1、電 鍍 在 FPC 中 應(yīng) 用第1頁(yè)，共59頁(yè)。電鍍的基本原理金屬電沉積的基本歷程金屬電沉積的方式幾個(gè)常用的電鍍術(shù)語(yǔ)FPC的基本流程電鍍銅工藝電鍍金工藝第2頁(yè)，共59頁(yè)。 電 鍍 的 基 本 原 理金屬的鹽溶于水中時(shí)，以陽(yáng)離子Mn+形式存在，當(dāng)通過(guò)一個(gè)電壓時(shí)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子獲得n個(gè)電子而還原成金屬并在陰極析出，這就是電鍍的基本原理。第3頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 示 意 圖電鍍液組成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加劑)+-離子交換直流整流器ne-ne-電鍍上銅層陰極(受鍍物件)鍍槽陽(yáng)極Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu 第4頁(yè)，

2、共59頁(yè)。金 屬 電 沉 積 的 基 本 歷 程液相傳質(zhì) 溶液中的反應(yīng)粒子，如金屬水化離子向電極 表面遷移；前置轉(zhuǎn)化 遷移到電極表面附近的反應(yīng)粒子發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn) 化反應(yīng)，如金屬水化離子水化程度降低和沖 排，金屬絡(luò)合離子配位數(shù)降低等； 電荷傳遞 反應(yīng)粒子得電子、還原為吸附態(tài)金屬原子；電結(jié)晶 新生的吸附態(tài)金屬原子沿電極表面擴(kuò)散到適 當(dāng)?shù)奈恢茫ㄉL(zhǎng)點(diǎn)）進(jìn)入金屬晶格生長(zhǎng)，或 與其他的新生的原子聚集而形成晶格并長(zhǎng)大， 從而形成晶體。 第5頁(yè)，共59頁(yè)。金 屬 電 沉 積 的 兩 種方 式表面擴(kuò)散與進(jìn)入晶格： a：放電粒子直接在生長(zhǎng)點(diǎn)放電而就地并入晶格（如圖所示） ； b：放電粒子在電極表面任一位置放電，形成

3、吸附原子，形成吸附原 子，然后 擴(kuò)散到 生長(zhǎng)點(diǎn)并進(jìn)入晶格。 ab第6頁(yè)，共59頁(yè)。金 屬 電 沉 積 的 兩 種方 式晶體的螺旋位錯(cuò)生長(zhǎng)： 實(shí)際上晶體表面有很多的位錯(cuò)，位錯(cuò)密度可達(dá)到1010-1012個(gè)/cm2，晶面 上的吸附原子擴(kuò)散到位錯(cuò)的臺(tái)階邊緣時(shí)，可沿位錯(cuò)線生長(zhǎng)。 oAB第7頁(yè)，共59頁(yè)。幾 個(gè) 基 本 的 電 鍍 術(shù) 語(yǔ)分散能力：在特定條件下，一定溶液使電極（通常是陰極）鍍層分布比初次電流分布所獲得的結(jié)果更為均勻的能力。亦稱均鍍能力。覆蓋能力：鍍液在特定條件下凹槽或深孔處沉積金屬的能力。亦稱深鍍能力。整平能力：使鍍層在基體表面更加光滑的能力初次電流分布：在電極極化不存在時(shí)，電流在電極表

4、面上的分布。 電流密度：?jiǎn)挝幻娣e電極上通過(guò)的電流強(qiáng)度，通常以 A/dm2 表示。 體積電流密度：?jiǎn)挝惑w積溶液內(nèi)通過(guò)的電流強(qiáng)度，通常以A/V表示。第8頁(yè)，共59頁(yè)。 投入半蝕刻自主檢查激光加工 自主檢查 PTH通孔電鍍自主檢查 鍍金部分沖切2FPC 的 流 程第9頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 銅 工 藝銅的特性銅,元素符號(hào)Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+的電化當(dāng)量1.186克/安時(shí)；銅具有良好的導(dǎo)電性和良好的機(jī)械性能.銅容易活化,能夠與其他金屬鍍層形成良好的金屬-金屬間鍵合,從而獲得鍍層間的良好結(jié)合力。第10頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 銅 工 藝 的 功 能電鍍銅工藝在化學(xué)沉銅層上或?qū)?/p>

