电镀铜

电镀铜一、电镀的简单原理电镀指借助外界直流电的作用，在溶液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。阳极：Cu-2e-=Cu2+阴极：Cu2++2e-=Cu1、法拉第定律定律：在镀液进行电镀时（电解）阴极上所“附积”的金属重量与所通过的电量成正比。例：库仑=安培*秒1库仑的电量在100%的阳极效率下可以镀出0.3294mg的纯铜，那么每1安培小时可以镀出1.186g的纯铜。2、阴极膜定义：电镀进行时越接近被镀物表面时其金属离子浓度愈低，现以其浓度下降1%处起直到被镀物表面为止的一薄层液膜称之为“阴极膜”。此膜因被镀物外形而厚薄不同，凸起处较薄，及高电流区；凹处较厚，及低电流区。3、镀液的电阻RT（总电阻）=R1（外层及接点）+R2（大液体）+R3（阴极膜）电路板在进行量产时待镀面积大时需要上百安培电流，为了得到良好的镀层电压多控制在5伏以下，按A=V/R看来，其总电阻必须控制很小，要保持外路及接点的低R1，加热镀液降低R2，搅拌镀液降低R3。否则电压太高会造成水被电解，影响电镀品质。二、电镀设备产能一览表三、镀铜的流程酸性清洁（5±1min）溢流水洗（90±30sec）溢流水洗（90±30sec）微蚀（10±2sec）溢流水洗（90±30sec）溢流水洗（90±30sec）酸浸（50±10sec）镀铜水洗（90±30sec）烘干四、各槽的作用1、酸性清洁①目的与作用：除去线路铜面上的氧化物，油墨残膜余胶，保证一次铜与图形电镀铜或镍之间的结合力②记住此处使用酸性除油剂，为何不是用碱性除油剂且碱性除油剂除油效果较酸性除油剂更好？主要因为图形油墨不耐碱，会损坏图形线路，故图形电镀前只能使用酸性除油剂。③生产时只需控制除油剂浓度和时间即可，除油剂浓度在7%左右，时间保证在5分钟，时间稍长不会有不良影响；槽液使用更换也是按照15平米/升工作液，补充添加按照100平米0.5—0.8L；2、微蚀①目的与作用：清洁粗化线路铜面，确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力②微蚀剂多采用过硫酸钠，粗化速率稳定均匀，水洗性较好，过硫酸钠浓度一般控制在7.5克/升左右，时间控制在10秒左右，药品添加按100平米1-2公斤；铜含量控制在20克/升以下；其他维护换缸均同沉铜微蚀。3、酸浸①作用与目的：除去板面氧化物，活化板面，一般浓度在5%，有的保持在10%左右，主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定；②酸浸时间不宜太长，防止板面钝化；在使用一段时间后，酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换，防止污染电镀铜缸和板件表面；③此处应使用C.P级硫酸；五、镀铜生产的要件1、硫酸铜（CuSO4）是镀液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，是镀铜层的主要来源。2、硫酸在镀液中能电离出大量H+，它能显著降低镀液电阻，增加溶液的导电性，能防止硫酸铜水解成氧化亚铜，提高硫酸含量能提高镀液的分散能力，改善镀层均匀性。但含量太高，会使镀层脆性增加，含量太低，会使镀层粗糙，阳极钝化。3、氯离子它与光泽剂共同作用，使镀层光亮。Cl-也使阳极正常溶解，但如果超倍误加时，会使阳极钝化，出现白色沉淀。4、阳极（磷铜球）阳极中含磷，能在阳极表面形成一层黑色保护膜，能控制铜的溶解速度，使阳、阴极电流效率接近，不会形成Cu+，基本不会产生阳极泥，定期清洗阳极，可以保证阳极膜的适当厚度，能控制阳极质量。阳极泥增多会使镀层粗糙。5、阳极袋为收集阳极溶解过程中产生的细铜屑，确保镀液清洁，应在阳极外面套上用聚丙烯或丙伦布做的阳极袋，新袋使用前要脱浆，阳极袋应常过滤更换，更换下的滤布袋经清水漂洗后，应先用H2SO4-H2O2粗化溶液溶解掉吸附的铜粉，然后再作水漂洗-浸碱（5%）-水漂洗-浸酸（5%）处理。6、钛篮球状磷铜球装在钛蓝里最好，一是同重量时它的表面积最大，二是通过添加磷铜球可维持阳极面积的稳定性，不会在使用中出现上大下小的现象。六、镀铜的注意点1、阳极与阴极阳极比阴极短7-8cm，可以防止电力线分布不均产生边缘烧焦，阳极与阴极间的距离一般要求至少15~20cm，阳极比阴极窄10cm，阳极面积与阴极面积之比为1.5~2：1。2、电流密度电流密度太高，由于电流边缘效应，使均镀能力下降，外观粗糙；电流密度太低，镀层不亮，生产效率低，电镀时板子双面分别用两个电位器调节控制，可以解决两面图形不同造成电流分布不均匀问题。电流安培数=长（分米）*宽（分米）*2*电流密度*块数。3、空气搅拌空气搅拌可以降低铜离子浓度极化，提高允许阴极电流密度，以增加阴极极化，利于得到结晶细致的镀层，空气搅拌可以使溶液中Cu+氧化成Cu2+，消除Cu+的干扰。