脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用
电镀在PCB板中的作用
电镀在PCB板中的作用电镀在PCB板中的作用 电子产品所需要的精密的技术和环境与安全适应性的严格要求促使电镀实践取得了长足的进步，这一点明显的体现在了制造高复杂度、高分辨率的多基板技术中。
在电镀中，通过自动化的、计算机控制的电镀设备的开发，进行有机物和金属添加剂化学分析的高复杂度的仪表技术的发展，以及精确控制化学反应过程的技术的出现，电镀技术达到了很高的水平。
对于印制电路板的制造来讲，线路电镀是一种更好的方法，其标准厚度如下: 1)铜 2) 锡-铅(线路、焊垫、通孔) 3) 镍 0.2mil 4) 金(连接器顶端) 50μm 电镀工艺中之所以保持这样的参数是为了向金属镀层提供高导电性、良好的焊接性、较高的机械强度和能经受元器件终端镶板以及从电路板表面向镀通孔中填铜所需的延展性。
在印制电路板上，铜用来互连基板上的元器件，尽管它是形成印制电路板导电路径板面图形的一种良好的导体材料，但如果长时间的暴露在空气中，也很容易由于氧化而失去光泽，由于遭受腐蚀而失去焊接性。
因此，必须使用各种技术来保护铜印制线、导通孔和镀通孔，这些技术包括有机涂漆、氧化膜以及电镀技术。
有机涂漆应用起来非常简单，但由于其浓度、成分和固化周期的改变而不适合长期的使用，它甚至还会导致焊接性不可预测的偏差。
氧化膜可以保护电路免受侵蚀，但它却不能保持焊接性。
电镀或金属涂敷工艺是确保焊接性和保护电路避免侵蚀的标准操作，在单面、双面和多层印制电路板的制造中扮演着重要的角色。
特别是在印制线上镀一层具有焊接性的金属已经成为为铜印制线提供焊接性保护层的一种标准操作。
在电子设备中各种模块的互连常常需要使用带有弹簧触头的印制电路板插头座和与其相匹配设计的带有连接触头的印制电路板。
这些触头应当具有高度的耐磨性和很低的接触电阻，这就需要在其上镀一层稀有金属，其中最常使用的金属就是金。
另外在印制线上还可以使用其他涂敷金属，如镀锡、镀镇，有时还可以在某些印制线区域镀铜。
脉冲电镀技术参数介绍
脉冲电镀技术参数介绍信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。
自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。
70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。
PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。
常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。
目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。
其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。
波形如下所示：2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。
有以下几种：a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，这种波形在实际中极小使用，波形如下图：b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。
这种波形能改善镀层的厚度分布，但对镀层的结构改善无作用。
c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结晶结构。
d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。
多脉冲电镀在适当的参数下能形成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度提高。
PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。
论文-脉冲电镀Ni-TiC纳米复合镀文献综述