5、電碳層上通過(guò)電解方法沉積金屬銅,以提供足夠的導(dǎo)電性/厚度及防止導(dǎo)電電路出現(xiàn)熱和機(jī)械缺陷。第11頁(yè)，共59頁(yè)。對(duì) 銅 鍍 層 的 基 本 要 求（1）鍍層均勻、細(xì)致、平整、無(wú)麻點(diǎn)、無(wú)針孔，有良好外 觀的光亮或半光亮鍍層；（2）鍍層厚度均勻，板面鍍層厚度與孔壁鍍層厚度之比接 近1：1；（3）鍍層與銅基體結(jié)合牢固，在鍍后和后續(xù)工序的加工過(guò) 程中，不會(huì)出現(xiàn)起泡、起皮等現(xiàn)象；（4）鍍層導(dǎo)電性好；（5）鍍層柔軟性好，延伸率不低于10%，抗張強(qiáng)度30- 50Kg/mm2。 第12頁(yè)，共59頁(yè)。 （1）有良好的分散能力和深鍍能力，即使在很低的電流 密度下，也能得到均勻細(xì)致的鍍層，以保證在印制 板的板厚孔徑比較

6、大時(shí)，仍能達(dá)Ts:Th接近1：1；（2）電流密度范圍寬，如在赫爾槽2A下，全板鍍層均勻 一致；（3）鍍液穩(wěn)定，便于維護(hù)，對(duì)雜質(zhì)的容忍性高，對(duì)溫度 的容忍性高；（4）鍍液對(duì)覆銅箔板無(wú)傷害。對(duì) 鍍 銅 液 的 基 本 要 求第13頁(yè)，共59頁(yè)。硫 酸 鹽 酸 性 鍍 銅 的 機(jī) 理電極反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電極電位陰極： Cu2+ +2eCu 。 Cu2+ / Cu = +0.34V副反應(yīng)： Cu2+ + eCu 。 Cu2+ / Cu = +0.15V Cu+ + eCu 。 Cu+ / Cu = +0.51V陽(yáng)極： Cu -2e Cu2+ Cu - e Cu+ 2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ 2Cu2

7、+ + H2O 2Cu+ + 2 H2O 2CuOH + 2H+ 2Cu+ Cu2+ + Cu Cu2O + H2O副反應(yīng)第14頁(yè)，共59頁(yè)。酸 性 鍍 銅 液 各 成 分 及 特 性 簡(jiǎn)介酸性鍍銅液成分 控制范圍 硫酸銅（CuSO4) 5570g/L 硫酸 (H2SO4) 80-220g/L 氯離子（Cl-) 4080ppm 添加劑 Ar:1.22.0mc Base:3570ml/L 目前 Sunit使用此控制范圍第15頁(yè)，共59頁(yè)。酸 性 鍍 銅 液 各 成 分 功 能 CuSO4 ：主要作用是提供電鍍所需Cu2及提高導(dǎo)電能力 H2SO4：主要作用是提高鍍液導(dǎo)電性能，提高通孔電鍍的均勻性。

