PCB電鍍銅培訓(xùn)課件

1、電鍍銅培訓(xùn)教材1第1頁，共46頁。銅的特性 銅,元素符號(hào)Cu,原子量63.5,密度8.94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,能夠與其它金屬鍍層形成良 好的金屬-金屬間鍵合,從而獲得鍍層間的良好結(jié)合力。2第2頁，共46頁。電鍍銅工藝的功能電鍍銅工藝 通過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. 。 3第3頁，共46頁。電鍍示意圖4第4頁，共46頁。硫酸鹽酸性鍍銅的機(jī)理電極反應(yīng) 陰極： Cu2+ +2e-Cu 副反應(yīng) Cu2+ + e-Cu Cu+ + e-Cu 陽極： Cu -2e - C

2、u2+ Cu - e - Cu+2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ -2Cu2+ + H2O副反應(yīng) 2Cu+ + 2 H2O -2CuOH + 2H+ Cu2O + H2O 2Cu+- - Cu2+ + Cu5第5頁，共46頁。酸性鍍銅液各成分及特性簡介酸性鍍銅液成分 硫酸銅（CuSO4.5H2O) 硫酸 (H2SO4) 氯離子（Cl-） 電鍍添加劑6第6頁，共46頁。酸性鍍銅液各成分功能CuSO4.5H2O：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。Cl-： 主要作用是幫助陽極溶解，協(xié)助 改善銅的析出，結(jié)晶。添加劑： 主

3、要作用是改善均鍍和深鍍性能， 改善鍍層結(jié)晶細(xì)密性。7第7頁，共46頁。酸性鍍銅液中各成分含量對(duì)電鍍效果的影響 CuSO4.5H2O ：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)致陽極鈍化，鍍層失去光澤 添加劑 ：（后面專題介紹）8第8頁，共46頁。操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響溫度 溫度升高，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

4、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。9第9頁，共46頁。操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響電流密度 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。攪拌 陰極移動(dòng)：陰極移動(dòng)是通過陰極桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)工件的移動(dòng)。移動(dòng)方向與陽極成一定角度。陰極移動(dòng)振幅5075mm，移動(dòng)頻率1015次/分10第10頁，共46頁。操作條件對(duì)酸性鍍銅效果的影響空氣攪拌 無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2打氣管距槽底38cm，

5、氣孔直徑2 mm孔間距80130mm?？字行木€與垂直方向成45角。過濾 PP濾芯、15m過濾精度、流量26次循環(huán)/小時(shí) 陽極 磷銅陽極、含磷0.04-0.065%11第11頁，共46頁。磷銅陽極的特色 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又稱磷銅陽極膜磷銅陽極膜的作用 陽極膜本身對(duì)(Cu+-eCu2+)反應(yīng)有催化、加速作用，從而減少Cu+的積累。 陽極膜形成后能抑制Cu+的繼續(xù)產(chǎn)生 陽極膜具有金屬導(dǎo)電性 磷銅較純銅陽極化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅的陽極化比無氧銅低50mv-80mv)不會(huì)導(dǎo)致陽極鈍化。 陽極膜會(huì)使微小晶粒從陽極脫落的現(xiàn)象大

6、大減少 陽極膜在一定程度上阻止了銅陽極的過快溶解12第12頁，共46頁。電鍍銅陽極表面積估算方法圓形鈦籃陽極表面積估算方法:Fdlf /2 F=3.14 d=鈦籃直徑 l=鈦籃長度 f=系數(shù) 方形鈦籃銅陽極表面積估算方法 1.33lwf l=鈦籃長度 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=1.213第13頁，共46頁。磷銅陽極材料要求規(guī)格主成份 Cu : 99.9% min P : 0.04-0.065%雜質(zhì) Fe : 0.003%max S : 0.003

7、%max Pb : 0.002%max Sb : 0.002%max Ni : 0.002%max As : 0.001%max影響陽極溶解的因素 陽極面積(即陽極電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)陽極袋(聚丙烯) 陽極及陽極袋的清洗方法和頻率14第14頁，共46頁。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光亮劑 - 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,各添加劑相互制約地起作用.15第15頁，共46頁。