(1) 制备工艺简单。在原有单金属或合金电镀工艺基础上稍加调整，加入第二相 颗粒，即可得到复合镀层。不需要添置其他设备，制备条件不需要高温、高压环 境。 (2) 镀层多样化。同一基质金属或合金的镀层，可以选择不同种类的颗粒、不同 粒径的颗粒作为复合相。 同一种颗粒也可沉积在不同金属基质中， 得到复合镀层。 因此复合镀层种类繁多、性能各异。 (3) 分散相颗粒品种多样化。能满足在镀液中稳定存在这一条件的固体微粒都能 作为复合镀层的分散相，如有机微粒、陶瓷微粒等，甚至某些纤维也可作为分散 相，加入镀层中，形成多种多样的复合镀层。 (4) 获得新型镀层。通过复合电镀的方法制备的镀层，其性能优于普通电镀获得 的镀层。在 Fe-Ni 合金镀液中添加铬粉获得(Fe-Ni)-Cr 复合镀层，进行热处理， 可得到 Fe-Ni-Cr 三元合金镀层。 (5) 镀层性能独特。 调整镀层基质金属或合金与复合相颗粒的种类， 成分比例等， 可制备出性能各异的镀层，如耐磨复合镀层、自润滑复合镀层、高温抗氧化复合 镀层、耐腐蚀复合镀层等。 1.3.2 复合电镀的原理 复合电镀的基本原理主要是金属离子的阴极还原反应,同时伴随着固体微粒 的共沉积过程。电源的正极接基质金属片,作为电镀时的阳极电源的负极接被镀 物件,作为电镀时的阴极。阳极常采用可溶性基质金属,如镍、锌等,阳极失去电子 后以阳离子的形式进入镀液中,来补充阴极上析出该离子时的消耗。镀液中的金 属离子在电场力的作用下扩散到阴极表面,获得电子被还原成金属原子,这些金属 原子再经结晶过程形成了基质镀层,与此同时,通过搅拌而悬浮在镀液中的固体微 粒沉积到阴极表面,被生长的基质金属捕获,最终形成复合镀层。
辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）文献综述
题
目 脉冲电镀 Ni-TiC 纳米复合镀层制备及 其性能研究
脉冲技术的应用与发展
１ １ 电化 学光 整加工 ． 现代工 业 的发 展对 工件表 面质 量提 出了更高的 要求 ， 工件 表面质 量不仅 影响产 品 的外观效果 ， 还直
正 因如此 ， 同常规 直流 电镀 相 比 ， 冲电镀有 以 脉
下优点 ： １ 可 改变 镀 层 结 构 ， （） 使镀 层 平 滑 、 和 导 致
用 以 Ｎ Ｎ 主的钝化 型中性 电解 液 ， 圆柱形 ４ ａＯ 为 对 ５
钢进行 脉 冲光整加 工 ， 用 的脉 冲电 源其 脉 冲频 率 所 为 １ Ｈｚ ２ Ｈ ， 冲宽 度为 １０ ｓ ８０ ｓ ０ｋ 一 ０ｋ ｚ脉 ０ 一 ０ 。
在电镀领域 ， 与直 流 电镀 相 比较 ， 冲 电镀技 术 脉 能改 变金属离 子 的电沉 积过 程 。脉冲 电镀 可通 过控
展进 行介 绍 。 １ 脉冲比及 平 均 电 流密 度 等参 数 ， 电 通 使
沉积过 程在很宽 的 范 围 内变 化 ， 而在 某种 镀 液 中 从 获得具 有一定特 性 的镀 层 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｅ ａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｕｌｅ—ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ Ｃｈ ｎ ｓｉ ｔｏ ｕ ｅ ． ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｓｒ ｃ Ｔｈ ｐ ｌ ｔｏ ｆｐ ｓ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｔｈ ｐ ｌｃ ｔｏ ｎ ｅ ｅ ｏ — ｍｅ ｔｏ ｅ ｈ ｏｏ ｎ ｔ ｅｄ ｏ ｕ ｆｃ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｃｕｄ ｎ ｈ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ｒ ｃ ｓ ，ｈ ｔｌ— ｎ ｆｔ ｔｃ ｎ ｌｇ ｉ ｈｅ ｆ ｌ ｆｓ ｒａ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ，ｎ ｌ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｅｒ ａｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｓ ｔｅ ｍｅａ ｈｅ ｙ ｉ ｐ ａｉｇ ａ ｄ ｍｅ ａ ｌ ｙ ｔｃ ｏｏ ， ｒｎ ｅ ｉｃ ｉ ｂ ａ ｄ ｐ ａｉ ｇ， ｎ ｄ ｚｎ ｒ ｃ ｓ ｎ ｎ ｌｔｎ ｎ ｔｌａｌ ｅ ｈｎ ｌｇ ｐ ｉ ｔｄ ｃｒ ｕ ｔ ｏ ｒ ｌｔｎ ａ ｏ ｉｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ， ａ ｏ— ｌｖ ｌｃ ａ ｉｇ ｏ ｙ ｅ ｅ ｏ ｔ ｎ ｐｌｔ ｇ ａ ｄ ｗａ ｔｗａｅ ｒ ａｍｅ ｔａ ｅｍａｎ ｙ ｉｔｏ ｕ ｅ Ｔｈ ｏ ｄ ｐ ｏ ｐ ｃｓｏ ｅ ｐ ｌｅ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｒ ｅ ａｉ ｎ ｓｅ ｔｒｔｅ ｔ ｎ ｒ ｉ ｌ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． ｅｇ ｏ ｒ ｓ ｅ ｔ ｆｔ ｕ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ａ ｅｒ — ｎ ｈ ｙ ｖ ａｅ ｅ ｌｄ．
脉冲电镀的研究现状
引 言
脉冲电镀是 20 世纪 60 年代发展起来的一种电 镀技术, 因为它的应用范围极广, 不但在各种常规镀 种的高速电镀上应用, 而且在印制板高密度互连 (H igh D en sity In terconnect ion, HDL ) 通孔酸性镀 铜上, 在制造纳米晶、 纳米多层膜时, 应用脉冲电镀 [1] 都比直流电镀好 , 因此脉冲电镀发展非常迅速。 其 工作原理主要是利用电流 ( 或电压) 脉冲的张驰增加 阴极的活化极化和降低阴极的浓差极化。 当电流导 通时, 接近阴极的金属离子充分地被沉积; 当电流关 断时, 阴极周围的放电离子恢复到初始浓度。 这样周 期的连续重复脉冲电流主要用于金属离子的还原, 从而改善镀层的物理化学性能[ 2, 3 ]。 脉冲电镀参数主
H 2O 012 m o l L 、 KC l 110 m o l L 、N H 4C l 110 m o l L、 N H 4B r 011 m o l L 、H 3BO 3 0165 m o l L 、 HCOO K 110 m o l L 的镀液。 通过非对称的换向脉
1 应用研究
111 脉冲镀锌及其合金
Abstract: T he p rincip le, cha racterist ics and techn iques of p u lse p la t ing w ere in t roduced. T he ap 2 p lica t ion sta tu s of p u lse cu rren t p la t ing in zinc, ch rom ium , n ickel, copp er, go ld, silver and their a lloy p la t ing w ere summ a rized. In add it ion, the copp er p la t ing w ith p u lse cu rren t in p rin t ing cir2 cu it boa rd to p roduce nano 2 p a rt icle and nano 2 m u lt ilayer film s w ere a lso d iscu ssed. T he develop 2 ing t rend of p u lse p la t ing w a s p review ed. Keywords: p u lse cu rren t; elect rop la t ing; nanocry sta lline
电路板(pcb,线路板)穿孔脉冲电镀概念与原理
电路板（pcb，线路板）穿孔脉冲电镀概念与原理一、脉冲电镀广泛定义脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流。
自50年代开始，已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有忧良的物理化学性能。
