1、PCB电镀工艺rhlee2019/7/1 1谁的问题最难？机械问题： 易找难修电镀问题： 难找难修电气问题： 难找易修Why training ?2019/7/1 2课程目标l了解电镀在印制板行业中的应用；l掌握镀铜药水的管控知识；l熟悉生产线 保养 和维护的基本内容；l掌握镀层品质的评价方法。2019/7/1 3课程内容第一部分：电镀及化学镀简介；第二部分：印制板镀铜介绍；第三部分：电镀药水管理；第四部分：生产线保养及维护；第五部分：电镀效果评价；第六部分：镀层物理性能评估；第七部分：电镀创新及技术展望。2019/7/1 4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
2、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2019/7/1 5电镀关系图设备设备工艺工艺药水药水电镀效率深镀能力均匀性优异电镀效果2019/7/1 6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2019/7/1 7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、
3、结构和性能优良； 印制板主要化学镀：化学沉铜、化学沉镍等2019/7/1 8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：2019/7/1 9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Layer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5CopperDry F
4、ilm copper Tin Dry Film2019/7/1 10电镀理论依据法拉第定律： Q n*z*F D*S*t* 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) 电流效率 (%)2019/7/1 11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Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu 2019/7/1
5、 12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）：l电流密度过大，电镀效率下降l容易产生铜粉、高电流区烧焦l严重时出现铜球钝化或不溶解 阳极面积太大（ 2倍阴极）：l影响电流一次分布l容易出现镀液铜离子浓度上升l镀层质量较差，影响分散能力2019/7/1 13二种阳极类型的电流分布图2019/7/1 14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 2H20O 2 +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 1.5-8.0ASD 0.5-2.5ASD镀层 均匀性
6、好 较 差制作成本 高 低2019/7/1 15电镀设备介绍电镀设备介绍较先进设备：lPAL（亚洲电镀）（亚洲电镀） :垂直连续电镀垂直连续电镀lAEL（ 亚硕科技亚硕科技 ） :垂直连续电镀垂直连续电镀lATO（ 安美特安美特 ） :水平脉冲电镀水平脉冲电镀传统设备：lPENC（电镀工程及化工原料有限公司（电镀工程及化工原料有限公司 ）lProtek（保德 公司）lPAT（亿鸿 -俊杰）2019/7/1 16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
7、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 2019/7/1 17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2019/7/1 18电镀液分析方法无机化学成份分析 :Cu2+、 H2S
8、O4 、 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。2019/7/1 19一、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2019/7/1 20二、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试验样 板板 哈林槽试验2019/7/1 21三、 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
9、程度 为研究、优化新的电镀技术提供条件CVS机 工作曲线2019/7/1 22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2019/7/1 23保养过程（ 1）清洁飞巴保 养阳极2019/7/1 24保养过程（ 2 ）擦亮 V座清洁水缸2019/7/1 25保养过程（ 3 ）2019/7/1 26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
10、等缺陷镀铜质量三保证 :电镀均匀性深镀能力电镀效率2019/7/1 27一、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2019/7/1 28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 :CoV12%）板面厚度极差： 10um（镀厚 25um）匀均 性公差百分比： 如 20%2019/7/1 29二、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2019/7/1 30
