评价孔铜和面铜厚度满足客户要求不出现夹膜（图形电镀）、孔径超差等不出现烧焦、镀层不良、颜色不良等缺陷镀铜质量三保证:电镀均匀性深镀能力电镀效率24一、电镀均匀性一次电流分布：主要取决于镀槽和电极的形状，也称为初次电流分布；二次电流分布：考虑浓差极化和电化学因素影响后的电流分布；三次电流分布：板件实际镀层的厚度分布25均匀性评价标准CoV（CoefficientofVariance）：镀层厚度平均值：标准偏差：铜厚均匀:(评价标准:CoV≤12%）板面厚度极差：≤10um（镀厚25um）匀均性公差百分比：如±20%26二、电镀深镀能力有机添加剂：光亮剂、整平剂浓度电流密度：低电流(如：1.5ASD以下)无机化学成份：高酸低铜(10:1以上)电镀方式：脉冲电镀、直流电镀药水交换：摇摆、振荡、打气（喷射）、循环、气动、水平方式等27深镀能力（Throwingpower)评价标准：AR=8：1TP≥65%（6点法）相关说明：板厚:2.4mm，孔径0.3mm！28三、电镀效率阴阳极面积：合适比例（1：1~1：2）阳极电流密度：0.3~1.8ASD（保养前后）板件电流密度：0.5~2.5ASD（孤立、大铜面）导电性能：整流机、电缆、V座、飞巴、夹具钛篮阳极袋：合适的空隙率大小药水寿命：新开缸药水或老缸药水29第六部分：镀层物理性能评价延展性及抗拉强度测试测试要求：镀铜层厚度≧2mil评价标准:延展性≧12%，抗拉强度≧248MPa

热冲击测试测试方法：288℃/10s/3循环评价标准:3Cycle未发现Cracks现象30镀层物理性能评价高低温冷热循环测试测试条件：125℃，30min→-65℃，30min评价标准：100Cycle孔电阻变化率≤10%。SEM分析镀层结晶结构评估标准：结晶致密、杂乱无章无出现柱状或有方向性晶体互连应力测试（I.S.T）评价标准：100Cycle孔电阻变化率≤10%。参考标准：IPC-TM-6502.6.2631优异品质的稳定控制稳定的整流机输出和良好的导电性彻底的设备维护和生产保养合适的镀液成份和控制条件合理的工艺参数（如：电流密度等）严格的有机添加剂控制方法定期污染测试及镀液净化(如：3KAH/L)32第七部分：电镀创新及新技术展望1.技术创新:对现有设备进行技术改造对现用药水进行改良和优化2.管理创新:设备、药水定期保养制程能力与品质定期验证3.制度创新:维护和保养形成制度创新改善维持不断改进和提升33电镀新技术展望二个提高：提高板面均镀能力提高深孔深镀能力二种技术：采用电镀填孔新技术采用脉冲电镀新技术二个降低：降低耗用，节能减排！降低污染，构造和谐！