二、脉冲电镀参数根据无数实验，对于一已定的电解质系统，其金属电镀率取决于：(1)脉冲的频率，(2)周期(占空比)，(3)波形，及(4)电流密度四个参数。
除此以外，添加剂、化学药水及金属本身特性亦对脉冲电镀效果有一定影响。
当应用脉冲电镀时，没有预设之标准参数而执行。
每一特定金属必需以实验方式而找寻其特别参数组合，达到其改善镀层的物理性质，这是脉冲电镀最大之缺点。
我们不能以其他金属脉冲电镀参数组合应用在另一金属脉冲电镀方面。
由于电路板的设计要求趋向于细导线、高密度、细孔径(甚至微通孔)，现今的直流电镀不能满足上述要求。
由于孔径减少及板厚增加时,穿孔镀铜产生极大的技术困难，尤其在孔径中心的镀层，通常出现孔径两端之铜层过厚但中心铜层不足之现象。
该镀层不均匀情况能影响电流输送的效果。
此问题可由周期转向脉冲电镀克服。
高速周期转向脉冲电镀之工作原理乃是应用正向电流电镀一段时间(约95%),然后以一高能短速反向电流电镀(约5%)。
该高速周期转向脉冲电流与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度领域极化，重新将电镀电流再分配到低电流密度领域，其效果是在高电流密度的领域的铜镀层减少，但此种情况不会在低电流密度领域出现，故此，在电路板的孔径中的电镀铜层比表面铜层还厚。
三、脉冲电镀原理简述在电镀过程，镀缸存在三个电阻，阳极电阻，阴极电阻及镀液电阻。
在阴极沉积过程，阴极电阻可分为两大部份;几何电阻和极化电阻。
几何电组(初级电流分布)电镀时，因形状不同，电路板表面电阻与孔径中电阻不同。
表面电阻(Rs)比孔径电阻限(RH)为低。
因此，流向表面电流(Is)远比孔径中电流(IH)为大。
印制电路板直接电镀技术
印制电路板直接电镀技术作者：张伯平来源：《电子技术与软件工程》2015年第20期摘要在微电子技术迅速发展的当前社会，印制电路板也发生了一系列的变革，这也使得印制电路板的制造技术水平有了更高的要求。
本文从直接电镀的原理、发展优势，对直接电镀技术分析后，分析电镀系统的正确使用方式，从而促进印制电路制造水平的高速发展。
【关键词】微电子技术印制电路板非导体电镀技术1 概述在印制线路板制造工艺中，通孔导通化长期以来采用化学沉铜再电镀工艺。
并且较好的掌握了所必须的控制技术，积累了丰富的生产实践经验。
随着印制电路设计使得印制电路板制造技术难度更高，印制板直接电镀技术逐渐发展起来。
相比于传统工艺，直接电镀技术是通过改变供电方式并且利用其它辅助装置，使得工艺技术跟加成熟。
同时将印制板的金属化孔技术和电镀技术相结合，直接完成孔金属化及电镀要求。
2 直接电镀技术直接电镀技术所用的材料大致可以分成三类：第一类是指利用胶体钯工艺使非导体的表面产生铅导电金属薄层；第二类是MnO2接枝技术，即用导电高分子材料作为导电层；第三类是指用碳或石墨悬浮液涂布薄膜作为电镀基础进行直接电镀。
以碳基为主的直接电镀技术，不但生产成本降低，而且更重要的是环境的安全性提高。
该工序只有几步、操作容易和控制分析简单。
主要的工序有清洁调整、浸涂碳粉、微蚀和防氧化等。
作为直接电镀技术需要满足下列几个条件：（1）在非导体孔壁基材上，要经过特殊处理，使基材上形成导电层，从而实现金属电镀，同时镀层与基体之间要有较好的结合力以保证电镀工艺的正确实施。
（2）对于电镀工艺中使用于导电层的化学药剂，应该选择易处理，对环境污染小的，避免其对周围环境产生影响。
（3）电镀工艺流程越短越好，同时操作范围应该保持一定的宽度，便于机械的操作和维护。
（4）电镀工艺应该可以应用于各种印制板，比如板厚与孔径比较大的印制板，或是其他基材较特殊的印制板等。
黑孔化工艺流程和工艺说明如图1所示。
脉冲电镀的原理与应用
脉冲电镀的原理与应用一、脉冲电镀的概述脉冲电镀是一种电化学方法，通过在电解质中施加短暂的脉冲电压，控制金属沉积的速率和结构，从而实现特定性能的金属镀层。
脉冲电镀具有高沉积效率、良好的镀层质量和较低的能耗等优点，因此在电镀领域得到了广泛的应用。
二、脉冲电镀的原理脉冲电镀的原理主要涉及三个方面：沉积动力学、溶质输运以及电极表面过程。
2.1 沉积动力学脉冲电镀通过控制脉冲电压的时间和幅值，调节金属离子的沉积速率。
研究表明，当电压升高到一定程度时，金属离子在电极表面的还原速率将超过扩散速度，从而导致较高的沉积速率。
