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1、图形电镀教材图形电镀教材第1页，共33页，编辑于2022年，星期五目录目录 I.课程目标课程目标 II.定定 义义 III.内内 容容IV.应应 用用第2页，共33页，编辑于2022年，星期五I.课程目标课程目标1.完成学员对完成学员对 Pattern Plating 工序从最初接触到加深认识的过程工序从最初接触到加深认识的过程;2.侧重理论方面使学员对侧重理论方面使学员对 Pattern Plating 工序有一个理性认识工序有一个理性认识;3.使学员了解使学员了解 Pattern Plating 工序在实际中的发展和应用工序在实际中的发展和应用;4.初步掌握初步掌握 Pattern Pla
2、ting 工序的异常情况的处理方法工序的异常情况的处理方法.第3页，共33页，编辑于2022年，星期五II.Pattern Plating（图形电镀）的定义：（图形电镀）的定义：-在在PCB（Printed Circuit Board）的制作过程中，）的制作过程中，将合格的，已完成干菲林图形转移工序的板料，用酸铜将合格的，已完成干菲林图形转移工序的板料，用酸铜电镀的方法使线路铜和孔壁铜加厚到可以满足客户要求电镀的方法使线路铜和孔壁铜加厚到可以满足客户要求的和度，并且以镀锡层来作为下工序蚀刻的保护层的和度，并且以镀锡层来作为下工序蚀刻的保护层.第4页，共33页，编辑于2022年，星期五Patte
3、rn Plating 工序生产线流程（其中水洗没有标出）工序生产线流程（其中水洗没有标出）上板上板 图形清洗图形清洗 微蚀微蚀 预浸预浸 酸铜电镀酸铜电镀 褪蚀褪蚀 下板下板 烘干烘干 电镀锡电镀锡 预浸预浸III、内容：、内容：第5页，共33页，编辑于2022年，星期五公司运作程序(COP)3.1.1 图形清洗图形清洗 3.1.1.1 酸性药水酸性药水:LP-200 和和 H2SO4的混合液的混合液 3.1.1.2 目的目的:去除去除 1.手指印手指印 2.氧化物氧化物 3.干膜碎干膜碎 4.油油 污污3.1.1.3 作用作用:1.使电镀层结合紧密使电镀层结合紧密 2.避免带入污染走进后面的
4、缸体避免带入污染走进后面的缸体.第6页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.2 微蚀（粗化）微蚀（粗化）3.1.2.1 药水类型药水类型:1.过硫酸钠过硫酸钠 2.硫酸硫酸3.1.2.2 目的目的:1.清除露铜面的氧化物清除露铜面的氧化物 2.粗化露铜面粗化露铜面.3.1.2.3 作用作用:使上下两层铜面结合紧密使上下两层铜面结合紧密,避免甩铜避免甩铜.第7页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.3 硫酸预浸硫酸预浸3.1.3.1 药水药水:硫酸硫酸3.1.3.2 目的及作用目的及作用:1.去除露铜面上残存的微量氧化物去除露铜面上残存的微量氧化物;2.避免板上的露铜面氧化避免板上的
5、露铜面氧化;3.使制板在硫酸溶液中预先浸润使制板在硫酸溶液中预先浸润,为下一步酸铜电镀作好准备为下一步酸铜电镀作好准备.第8页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4 酸铜电镀酸铜电镀3.1.4.1 电镀铜机理电镀铜机理3.1.4.2 目的及作用目的及作用:加厚铜层加厚铜层,使之达到客户的要求使之达到客户的要求3.1.4.3 物料物料:1.硫酸铜（硫酸铜（CuSO4）2.硫酸（硫酸（H2SO4）3.铜球铜球 4.铜光亮剂铜光亮剂 5.氯离子（氯离子（Cl-)第9页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.1 电镀铜机理：电镀铜机理：电镀铜的溶液中主要是硫酸铜电镀铜的溶液中主要是硫酸
6、铜(CuSO4)和硫酸和硫酸(H2SO4),在直流在直流 电压的作用下电压的作用下,在阴极和阳极上分别发生如下反应在阴极和阳极上分别发生如下反应:阴极阴极:铜离子被还原铜离子被还原,正常情况下电流效率可达正常情况下电流效率可达98%Cu2+2e=Cu 有时溶液中会有一些有时溶液中会有一些Cu+,于是会有以下反应：于是会有以下反应：Cu+e=Cu 有很少情况下会发生不完全还原反应：有很少情况下会发生不完全还原反应：Cu2+e=Cu+由于由于Cu2+的还原电位比的还原电位比H+的还原电位正的多，故一般不会有的还原电位正的多，故一般不会有H2析出析出.第10页，共33页，编辑于2022年，星期五阳极