8、 Cl-：主要作用是幫助陽(yáng)極溶解，協(xié)助改善銅的析出，結(jié)晶。 添加劑 ：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結(jié)晶細(xì)密性。第16頁(yè)，共59頁(yè)。酸性鍍銅液中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響 CuSO4 ：濃度太低，高電流區(qū)鍍層易燒焦； 濃度太高，鍍液分散能力會(huì)降低。 H2SO4：濃度太低，溶液導(dǎo)電性差，鍍液分散能力差。 濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，并對(duì)銅 鍍層的延伸率不利。 Cl-：濃度太低，鍍層出現(xiàn)臺(tái)階狀的粗糙鍍層，易出現(xiàn)針孔和燒焦； 濃度太高，導(dǎo)致陽(yáng)極鈍化，鍍層失去光澤。 添加劑：（后面專題介紹）第17頁(yè)，共59頁(yè)。操 作 條 件 對(duì) 酸 性 鍍 銅 效 果 的 影 響溫度 溫

9、度升高，電極反應(yīng)速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉 積速度加快，但加速添加劑分解會(huì)增加添加劑消耗，鍍層結(jié) 晶粗糙，亮度降低。 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區(qū)容易燒焦。防止鍍 液升溫過(guò)高方法：鍍液負(fù)荷不大于0.2A/L，選擇導(dǎo)電性能優(yōu) 良的掛具，減少電能損耗。配合冷水機(jī)，控制鍍液溫度。電流密度 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應(yīng)注意其鍍層 厚度分布變差。第18頁(yè)，共59頁(yè)。空氣攪拌管的一般設(shè)計(jì)理念 空氣攪拌 無(wú)油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2 打氣管距槽底38cm，氣孔直徑2 mm孔間距80130 mm。 孔中心線與垂直方向成45o角。過(guò)濾PP濾芯、510m過(guò)濾精度

10、、流量25次循環(huán)/小時(shí) 。陽(yáng)極磷銅陽(yáng)極、含磷0.04-0.065%。第19頁(yè)，共59頁(yè)。鍍 銅 的 設(shè) 備 及 耗 材鍍銅的設(shè)備中型PCB廠SUNIT第20頁(yè)，共59頁(yè)。鍍銅的耗材陽(yáng)極袋及清洗方法： 1.用5%(m/m)的的NaOH, 浸泡4h； 2.排放堿液,清水沖洗； 3.用2%(v/v)的的硫酸 浸泡4h； 4.排放酸液,清水沖洗。 第21頁(yè)，共59頁(yè)。鍍銅的耗材鈦籃及清洗方法： 1.用5%(m/m)的的NaOH, 浸泡4h； 2.排放堿液,清水沖洗； 3.用2%(v/v)的的硫酸 浸泡4h； 4.排放酸液,清水沖洗。 第22頁(yè)，共59頁(yè)。鍍銅的耗材磷銅球及清洗方法： 1.用2%(v/v

11、)的的硫酸和 1%(v/v)的雙氧水混合 溶液處理銅球表面； 2. 用清水沖洗干凈，并放 入1%(v/v)的硫酸中儲(chǔ) 存?zhèn)溆谩?第23頁(yè)，共59頁(yè)。磷 銅 陽(yáng) 極 材 料 要 求 規(guī) 格 主成份Cu : 99.9% minP : 0.04-0.065% 雜質(zhì)Fe : 0.003%max S : 0.003%maxPb : 0.002%maxSb : 0.002%maxNi : 0.002%maxAs : 0.001%max目前業(yè)界普遍采用小電流電鍍維護(hù)，來(lái)控制槽液內(nèi)無(wú)機(jī)雜質(zhì)第24頁(yè)，共59頁(yè)。為何不用電解銅或無(wú)氧銅作陽(yáng)極? 銅粉多，陽(yáng)極泥多； 鍍層易產(chǎn)生毛刺和粗糙； 銅離子濃度逐漸升高，難以控