8、電鍍層的光亮度 載體 (c) /光亮劑 (b)的機(jī)理16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第16頁，共46頁。電鍍的整平性能光亮劑(b),載體(c),整平劑(l)的機(jī)理17第17頁，共46頁。鍍銅添加劑的作用 載體抑制沉積而光亮劑加速沉積 整平劑抑制凸出區(qū)域的沉積 整平劑擴(kuò)展了光亮劑的控制范圍18第18頁，共46頁。電鍍銅鍍層厚度估算方法電鍍銅鍍層厚度估算方法(mil)= 0.0087*電鍍陰極電流密度(ASD) X 電鍍時(shí)間(分鐘) 1 mil = 25.4 m19第19

9、頁，共46頁。電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法20第20頁，共46頁。電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法21第21頁，共46頁。電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)估方法22電鍍銅板面鍍層厚度分布評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn): 整缸板 CoV 12% 為合格.第22頁，共46頁。電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)電鍍銅溶液 電鍍銅溶液的電導(dǎo)率 硫酸的濃度 溫度 硫酸銅濃度 添加劑 板厚度(L),孔徑(d) 縱橫比 ：（板厚 inch） /（孔徑 inch）攪拌: 提高電流密度表面分布也受分散能力影響.23第23頁，共46頁。電鍍銅溶液的分散能力(Throwing Power)24第24頁，共46頁。電鍍銅溶液的分

10、散能力(Throwing Power)Throwing Power25第25頁，共46頁。電鍍銅溶液的控制分析項(xiàng)目 硫酸銅濃度 硫酸濃度 氯離子濃度 槽液溫度 用CVS分析添加劑濃度 鍍層的物理特性(延展性/抗張強(qiáng)度)上述項(xiàng)目須定期分析,并維持在最佳范圍內(nèi)生產(chǎn)26第26頁，共46頁。電鍍銅溶液的控制赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test)參數(shù) 電流: 2A 時(shí)間: 10分鐘 攪拌: 空氣攪拌 溫度: 室溫27第27頁，共46頁。電鍍銅溶液的控制赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test) 高電流密度區(qū)燒焦,中高電流密度區(qū)無光澤酸銅光澤劑含量非常低 改正方法:添加0.2-0.3ml/l 的酸銅光

11、澤劑 HULL CELL 圖樣如下頁圖28第28頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)29第29頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test) 僅高電流密度區(qū)燒焦,試片的其它區(qū)域仍然正常,僅酸銅光澤劑低 改正方法:添加 0.10.2 ml/l酸銅光澤劑 HULL CELL 圖樣如下頁圖30第30頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)31第31頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test) 高電流密度區(qū)呈不適當(dāng)氯離子含量條紋沉積,整個(gè)試片光亮度降低. 改正方法:分析氯離子含量,如有需要請(qǐng)作調(diào)

12、整. HULL CELL 圖樣如下頁圖32第32頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)33第33頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)赫爾槽試驗(yàn)(Hull Cell Test) 嚴(yán)重污染 改正方法:添加平整劑對(duì)抑制此現(xiàn)象可能有幫助. 溶液必須安排作活性炭處理 HULL CELL 圖樣如下頁圖34第34頁，共46頁。赫爾槽試驗(yàn) (Hull Cell Test)35第35頁，共46頁。電鍍液維護(hù)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。

13、 鍍液的再生采用: (1)活性碳處理； (2)弱電解(拖缸)處理等。 補(bǔ)充藥品方法有: (1) 分析補(bǔ)充； (2)定量補(bǔ)充兩種。36第36頁，共46頁。電鍍槽液的維護(hù)37第37頁，共46頁。問題1. 板子正反兩面鍍層厚度不均可 能 原 因1.板子兩面的電鍍面積不一致，尤其當(dāng)一面是接地層面而另一面是線路面時(shí) 以正反排板方式將板子兩面的待鍍面積 加以調(diào)整或適當(dāng)增加DUMMY PAD.2. 可能是某一邊陽極之線纜系統(tǒng)導(dǎo)電不良所致 檢查及改善38第38頁，共46頁。問題2. 鍍層過薄可 能 原 因1. 電鍍過程中，電流或時(shí)間不足 確認(rèn)板子面積以決定總電流的大小，并確認(rèn)電流密度及時(shí)間之無誤。2 .板子與