7、：阳极反应是溶液中阳极：阳极反应是溶液中 Cu2+的来源：的来源：Cu-2e=Cu2+在极少的情况下，阳极也会发生如下的反应：在极少的情况下，阳极也会发生如下的反应：Cu-e=Cu+溶液中的溶液中的Cu+在足够量硫酸的情况下，可能会被空气中的在足够量硫酸的情况下，可能会被空气中的 氧气氧化成氧气氧化成Cu2+:4Cu+0.5O2+4H+=4Cu2+2H2O第11页，共33页，编辑于2022年，星期五当溶液中的酸度不足时，会水解形成，形成所谓的当溶液中的酸度不足时，会水解形成，形成所谓的“铜粉铜粉”：2Cu+2H2O=2Cu(OH)2+2H+2Cu+2H2O=Cu2O+H2O注意：氧化亚铜的出现
8、会使镀层粗糙或成海绵状，因而在电镀过程中注意：氧化亚铜的出现会使镀层粗糙或成海绵状，因而在电镀过程中 要尽量避免一价铜的出现要尽量避免一价铜的出现.第12页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.3.1硫酸铜（硫酸铜（CuSO4）-硫酸铜是镀液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极硫酸铜是镀液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极 上获得电子沉积成铜镀层，硫酸铜的浓度一般控制在上获得电子沉积成铜镀层，硫酸铜的浓度一般控制在60100克克/升，提升，提 高硫酸铜的浓度可以提高允许的电流密度，避免高电流区高硫酸铜的浓度可以提高允许的电流密度，避免高电流区 烧焦；但烧焦；
9、但 是，硫酸铜（是，硫酸铜（CuSO4)浓度过高，会降低镀液的分散能力。浓度过高，会降低镀液的分散能力。第13页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.3.2硫酸（硫酸（H2SO4）硫酸的主要作用是增加溶液的导电性硫酸的主要作用是增加溶液的导电性.硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响:1.若硫酸的浓度太低，镀液的分散能力下降；若硫酸的浓度太低，镀液的分散能力下降；2.若硫酸的浓度过高，虽然镀液的分散能力较好，若硫酸的浓度过高，虽然镀液的分散能力较好，但是，镀层的延展性会降低但是，镀层的延展性会降低.第14页，共33页，编辑
10、于2022年，星期五3.1.4.3.3 铜球阳极铜球阳极 -磷铜阳极磷铜阳极 为什么要使用磷铜阳极？因为使用磷铜阳极时，为什么要使用磷铜阳极？因为使用磷铜阳极时，1.阳极在镀液中溶解速度较慢（形成黑色的阳极膜），使其阳极电流阳极在镀液中溶解速度较慢（形成黑色的阳极膜），使其阳极电流 效率接近阴极电流效率；效率接近阴极电流效率；2.可以避免大量的可以避免大量的Cu+进入溶液，形成铜粉或进入溶液，形成铜粉或Cu2O，而导致镀层粗糙，而导致镀层粗糙，产生节瘤；产生节瘤；3.避免生成大量的阳极泥避免生成大量的阳极泥 所以，使用的铜球阳极必须为磷铜阳极。但是，磷铜中的含磷量要有所以，使用的铜球阳极必须为
11、磷铜阳极。但是，磷铜中的含磷量要有 一定值，若含磷量过高，会导致阳极膜过厚，阳极屏蔽性钝化，使溶液中的铜离子减一定值，若含磷量过高，会导致阳极膜过厚，阳极屏蔽性钝化，使溶液中的铜离子减少。少。第15页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.3.4 铜光亮剂铜光亮剂 1.任何硫酸盐镀铜液，如果没有添加剂，都不能镀出满意的镀层；任何硫酸盐镀铜液，如果没有添加剂，都不能镀出满意的镀层；2.添加剂所包含的整平剂能强烈地吸附在微观的凸起部位，从而对添加剂所包含的整平剂能强烈地吸附在微观的凸起部位，从而对 电沉积有抑制作用，达到电镀整平性；电沉积有抑制作用，达到电镀整平性；3.注意，只有在注意，只