4、阴极移动（摇摆）+空气搅拌+连续过滤不但搅拌力度大，还能不断净化镀液，可消除针孔气泡、节瘤等，使镀层质量更好。七、镀铜及设备参数控制1、酸性清洁槽酸性清洁剂：6-8%温度：RT每周换槽2、微蚀槽SPS：5-10g/l硫酸：2.5-3.5%温度：RT每周换槽3、酸浸槽硫酸：5-10%温度：RT每周换槽4、铜槽硫酸铜：60-80g/L硫酸：180-220g/L氯离子：40-80ppm光泽剂：8-12ml/L温度：22-28oC5、设备参数控制八、挂架的设计要点及对电镀品质的影响1、设计要点：（1）要有优良的导电性能（2）便于员工进行操作，既保证镀铜的均匀性，又能保证产量，一般挂架设计夹点6个，小排版每挂2PNL，大排版每挂1PNL。（3）适宜夹软板，可以根据板面大小调节宽度。（4）不易损坏，易于维护。（5）挂架的电阻越小越好。软板目前使用的为白挂架，该挂架材质是不锈钢，导电优良，引用加拿大技术生产，在国内同行处于领先水平。2、挂架设计不良对电镀品质的影响（1）挂架导电不良会造成电镀不均匀（2）挂架电阻过大，会使槽电压升高，降低阳极电镀效率，影响镀铜品质。3、操作要求（1）上下板轻拿轻放，小心擦花（2）上板时戴PVC手套或乳胶手套，手套要专用不能拿去做保养其它事项，同时要保持手套清洁（3）保证板子挂点及夹点螺丝拧紧（4）保证架上的板子处于垂直位置（5）保证导电位置良好（6）上下板及烘板需对角水平持取板子。九、镀铜常见缺陷原因及对策缺陷可能原因对策镀层粗糙1、镀液添加剂失调2、镀液太脏3、Cl-含量太少4、电流过大5、有机物过多1、哈氏片调整光泽剂含量2、更换滤芯3、分析调整Cl-含量4、降低电流密度5、活性炭处理缺陷可能原因对策镀层烧焦1、铜含量过低2、硫酸含量过低3、阳极电流过大4、液温太低5、光泽剂失调6、搅拌太小1、补充硫酸铜到规定值2、稀释镀液，降低酸含量3、降低电流密度4、提高镀液温度5、哈氏片调整6、增加打气量缺陷可能原因对策孔破1、黑影附着不良2、干膜塞孔3、对位孔偏4、钻孔不良5、层压爆板6、镀铜孔内气泡1、检查黑影线操作参数2、尽量采用热辊压膜3、改善对位制程4、改善钻孔制程5、检查层压6、检查打气及循环并震荡阴极1、黑影附着不良2、干膜塞孔3、对位偏4、钻孔不良5、爆板6、孔内气泡十、保养规范1、磷铜球添加方法具体操作为:磷铜球先浸入10%的过氧化氢及2%的硫酸溶液中作表面粗化处理30分钟，用纯水清洗磷铜球，保证将双氧水清洗干净，再浸入1%的硫酸溶液中作酸浸处理30min后添加到钛篮中。同时铜槽内上波浪板按0.5ASD-1ASD做弱电解4小时，处理结束后做哈氏槽补加光泽剂,并通知实验室分析槽液。2、换、洗槽规范1、打开排放阀门，将原药液槽排放掉2、用RO水冲洗槽壁及槽底3、关闭排放阀门，放RO水至液位高度，加入液碱（3%）后浸泡30min4、打开排放阀门，排掉碱液5、用RO水冲洗槽壁及槽底6、关闭排放阀门，放RO水至液位高度，加入硫酸（3%）后浸泡30min7、打开排放阀门，排掉酸液8、用RO水冲洗槽壁及槽底9、按SOP规范配槽3、滤芯更换滤芯更换周期为每周一次。具体操作为:滤芯先浸入60℃的热水中浸泡一小时后换入过滤泵中。4、活性炭处理镀铜槽活性炭处理周期为20天一次。具体操作为:将过滤器中滤心取出,换上活性炭滤心,打开过滤泵,过滤四小时,同时铜槽内上波浪板按0.5ASD做弱电解.处理结束后做哈氏槽补加光泽剂,并叫实验室分析槽液。5、3个月处理规范1、取出阳极，将阳极倒出，清洗阳极表面阳极膜，然后放在桶内，用微蚀剂粗化铜角表面至均匀粉红色即可，水洗冲干后，装入钛篮内，浸入3%酸槽内备用2、将阳极钛篮和阳极袋放入10%碱液浸泡6—8小时，水洗冲干，再用5%稀硫酸浸泡，水洗冲干后备用；3、将槽液转移到备用槽内4、清理槽底的磷铜球等杂物5、用RO水清洗槽壁干净后，抽回槽液6、在过滤机内装入活性炭滤芯处理4小时7、同时放入阳极，挂入波浪板，按0.2—0.5ASD电流密度电解4小时8、换上浸泡好的新滤芯，打开循环及打气9、经化验分析，调整槽中的硫酸，硫酸铜，氯离子含量至正常操作范围内；根据霍尔槽试验结果补充光剂；10、待波浪板板面颜色均匀后，即可停止电解，然后按1-1.5ASD的电流密度进行电解生膜处理1-2小时，待阳极上生成一层均匀致密附着力良好的黑色磷膜即可；11、试镀OK.即可；6、注意点酸铜槽若停槽多日，应将阳极取出。因为阳极会发生自溶现象，使硫酸铜含量增加。铜一般是不溶解在2摩尔当量浓度的硫酸中，但是在空气搅拌的情况下会发生如下反应：2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2OCu2+/Cu和O2+4H+/H2O电对的标准电极电位分别为0.34v和1.23v，显然上述反应可以进行，特别是在空气搅拌的情况下。十一、镀铜控制参数1、整板电镀0.8-1.2mil2、图形电镀0.6-0.8mil每LOT做8PNLS切片检查厚度及孔铜情况，确认OK后方可量产。谢谢各位！！！