2.2 溶质输运在脉冲电镀中，脉冲电压的变化会引起电解质中金属离子的浓度分布变化。
通过合理设计电压脉冲参数，可以调控金属离子的输运行为，从而影响最终镀层的结构和性能。
2.3 电极表面过程脉冲电镀还涉及到各种电极表面过程，如氢气生成、气泡辐照以及金属沉积等。
这些过程都会对最终镀层的质量和性能产生重要影响。
因此，在脉冲电镀中，需要充分考虑电极表面过程的特点，并采取相应措施进行调控。
三、脉冲电镀的应用脉冲电镀在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个主要领域的应用案例。
3.1 航空航天领域在航空航天领域，脉冲电镀被用于制备高温合金材料的表面保护层。
通过控制脉冲电压和电流密度，可以在材料表面形成具有良好耐磨、抗氧化和耐蚀性的金属镀层，提高材料的使用寿命和稳定性。
3.2 电子设备领域在电子设备领域，脉冲电镀可应用于印刷电路板和集成电路的制备。
通过调控脉冲电压和电流密度，可以实现金属导线的高精度沉积，从而提高电子器件的性能和可靠性。
3.3 汽车制造领域在汽车制造领域，脉冲电镀广泛应用于汽车零部件的表面处理。
通过脉冲电镀技术，可以在零部件表面形成耐磨、耐蚀、低摩擦的金属镀层，提高零部件的使用寿命和性能。
3.4 生物医学领域在生物医学领域，脉冲电镀被用于制备生物材料和生物传感器。
通过调控脉冲电压和电流密度，可以在材料表面形成具有良好生物相容性的金属镀层，从而实现生物医学材料的功能化和生物传感器的灵敏性。
脉冲电镀应用于DPC陶瓷基板之填孔技术
脉冲电镀应⽤于DPC陶瓷基板之填孔技术近⼏年，⾦属化陶瓷电路(基)板之应⽤领域越趋⼴泛，包含LED level-I封装基板、LED level-II系统板、LED COB电路板、IGBT功率模组基板、车⽤电⼦电路载板、制冷晶⽚载板、HCPV电路板、医疗电⼦产品电路板等等，这⼀切皆归因于陶瓷材料其优异的绝缘耐电压物理特性、化学稳定性、及其⾼性价⽐的导热系数特性(氧化铝导热系数约20～27W/m·K、氮化铝导热系数约170～190/m·K)等优势。
电路板种类与特性⽬前市场上⼴泛使⽤的电路板类型如下表⼀所⽰，其中陶瓷基板其⾼导热系数、⾼线路解析度、低累进公差、及允许打线⼯艺与直接共晶⼯艺等特性皆优于FR-4 PCB与MCPCB。
但是，陶瓷基板并⾮皆具有相同的特性，因⼯艺与材料的差异，陶瓷基板因⽽可分类为：低温共烧陶瓷( LTCC, Low-Temperature Co-fire Ceramics)基板、厚膜(Thick-Film)陶瓷基板、DBC (Direct Bonding Copper)陶瓷基板与DPC (Direct Plating Copper)陶瓷基板，其中DPC陶瓷基板⼜可称为薄膜(Thin-Film)陶瓷基板。
表⼀、电路板之特性⼀览表LTCC低温共烧陶瓷基板LTCC陶瓷基板是将许多的印刷陶瓷层与印刷线路层进⾏堆叠，于温度约850℃环境进⾏陶瓷层与线路层的烧结，可于陶瓷层中内埋线路是其⼀⼤优势，但产品因⾼温烧结、收缩所导致的低线路尺⼨精确度、低产品强度、低导热系数等等状况是使⽤上较常⾯临的问题。
厚膜印刷陶瓷基板厚膜陶瓷基板则是使⽤已烧结成型之陶瓷裸板，以厚膜⼯艺印刷⾼温银胶于陶瓷裸板表⾯，其线路尺⼨精确性低、线路表⾯平整性差、打线可靠度不佳与⽆法制作多层线路等问题，是材料与⼯艺所造成的瓶颈。
DBC(Direct Bonding Copper)陶瓷基板DBC⼯艺需要在⼤于1000℃的⾼温环境下，利⽤扩散的原理接合铜箔与陶瓷裸板；由于铜箔需要⼀定的厚度才易于进⾏DBC贴合的⼯艺瓶颈、及厚铜不易蚀刻精细线路的局限，却造就了DBC陶瓷基板的厚铜规格优势及其⾼电流承载能⼒特点；其铜箔线路与陶瓷裸板间的⾼孔隙率问题则是DBC陶瓷基板在产品可靠度上的隐忧。
脉冲电镀在垂直电镀线上的应用
间短 对 低 电流密 度 区影 响却 非 常 微 弱 ，因 而将 逐 渐 使 得孔 内铜层 厚度 与板 面铜 的厚度 趋 向于均 等 ；
ｃ、通 常 正 反 电流 作 用 时 间 比２ ：；Ｄ、根 据 反 向脉 Ｏ１ 冲原 理 ，其 脉 冲时 问 变 化 会 引 发 电感 效 应 ，从 而 影 响 电流 强 度 ，所 以不 是 高 品 质 的 反 脉 冲 电源 ，就 很 难 得 到 在 Ｐ Ｂ 上 负 波 式 的正 镀 与 反镀 时 间 且 正 常 Ｃ板