12、制； 添加劑消耗量大； 陽(yáng)極利用率低。第25頁(yè)，共59頁(yè)。 磷 銅 陽(yáng) 極 的 特 點(diǎn) 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜 黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽(yáng)極膜 磷銅陽(yáng)極膜的作用 陽(yáng)極膜本身對(duì)(Cu+-eCu2+)反應(yīng)有催化、加速作用，從而 減少Cu+的積累； 陽(yáng)極膜形成后能抑制Cu+的繼續(xù)產(chǎn)生； 陽(yáng)極膜具有金屬導(dǎo)電性； 磷銅較純銅陽(yáng)極化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅的陽(yáng)極化 比無(wú)氧銅低50mv-80mv)不會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)極純化； 陽(yáng)極膜會(huì)使微小晶粒從陽(yáng)級(jí)脫落的現(xiàn)象大大減少； 陽(yáng)極膜在一定程度上阻止了銅陽(yáng)極的過(guò)快溶解。第26頁(yè)，共59頁(yè)。 圓形鈦籃銅陽(yáng)極表面積估算方法

13、 dlf /2=3.14 d=鈦籃直徑 l=鈦籃長(zhǎng)度 f=系數(shù) 方形鈦籃銅陽(yáng)極表面積估算方法 1.33lwf l=鈦籃長(zhǎng)度 w=鈦籃寬度 f=系數(shù) f與銅球直徑有關(guān): 直徑=12mm f=2.2 直徑=15mm f=2.0 直徑=25mm f=1.7 直徑=28mm f=1.6 直徑=38mm f=1.2電 鍍 銅 陽(yáng) 極 表 面 積 估 算 方法目前SUNIT使用銅球直徑與此相近第27頁(yè)，共59頁(yè)。添加劑對(duì)電鍍銅工藝的影響 載體 -吸附到所有受鍍表面, 增加 表面 阻抗,從而改變分布不 良情況. 抑制沉積速率 整平劑 -選擇性地吸附到受鍍表面 抑制沉積速率各添加劑相互制約地起作用. 光亮劑

14、- 選擇性地吸附到受鍍表面, 降低表面阻抗,從而惡化分 布不良情況. 提高沉積速率 氯離子 -增強(qiáng)添加劑的吸附第28頁(yè)，共59頁(yè)。電鍍層的光亮度 載體 (c) /光亮劑 (b)的機(jī)理 載體(c)快速地吸附到所有受鍍表面并均一地抑制電沉積； 光亮劑(b)吸附于低電流密度區(qū)并提高沉積速率； 載體(c)和光亮劑(b)的交互作用導(dǎo)致產(chǎn)生均勻的表面光亮度。bbbbbbbcbcbccccbcccbcccbcccbcccbcbcb b第29頁(yè)，共59頁(yè)。分散能力的計(jì)算方法: Throwing Power= *100%電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)1+2+5+62 *(3+4)21564

15、3“1、2、3、4、5、6”分別代表圖中所示位置的PTH電鍍銅(不包含基材銅)。第30頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 銅 層 的 物 理 特 性 延伸率延伸率一般在10-20% 抗張強(qiáng)度通常 3050kg/mm2第31頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 銅 溶 液 的 控 制 赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)陰極-陽(yáng)極+第32頁(yè)，共59頁(yè)。 赫爾槽結(jié)構(gòu)示意圖267ml容積AB 53mm BC 105mmCD 133mmDA70mmDE81mmABCDEF以下尺寸包含赫爾槽的壁厚。第33頁(yè)，共59頁(yè)。赫 爾 槽 試 驗(yàn) 赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)參數(shù) 電流: 2A 時(shí)間: 10分鐘 攪拌:

16、空氣攪拌 溫度: 室溫第34頁(yè)，共59頁(yè)。+燒焦凹坑模糊電流密度高低圖7.2 霍爾槽的板件例子赫 爾槽 試 驗(yàn) 的 功 能 赫爾槽試驗(yàn) 高電流部有凹坑，潤(rùn)濕劑(表面活性劑)不足； 低電流部模糊，光澤不足； 高電流部燒焦的寬度較大，金屬成分下降。第35頁(yè)，共59頁(yè)。電 流 密 度 尺第36頁(yè)，共59頁(yè)。鍍 層 的 測(cè) 試 延展性（延伸率） 用不銹鋼片在鍍槽或延展性測(cè)試槽鍍上2mil 銅片.（最好使用 底片，做出測(cè)試片的形狀）； 再以130oC把銅片烘2小時(shí)； 用延展性測(cè)試機(jī)進(jìn)行測(cè)試。第37頁(yè)，共59頁(yè)。鍍層的測(cè)試 熱沖擊測(cè)試（熱油測(cè)試） 1.把串聯(lián)好的實(shí)驗(yàn)板浸漬于2605 的熱油中20S； 2.

