PCB電鍍工藝培訓課件(PPT 37頁)

PCB電鍍工藝
第一部分：電鍍簡介
采用電解方法沉積形成鍍層的過程
印製線路板加工的核心技術之一
各種技術相互滲透的邊緣科學
電鍍三大要素：設備、藥水、工藝
三大主題：均勻性、深鍍能力、電鍍效率
電鍍關係圖
印製板電鍍分類
電鍍溶液：鍍銅、鍍（鉛）錫、鍍鎳、鍍金等
電鍍方法：有外加電流（鍍銅）、無外加電流（化學鍍）、表麵轉化（沉錫）
電鍍電源：直流電鍍、脈衝電鍍
電鍍方式：垂直電鍍、水平電鍍
電鍍陽極：可溶性陽極、不溶性陽極
化學鍍(Electroless)
利用還原劑使金屬離子在被鍍表麵上自催化還原沉積出金屬層；
還原劑種類：次磷酸鹽和醛類
沉積時不需外加電源；
鍍層分布均勻、結構和性能優良；
印製板主要化學鍍：化學沉銅、化學沉鎳等
化學沉銅(Electroless Copper)
化學沉銅：完成金屬銅的沉積，實現孔的導通(金屬化)，是印製板的重要加工流程。
簡單反應原理：在Pd的催化作用下發生反應：
Cu2+ + HCHO +3OH– → Cu0 +HCOO– +2H2O
完成化學沉銅後孔壁及表麵如下圖所示：
第二部分：印製板鍍銅介紹
在板件表麵和孔壁上鍍銅，滿足客戶要求
深孔電鍍是印製線路板的關鍵所在
鍍銅分類：全板電鍍和圖形電鍍
電鍍理論依據
法拉第定律：Q＝n*z*F ＝ D*S*t*η
Q —— 通電量(C)
n —— 沉積出金屬物質的量(mol)
z —— 被還原金屬離子價態
F —— 法拉第常數(F=96485)
D —— 電流密度（ASD或ASF）
S—— 電鍍麵積(dm2或in2):元件麵、焊錫麵
t—— 電鍍時間(Min)
η—— 電流效率(%)
電鍍銅基本原理
可溶性陽極不足之處
陰陽極麵積要求比例1：1-1：2！
陽極麵積不足（＜陰極）：
電流密度過大，電鍍效率下降
容易產生銅粉、高電流區燒焦
嚴重時出現銅球鈍化或不溶解
陽極麵積太大（＞2倍陰極）：
影響電流一次分布
容易出現鍍液銅離子濃度上升
鍍層質量較差，影響分散能力
二種陽極類型的電流分布圖
可溶性陽極與不溶性陽極比較
電鍍藥水介紹
ATOTECH（安美特化學公司）
TP光劑： Cupracid TP Brightener/ Leveller
U+光劑： Cupracid Universal Plus
脈衝光劑：Cuprapulse S3/S4 inpulse /H6
ROHM AND HASS（羅門哈斯化學公司）
125光劑： Copper Gleam 125T-AB(CH)
PCM光劑：Copper Gleam PCM Plus Additive
EP-1000光劑：Electroposit 1000 acid Copper
第三部分：電鍍藥水管理
化學成份控製：自動添加、分析補加
鍍液淨化處理：
有形雜質：棉芯過濾、洗缸
無機雜質：不同電流密度拖缸
有機雜質：碳芯過濾、碳處理
電鍍液分析方法
無機化學成份分析:Cu2+、 H2SO4 、Cl-
鍍液專業分析方法:
赫氏槽分析
哈林槽試驗
CVS添加劑分析
定期測量鍍液TOC值，確認汙染程度。
一、赫氏槽片分析
研究鍍液主要組份和添加劑的影響
可顯示不同電流密度下的鍍層質量
快速分析鍍液產生故障的原因
二、哈林槽試驗
模擬生產線實際鍍液工作狀態
實驗室評估鍍液深鍍能力的最佳方法
用於關鍵工藝參數的篩選試驗
三、CVS-循環伏安剝離法
CVS (Cyclic Voltammetric Stripping)
采用電化學分析手段對鍍液進行管理
定量測定有機添加劑濃度
監控電鍍溶液汙染的程度
為研究、優化新的電鍍技術提供條件
第四部分：生產線保養和維護
保養是電鍍線穩定的前提，需要做細做足！
設備保養：機器檢修、故障排除等
陽極保養：添加銅球、調整位置等
藥水保養：更換藥水、淨化鍍液等
清潔保養：缸體衝刷、導電部件清洗等
拖缸處理：銅球形成陽極膜，除金屬雜質
保養過程（1）
保養過程（ 2 ）
保養過程（ 3 ）
第五部分：電鍍效果評價
孔銅和麵銅厚度滿足客戶要求
不出現夾膜（圖形電鍍）、孔徑超差等
不出現燒焦、鍍層不良、顏色不良等缺陷
鍍銅質量三保證:
電鍍均勻性
深鍍能力
電鍍效率
一、電鍍均勻性
一次電流分布：主要取決於鍍槽和電極的形狀，也稱為初次電流分布；
二次電流分布：考慮濃差極化和電化學因素影響後的電流分布；
三次電流分布：板件實際鍍層的厚度分布
均勻性評價標準
CoV（Coefficient of Variance）：
鍍層厚度平均值：
標準偏差：
銅厚均勻:(評價標準:CoV≤12%）
板麵厚度極差：≤10um（鍍厚25um）
勻均性公差百分比：如±20%
二、電鍍深鍍能力
有機添加劑：光亮劑、整平劑濃度
電流密度：低電流(如：1.5ASD以下)
無機化學成份：高酸低銅(10:1以上)
電鍍方式：脈衝電鍍、直流電鍍
藥水交換：搖擺、振蕩、打氣（噴射）、循環、氣動、水平方式等
深鍍能力（Throwing power)
三、電鍍效率
陰陽極麵積：合適比例（1：1~1：2）
陽極電流密度：0.3~1.8ASD（保養前後）
板件電流密度：0.5~2.5ASD（孤立、大銅麵）
導電性能：整流機、電纜、V座、飛巴、夾具
鈦籃陽極袋：合適的空隙率大小
藥水壽命：新開缸藥水或老缸藥水
第六部分：鍍層物理性能評價
延展性及抗拉強度測試
測試要求：鍍銅層厚度≧2mil
評價標準:延展性≧12%，抗拉強度≧248MPa
熱衝擊測試
測試方法：288℃/10s/3循環
評價標準:3Cycle未發現Cracks現象
鍍層物理性能評價
優異品質的穩定控製
穩定的整流機輸出和良好的導電性
徹底的設備維護和生產保養
合適的鍍液成份和控製條件
合理的工藝參數（如：電流密度等）
嚴格的有機添加劑控製方法
定期汙染測試及鍍液淨化(如：3KAH/L)
第七部分：電鍍創新及新技術展望
1.技術創新:
對現有設備進行技術改造
對現用藥水進行改良和優化
2.管理創新:
設備、藥水定期保養
製程能力與品質定期驗證
3.製度創新:
維護和保養形成製度
電鍍新技術展望
二個提高：
提高板麵均鍍能力
提高深孔深鍍能力
二種技術：
采用電鍍填孔新技術
采用脈衝電鍍新技術
二個降低：
降低耗用，節能減排！
降低汙染，構造和諧！
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