层 的 破 损 ；脉 冲输 出单 元 或 整 流 器 全机 组 都 必 须尽
量靠 近 电镀 槽 。
２ １￣１ 期 ８７ ００－＃第１
技 术 交 流
ＴＥＣＨＮＯ Ｌ ＧＹ Ｏ ＥＸＣＨＡＮＧ Ｅ －－ ｏ
四 、输 出 电流 大 小 不低 于 电 源要 求 的最 小输 出
电流 。当 电流 较 小 时 因 电流变 化 产生 的 电感 会严 重
中 ，水 平 脉 冲 电镀 线 效 果 比垂 直 的要 好 ，但往 往 因 为 价格 关 系只 限 于 大 型 制造 厂 商 ，对 于 中小 型 厂 多 限 于垂 直 脉 冲电镀 。本 文就 脉 冲 电镀 在 实 际生 产 及
开线 时 问题 进行 总 结 ，以起 抛砖 引 玉之 效 。 当 然 垂 直脉 冲与 水 平 脉 冲线 比 ，不 可 能有 水平 脉 冲所 具 有 的 比较 均 匀 的 阴 阳极 的 电场 作 用 ，无 论 是正 反 向 电流 作 用下 的 电场 都 不 可 能 达 到 水平 脉 冲 的效 果 ；此 处 我 们仅 对垂 直 脉 冲 电镀 进 行 探讨 。但
的不 均 匀 的 场 强 ，此 点 类 似 于 直 流 电镀 的情 形 ，如 果 垂 直 线 一 定做 到 与水 平 线 相 同效 果 ，那 投 资将 不
谈PCB垂直移动连续电镀线采用脉冲整流器与直流整流器的效果比较
谈PCB垂直移动连续电镀线采用脉冲整流器与直流整流器的效果比较雷光发 江泽军 董发君（昆山东威科技股份有限公司，江苏 昆山 ２１５３００）摘 要 介绍ＰＣＢ垂直脉冲连续电镀与垂直直流连续电镀的差异，以及电镀层的品质优势。
关键词 脉冲电镀；直流电镀；电镀均匀性中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2020）07-0043-06 Introduction to PCB vertically continuous plating line using pulse rectifier comparison with those of the common DCrectifier as wellLei Guangfa Jiang Zejun Dong Fajun（Kunshan Dongwei Technology Co.,Ltd. SuzhouKunshan 215300）Abstract The quality advantages of vertical pulse continuous plating and vertical DC continuous plating for PCB are discussed in this article.Key words Pulse Plating; Direct Current Electropalting; Uniformity of Electroplating0 前言随着信息技术的快速发展，对印制电路板（PCB）的品质要求也不断提高，电路的设计要求更趋向于细导线、高密度、小孔径，特别是HDI 印制板中的微小盲孔，高纵横比小孔电镀技术就是其关键问题之一，印制电路板的金属化孔的质量（厚度、孔壁铜层的均匀性、镀铜层的粗糙度）是影响整个产品可靠性的原因之一。
脉冲电镀是20世纪60年代发展起来的一种电镀技术，因为它的应用范围极广，不但在各种常规镀液的高速电镀上应用，参数合理，可提高生产效率，获得均匀的镀层。
脉冲电沉积技术在印刷导电油墨制备中的应用
Part Two
脉冲电沉积技术原 理
脉冲电沉积技术的基本概念
原理：利用脉冲电 流在溶液中沉积金 属或非金属材料
特点：沉积速度快， 沉积层均匀致密
应用：印刷导电油 墨制备、金属表面 处理等领域
优点：操作简单， 成本低，环保无污 染
脉冲电沉积技术的原理和特点
原理：利用脉冲电流 在溶液中沉积金属离
脉冲电沉积技术在印刷 导电油墨制备中的应用
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 脉 冲 电 沉 积 技 术 原 理
03 印 刷 导 电 油 墨 的 制 备 方 法
05
脉冲电沉积技术在印刷 导电油墨制备中的发展 前景
04 脉 冲 电 沉 积 技 术 在 印 刷 导 电油墨制备中的应用
Part 沉积厚
度可控
应用：印刷导电油墨 制备，电子设备制造，