17、在空氣中停留10S； 3.浸漬在25 的冷油中10S； 4.在空氣中停留60 S； 5.以上為一個(gè)Cycle； 6.做到一定的Cycle做切片看孔銅是否有斷裂。鍍 層 的 測(cè) 試第38頁(yè)，共59頁(yè)。 熱沖擊測(cè)試（漂錫） 以120oC烘板4小時(shí)； 把板浸入288oC鉛錫爐10秒； 以切片方法檢查有否銅斷裂。鍍 層 的 測(cè) 試第39頁(yè)，共59頁(yè)。 電鍍液維護(hù) 電鍍液會(huì)發(fā)生成分變化(變質(zhì))的。為了調(diào)整、恢復(fù)原狀，需要補(bǔ)充藥品。如果有雜質(zhì)的沉積，就要除掉雜質(zhì)(再生)，到了不能使用時(shí)就要全量或者部分報(bào)廢，更換新鍍液。鍍液的再生采用(1)活性碳處理；(2)弱電解(拖缸)處理等。（DUMMY PLATING

18、).補(bǔ)充藥品方法有(1) 分析補(bǔ)充；(2)從量補(bǔ)充兩種。電 鍍 銅 溶 液 的 維 護(hù)第40頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 金 工 藝金的特性金,元素符號(hào)Au,原子量197,密度19.3克/立方厘米,Au+的電化當(dāng)量2.0436mg/(A*S)，金有極好的延展性，一克重的純金，可以拉成直徑只有0.004毫米、長(zhǎng)度為3.5公里的金絲。一盎司（一小兩）黃金可作成面積300平方英尺的金泊，厚度只有0.0010.01mm； 金具有良好的導(dǎo)電性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。鎳的特性鎳,元素符號(hào)Ni,原子量58,密度8.9克/立方厘米, Ni2+的電化當(dāng)量0.304mg/(A*S)；鎳具有較好的硬度和延展性 第41頁(yè)，共59

19、頁(yè)。鍍 金 的 過(guò) 程鍍金過(guò)程： 化學(xué)吸附：Au（CN）2 - Au（CN）+CN- 電荷轉(zhuǎn)移：Au（CN）+e- Au（CN）- 陰極結(jié)晶：Au（CN）- Au +CN- 。 Au+ / Au = +1.7V第42頁(yè)，共59頁(yè)。鍍 鎳 的 機(jī) 理 NiSO4： NiSO4 Ni2+ +SO42- NiCl2： NiCl2 Ni2+ +Cl- Ni陽(yáng)極： Ni Ni2+ +2e- 陰極結(jié)晶： Ni2+ +2e- Ni 。 Ni2+ / Ni = -0.246V第43頁(yè)，共59頁(yè)。電 鍍 金 工 藝 的 功 能電鍍金層的作用以防止銅層氧化,增加線路板的壽命；增加線路的硬度、耐磨性、導(dǎo)電性。電鍍鎳

