PCB电镀铜培训教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电镀铜培训教材,1,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,Cu,2+,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,铜的特性 铜,元素符号Cu,原子量63.5,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,电镀铜工艺的功能电镀铜工艺3,电镀示意图,4,电镀示意图4,硫酸盐酸性镀铜的机理,电极反应,阴极：,Cu,2+,+2e-Cu,副反应,Cu,2+,+e-Cu,Cu+e-Cu,阳极：,Cu-2e-Cu,2+,Cu-e-Cu,+,2Cu,+,+1/2O,2,+2H,+,-2Cu,2+,+H2O,副反应,2Cu,+,+2 H2O-2CuOH+2H,+,Cu2O+H2O,2Cu,+,-Cu,2+,+Cu,5,硫酸盐酸性镀铜的机理电极反应 5,酸性镀铜液各成分及特性简介,酸性镀铜液成分,硫酸铜（,CuSO,4,.5H,2,O),硫酸,(H,2,SO,4,),氯离子（,Cl,-,）,电镀添加剂,6,酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液成分6,酸性镀铜液各成分功能,CuSO,4,.5H,2,O,：主要作用是提供电镀所需,Cu,2,及提高导电能力。,H,2,SO,4,：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,酸性镀铜液各成分功能CuSO4.5H2O：主要作用是提供,酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响,CuSO,4,.5H,2,O,：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。,H,2,SO,4,：浓度太低，溶液导电性差，镀液分,散能力差。浓度太高，降低,Cu,2,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,酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响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,操作条件对酸性镀铜效果的影响电流密度10,操作条件对酸性镀铜效果的影响,空气搅拌,无油压缩空气流量,0.3-0.8m,3,/min.m2,打气管距槽底,3,8cm,，气孔直径,2 mm,孔间距,80,130mm,。孔中心线与垂直方向成,45,角。,过滤,PP,滤芯、,1,5,m,过滤精度、流量,2,6,次循环,/,小时,阳极,磷铜阳极、含磷,0.04-0.065%,11,操作条件对酸性镀铜效果的影响空气搅拌11,磷铜阳极的特色,通电后磷铜表面形成一层黑色,(,或棕黑,),的薄膜,黑,色,(,或棕黑色,),薄膜为,Cu,3,P,又称磷铜阳极膜,磷铜阳极膜的作用,阳极膜本身对,(Cu,+,-eCu,2+,),反应有催化、加速,作用，从而减少,Cu,+,的积累。,阳极膜形成后能抑制,Cu,+,的继续产生,阳极膜具有金属导电性,磷铜较纯铜阳极化小,(1A/dm2 P0.04-0.065%,磷铜的阳极化,比无氧铜低,50mv-80mv),不会导致阳极钝化。,阳极膜会使微小晶粒从阳极脱落的现象大大减少,阳极膜在一定程度上阻止了铜阳极的过快溶解,12,磷铜阳极的特色12,电镀铜阳极表面积估算方法,圆形钛篮阳极表面积估算方法,:,F,dlf/2,F,=3.14 d=,钛篮直径,l=,钛篮长度,f=,系数,方形钛篮铜阳极表面积估算方法,1.33lwf,l=,钛篮长度,w=,钛篮宽度,f=,系数,f,与铜球直径有关,:,直径,=12mm f=2.2,直径,=15mm f=2.0,直径,=25mm f=1.7,直径,=28mm f=1.6,直径,=38mm f=1.2,13,电镀铜阳极表面积估算方法圆形钛篮阳极表面积估算方法:13,磷铜阳极材料要求规格,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,影响阳极溶解的因素,阳极面积,(,即阳极电流密度控制在,0.5ASD-1.5ASD,之间,),阳,极袋,(,聚丙烯,),阳极及阳极袋的清洗方法和频率,14,磷铜阳极材料要求规格14,添加剂对电镀铜工艺的影响,载体,-,吸附到所有受镀表面,增加表面 阻抗,从而改变分,布不良情况,.,抑制沉积速率,整平剂,-,选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率,光亮剂,-,选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶,化分布不良情况,.,提高沉积速率,氯离子,-,增强添加剂的吸附,各添加剂相互制约地起作用,.,15,添加剂对电镀铜工艺的影响载体-15,电镀层的光亮度,载体,(c)/,光亮剂,(b),的机理,16,载体,(c),快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积,光亮剂,(b),吸附于低电流密度区并提高沉积速率,.,载体,(c),和光亮剂,(b),的交互作用导致产生均匀的表面光亮度,电镀层的光亮度 