PCB电镀工艺培训课件(PPT 37页)

PCB电镀工艺
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
电镀关系图
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
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
化学沉铜(Electroless Copper)
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：
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
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(%)
电镀铜基本原理
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
二种阳极类型的电流分布图
可溶性阳极与不溶性阳极比较
电镀药水介绍
ATOTECH（安美特化学公司）
TP光剂：   Cupracid TP Brightener/ Leveller
U+光剂：  Cupracid Universal Plus
脉冲光剂：Cuprapulse  S3/S4  inpulse /H6
ROHM AND HASS（罗门哈斯化学公司）
125光剂： Copper Gleam 125T-AB(CH)
PCM光剂：Copper Gleam PCM Plus Additive
EP-1000光剂：Electroposit 1000   acid Copper
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
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。
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
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
三、CVS-循环伏安剥离法 
CVS (Cyclic Voltammetric Stripping)
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
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
保养过程（1）
保养过程（ 2 ）
保养过程（ 3 ）
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
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
均匀性评价标准
CoV（Coefficient of Variance）：
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%
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
 深镀能力（Throwing power)
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
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
镀层物理性能评价
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)
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
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！
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