12、有在Cl-与添加剂的协同作用下，才能达到添加剂预期的与添加剂的协同作用下，才能达到添加剂预期的 作用效果，也才能够使镀层的内部应力减至最小。作用效果，也才能够使镀层的内部应力减至最小。第16页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.3.5氯离子（氯离子（Cl-）1.作为阳极活化剂，帮助阳极正常溶解；作为阳极活化剂，帮助阳极正常溶解；2.若氯离子小于若氯离子小于20克克/升，会在镀层上产生条纹状粗糙现象；升，会在镀层上产生条纹状粗糙现象；3.若氯离子含量过高，则在阳极上生成白色阳极膜，使若氯离子含量过高，则在阳极上生成白色阳极膜，使 阳极钝化，导致溶液中铜离子降低。阳极钝化，导致溶液中铜
13、离子降低。第17页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.3.6另外，在铜缸中，对其它另外，在铜缸中，对其它重金属离子重金属离子也要严格控制也要严格控制 第18页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.4.4辅助设施（机械部分）辅助设施（机械部分）1.循环过滤；循环过滤；2.打气；打气；3.摇摆；摇摆；4.阳极蓝，袋阳极蓝，袋.第19页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.5 磺酸预浸磺酸预浸3.1.5.1 药水：磺酸药水：磺酸3.1.5.2 目的及作用：目的及作用：使制板在磺酸溶液中预先浸润，为下一步电镀锡做好准备，使制板在磺酸溶液中预先浸润，为下一步电镀锡做好准备，同时避
14、免带入水进去镀锡缸将其稀释。同时避免带入水进去镀锡缸将其稀释。第20页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.6 电镀锡电镀锡3.1.6.1 电镀锡机理电镀锡机理;3.1.6.2 目的及作用：在镀铜层上加镀一薄层锡（约目的及作用：在镀铜层上加镀一薄层锡（约 0.20.4mil），），来作为下工序蚀刻时铜线路的保护层。来作为下工序蚀刻时铜线路的保护层。第21页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.6.3直接物料：直接物料：1.磺酸锡；磺酸锡；2.磺酸；磺酸；3.锡球阳极（钛篮）；锡球阳极（钛篮）；4.锡光亮剂锡光亮剂.注意：若用注意：若用硫酸锡硫酸锡作为主盐，硫酸作为加强溶液的导电物质
15、，作为主盐，硫酸作为加强溶液的导电物质，则需要用锆篮作为阳极篮。则需要用锆篮作为阳极篮。第22页，共33页，编辑于2022年，星期五3.1.7 褪蚀褪蚀3.1.7.1 药水：硝酸药水：硝酸3.1.7.2 目的及作用：将电镀夹具上在镀铜和镀锡时镀上的铜粉目的及作用：将电镀夹具上在镀铜和镀锡时镀上的铜粉 和锡粉咬蚀掉，使夹具洁净，以便在下一和锡粉咬蚀掉，使夹具洁净，以便在下一 轮电镀循环时和制板接触良好。轮电镀循环时和制板接触良好。第23页，共33页，编辑于2022年，星期五3.2 机械部分机械部分 1.天天 车；车；2.电电 脑；脑；3.冷冷 水水 机；机；4.自动加药泵；自动加药泵；5.打打
16、气；气；6.摇摇 摆；摆；7.循循 环环 过过 滤；滤；8.振振 荡荡.第24页，共33页，编辑于2022年，星期五 自动加药泵自动加药泵:按按“安时数安时数”自动加药自动加药 打打 气气：(一般为一般为 0.3 0.8 米米 3/分钟分钟/分米分米 2)1.搅拌搅拌 2.吹走气泡吹走气泡 3.提供足够的氧气提供足够的氧气(O2),使使Cu+转化成转化成Cu2+,可消除可消除Cu+的干扰的干扰.第25页，共33页，编辑于2022年，星期五3.2.6 摇摆摇摆 1.搅拌搅拌 2.提高溶液的提高溶液的深镀能力深镀能力（Throwing Power）3.赶紧走气泡赶紧走气泡,避免断铜避免断铜第26页
17、，共33页，编辑于2022年，星期五3.2.7 循环过滤（过滤泵及滤蕊）循环过滤（过滤泵及滤蕊）1.净化溶液净化溶液,除去杂质除去杂质,减少手刺减少手刺,铜丝等缺陷铜丝等缺陷 2.使溶液流动使溶液流动,起到搅拌的作用起到搅拌的作用 3.流量流量:溶液应每小时至少过滤一次溶液应每小时至少过滤一次第27页，共33页，编辑于2022年，星期五3.2.8 振荡振荡1.碎裂并且排走气泡碎裂并且排走气泡,避免断铜避免断铜(特别是孔内特别是孔内),2.使镀层匀滑使镀层匀滑 第28页，共33页，编辑于2022年，星期五第29页，共33页，编辑于2022年，星期五第30页，共33页，编辑于2022年，星期五第31页，共33页，编辑于2022年，星期五第32页，共33页，编辑于2022年，星期五第33页，共33页，编辑于2022年，星期五