载体(c)/光亮剂(b)的机理16,电镀的整平性能,光亮剂,(b),载体,(c),整平剂,(l),的机理,17,电镀的整平性能光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理,镀铜添加剂的作用,载体抑制沉积而光亮剂加速沉积,整平剂抑制凸出区域的沉积,整平剂扩展了光亮剂的控制范围,18,镀铜添加剂的作用 载体抑制沉积而光亮剂加速沉积18,电镀铜镀层厚度估算方法,电镀铜镀层厚度估算方法,(mil),=0.0087*,电镀阴极电流密度,(ASD)X,电镀时间,(,分钟,),1 mil =25.4 m,19,电镀铜镀层厚度估算方法电镀铜镀层厚度估算方法(mil)19,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法,20,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法20,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法,21,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法21,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法,22,电镀铜板面镀层厚度分布评价标准,:,整缸板,CoV 12%,为合格,.,电镀铜板面镀层厚度分布评估方法22,电镀铜溶液的分散能力,(Throwing Power),电镀铜溶液,电镀铜溶液的电导率,硫酸的浓度,温度,硫酸铜浓度,添加剂,板厚度,(L),孔径,(d),纵横比,：（,板厚,inch,）,/,（,孔径,inch,）,搅拌,:,提高电流密度表面分布也受分散能力影响,.,23,电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)23,电镀铜溶液的分散能力,(Throwing Power),24,电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)24,电镀铜溶液的分散能力,(Throwing Power),Throwing Power,25,电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)Thro,电镀铜溶液的控制,分析项目,硫酸铜浓度,硫酸浓度,氯离子浓度,槽液温度,用,CVS,分析添加剂浓度,镀层的物理特性,(,延展性,/,抗张强度,),上述项目须定期分析,并维持在最佳范围内生产,26,电镀铜溶液的控制分析项目26,电镀铜溶液的控制,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),参数,电流,:2A,时间,:10,分钟,搅拌,:,空气搅拌,温度,:,室温,27,电镀铜溶液的控制赫尔槽试验(Hull Cell Test),电镀铜溶液的控制,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),高电流密度区烧焦,中高电流密度区无光泽,酸铜光泽剂含量非常低,改正方法,:,添加,0.2-0.3ml/l,的酸铜光泽剂,HULL CELL,图样如下页图,28,电镀铜溶液的控制赫尔槽试验(Hull Cell Test),赫尔槽试验,(Hull Cell Test),29,赫尔槽试验(Hull Cell Test)29,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),仅高电流密度区烧焦,试片的其它区域仍然正常,仅酸铜光泽剂低,改正方法,:,添加,0.10.2 ml/l,酸铜光泽剂,HULL CELL,图样如下页图,30,赫尔槽试验(Hull Cell Test),赫尔槽试验,(Hull Cell Test),31,赫尔槽试验(Hull Cell Test)31,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),赫尔槽试验,(Hull Cell Test),高电流密度区呈不适当氯离子含量条纹沉,积,整个试片光亮度降低,.,改正方法,:,分析氯离子含量,如有需要请作调,整,.,HULL CELL,图样如下页图,32,赫尔槽试验(Hull Cell Test)赫尔槽试验(H,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),33,赫尔槽试验(Hull Cell Test)33,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),赫尔槽试验,(Hull Cell Test),严重污染,改正方法,:,添加平整剂对抑制此现象可能有,帮助,.,溶液必须安排作活性炭处理,HULL CELL,图样如下页图,34,赫尔槽试验(Hull Cell Test)赫尔槽试验(H,赫尔槽试验,(Hull Cell Test),35,赫尔槽试验(Hull Cell Test)35,电镀液维护,电镀液维护,电镀液会发生成分变化,(,变质,),的。为了调整、恢复原状，,需要补充药品。如果有杂质的沉积，就要除掉杂质,(,再生,),，到,了不能使用时就要全量或者部分报废，更换新镀液。,镀液的再生采用,:,(1),活性碳处理；,(2),弱电解,(,拖缸,),处理等。,补充药品方法有,:,(1),分析补充；,(2),定量补充两种。,36,电镀液维护电镀液维护 电镀液会发生成分变化(变质)的,电镀槽液的维护,37,电