20、層的作用主要目的是阻止金與銅原子之間的相互擴(kuò)散；鎳的硬度及延展性對(duì)FPCB也有不錯(cuò)的效果。第44頁(yè)，共59頁(yè)。對(duì) 金 層 的 基 本 要 求（1）鍍層均勻、細(xì)致、平整、無(wú)麻點(diǎn)、無(wú)針孔，有良好外 觀的光亮鍍層；（2）鍍層要和底層金屬有一定的結(jié)合力，3M膠帶測(cè)試時(shí)， 無(wú)脫層現(xiàn)象 ，在后續(xù)的工程中，不會(huì)出現(xiàn)損金； （3）鍍層導(dǎo)電性好；（4）鍍層的疏孔性好。第45頁(yè)，共59頁(yè)。鍍 鎳 的 操 作 條 件NiSO4(g/L)250-300NiCl2(g/L)40-60硼酸(g/L)40-50溫度( )45-55PH3.8-4.6光澤劑（ml/L）10-15第46頁(yè)，共59頁(yè)。閃 金 的 操 作 條 件金

21、屬金(g/L)0.5-1.5溫度( )45-55PH3.5-4.0比重( Be)10-15電流密度(A/dm2)3-6時(shí)間(S)10-20第47頁(yè)，共59頁(yè)。閃金中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響 金屬金：0.5g/L以下的場(chǎng)合，有密著不良的可能，色調(diào)變白； 1.5g/L以上的場(chǎng)合，帶出量增大，色調(diào)變紅； PH： 3.5以下的場(chǎng)合，電鍍的鍍著均勻性低下； 4.0以上的場(chǎng)合，有付著不良的可能； 比重： 10 Be以下的場(chǎng)合，有付著不良的可能； 15 Be以上的場(chǎng)合，有付著不良的可能； 溫度： 45度以下的場(chǎng)合，電鍍的鍍著均勻性低下； 55度以上的場(chǎng)合，有付著不良的可能； 有機(jī)不純物：付著不良及在加厚電

22、鍍時(shí)會(huì)電鍍液的滲出。第48頁(yè)，共59頁(yè)。軟金的操作條件金屬金(g/L)6-10溫度( )50-70PH6.0-7.5比重( Be)14-25電流密度(A/dm2)0.2-1.0軟 金 的 操 作 條 件第49頁(yè)，共59頁(yè)。 金屬金：6g/L以下的場(chǎng)合，限界電流密度低下； 10g/L以上的場(chǎng)合，帶出量增大； PH： 6.0以下的場(chǎng)合，容易引起金絡(luò)合物的分解； 7.5以上的場(chǎng)合，有均一電著性惡化的可能； 比重： 14 Be以下的場(chǎng)合，析出效率低下，限界電流密度低下； 25 Be以上的場(chǎng)合，有均一電著性惡化的可能，降溫 時(shí)會(huì)有鹽析出； 溫度： 50度以下的場(chǎng)合，析出外觀帶紅色； 70度以上的場(chǎng)合，P

23、H變動(dòng)較大； 有機(jī)不純物：析出效率減低，耐熱性和可焊性下降。軟金中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響第50頁(yè)，共59頁(yè)。硬金的操作條件金屬金(g/L)1.5-4.0鈷含量(g/L)0.050.25溫度( )35-45PH3.6-4.2比重( Be)8-15電流密度(A/dm2)0.2-1.0硬 金 的 操 作 條 件第51頁(yè)，共59頁(yè)。 金屬金：1.5g/L以下的場(chǎng)合，析出效率降低，色調(diào)微紅； 4.0g/L以上的場(chǎng)合，帶出量增大；鈷含量： 0.05g/L以下的場(chǎng)合光澤度不好； 0.25g/L以上的場(chǎng)合，色調(diào)呈紅色 PH： 3.6以下的場(chǎng)合，析出效率降低； 4.2以上的場(chǎng)合，光澤性不好； 比重： 8Be以下的場(chǎng)合，析出效率降低，厚度不均增大； 15 Be以上的場(chǎng)合，槽液壽命縮短； 溫度： 35度以下的場(chǎng)合，析出效率降低； 45度以上的場(chǎng)合，光澤性不好； 有機(jī)不純物：析出效率和光澤度下降、色調(diào)不均、耐腐蝕性 下降。硬金中各成分含量對(duì)