14、掛架或掛架與陰極桿的接觸導(dǎo)電不良 檢查整流器，板子等所有的電路接點(diǎn)。39第39頁，共46頁。問題3. 全板面鍍銅之厚度分布不均可 能 原 因1 陽極籃與陰極板面的相對(duì)位置不當(dāng) 以非破壞性的厚度量測法詳細(xì)了解其全面厚度之差異。 根據(jù)鍍層厚度量測的結(jié)果重新安排陽極 的位置。2 陽極接點(diǎn)導(dǎo)電不良 使用鉗形表定期檢查每一支陽極與陽極桿是否接觸良好。 清潔所有接點(diǎn)，并確保陽極桿所有接點(diǎn)的電位降落(Voltage Drop)都要相同。3 鍍液中硫酸濃度不足，導(dǎo)電不良.檢查硫酸濃度并調(diào)整至最佳值40第40頁，共46頁。問題4. 鍍銅層燒焦1 電流密度過高或電鍍面積不均勻，導(dǎo)致板面上局部電流密度超過局限電流

15、降低所用之電流 在高電流密度區(qū)增加輔助陰極板，以吸收多余的電流 2 鍍液攪拌不當(dāng)或板架往復(fù)攪拌不足 利用循環(huán)過濾及低壓空氣進(jìn)行攪拌 配合陰極桿往復(fù)擺動(dòng)(與板面垂直)攪拌 檢查陰極之間的距離，在電流密度為30ASF 的情況下，其距離至少應(yīng)為15公分。 3 在操作電流密度下的銅離子濃度過低 維持銅離子的應(yīng)有濃度或降低電流密度4 硫酸濃度過高 稀釋槽液維持一定的酸濃度5 槽液溫度過低 冬天須加熱槽液，最佳的操作溫度通常介于22-26之間。41第41頁，共46頁。問題5. 鍍銅層燒焦6 各添加劑含量已失去平衡 添加適用于高CD之添加劑，以減少燒焦 添加適用于低電流密度這之添加劑，以減少 板面燒焦(線路

16、) 在正式添加大槽前應(yīng)先于小槽內(nèi)試驗(yàn)添加劑 的性能。7 陽極過長或數(shù)量過多 陽極長度應(yīng)比板架略短2-3英寸 將陽極袋綁緊 自槽液中移走部分陽極棒 陽極對(duì)陰極的面積比不應(yīng)該超過2：18 槽液攪拌太弱加強(qiáng)攪拌42第42頁，共46頁。問題6. 鍍銅層出現(xiàn)凹點(diǎn)1 鍍銅槽中空氣攪拌不足或不均勻增加空氣攪拌并確保均勻分布2 槽液遭到油漬污染 進(jìn)行活性炭處理及過濾，確認(rèn)污染來源并加以杜絕3過濾不當(dāng)持續(xù)過濾槽液以去除任何可能的污染物。4 鍍槽內(nèi)特定位置出現(xiàn)微小氣泡可能是過濾泵有空氣殘存，設(shè)法改善43第43頁，共46頁。問題7. 添加劑未能發(fā)揮應(yīng)有功用1 陽極產(chǎn)生極化現(xiàn)象- 整流器通常會(huì)出現(xiàn)電壓升高與電流下降現(xiàn)象 調(diào)整陽，陰極面積比為2：1(2) 檢查槽液溫度是否太高(3) 調(diào)整好各種參數(shù)后，再將陽極取出徹底洗凈，然后進(jìn)行假鍍，以使重新建立一