太阳能电池生产等
优点：节能环保，成 本低，效率高，可大
规模生产
缺点：对溶液浓度和 电流强度要求较高，
需要精确控制
Part Three
印刷导电油墨的制 备方法
印刷导电油墨的组成和性能要求
组成：包括导电填料、树脂、溶剂、添加剂等 性能要求：具有良好的导电性、稳定性、耐腐蚀性、耐磨性等 制备方法：脉冲电沉积技术、化学还原法、物理混合法等 应用领域：电子、通信、航空航天、医疗等领域
01
实验目的：研究脉冲电沉积技术在 印刷导电油墨制备中的应用
实验材料：导电油墨、脉冲电源、 印刷设备等
02
03
实验方法：采用脉冲电沉积技术制 备导电油墨，并进行印刷实验
实验结果：分析脉冲电沉积技术对 导电油墨性能的影响，如导电性、
关于脉冲电镀技术的专利分析
关于脉冲电镀技术的专利分析作者：李淑娟来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第09期摘要：脉冲电镀技术是由上世纪60年代后发展起来的一种新型科技技术，一般应用于电路板、精密仪器、电子元件等前沿电路技术。
而随着脉冲电镀技术的多年发展，关于脉冲电镀的各项研究和工艺层出不穷，基于此，本文研究脉冲电镀技术的专利申请情况，从脉冲电镀技术专利申请的分布区域、年代数量等进行统计分析。
关键词：脉冲电镀技术;专利分析脉冲电镀技术（pulse electroplating）是指用脉冲电源替代直流电源的电镀，可以经过控制波形、频率、平均电流密度等参数改变电沉积过程的变化范围，在某种镀液中获取带有一定特性的镀层，其能够直接改变镀层结构，一般会使用恒电位脉冲法，经常应用于机械制造或电子工业等领域中，包括电路板制造、电子元件、精密仪器、纳米晶、陶瓷基片等多方面[1]。
而随着脉冲电镀技术不断的发展，关于脉冲电镀技术的研究也越来越多，国内外的专利申请人也都为此进行大量研究，关于此的专利申请也非常活跃。
经查阅资料得知，以电镀的主分类号C25D为查阅主题，搜索到与脉冲电镀技术有关的专利技术已逾千件，其中包括脉冲电镀技术的常用方法：恒电位脉冲法、恒电流脉冲法、周期反向脉冲电镀及脉冲电镀技术的工艺和应用：脉冲镀金、脉冲镀锌、脉冲镀铬、不对称交流镀铁[2]。
1 脉冲电镀技术的专利分析脉冲电镀技术相关专利申请量在世界各国间的排名前五依次是日本、美国、中国、欧洲、韩国，日本和美国的专利申请数量最高，这样说明，日本和美国的脉冲电镀技术发展较为先进，已占据世界领先地位，而我国因引进脉冲电镀技术后才短短二十年，在发展方面落后与日本美国，但中国目前已经对发展脉冲电镀技术予以高度重视，虽然研究时间短，但中国的各大相关企业、公司或科研高校、机构都在加大脉冲镀电技术的理论研究，已取得良好实践效果，这也和我国目前正大力推行的知识产权战略密不可分。
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脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用脉冲电镀技术在印制电路板制造中应用随着微电子技术的飞速发展，印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展。
促使印制电路设计大量采用微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计，使得印制电路板制造技术难度更高，特别是多层板通孔的纵横比超过5：1及积层板中大量采用的较深的盲孔（尤其是二阶、三阶式的盲孔），使用常规的电镀方法就很难奏效。
从电镀原理进行分析，其结果就会出现孔内电流分布由孔边到孔中央逐渐降低，致使大量的铜沉积在表面与孔边，无法确保孔中央需铜的部位铜层应达到的标准厚度，有时铜层极薄或无铜层，严重时会造成无可挽回的损失，导致大量的多层板报废。
为解决量产中产品质量问题，目前都从电流及添加剂方面去解决深孔电镀问题。
在高纵横比印制电路板电镀铜工艺中，大多都是在优质的添加剂的辅助作用下，配合适度的空气搅拌和阴极移动，在相对较低的电流密度条件下进行的。
使孔内的电极反应控制区加大，电镀添加剂的作用才能显示出来，再加上阴极移动非常有利于镀液的深镀能力的提高，镀件的极化度加大，镀层电结晶过程中晶核的形成速度与晶粒长大速度相互补偿，从而获得高韧性铜层。
然而当通孔的纵横比继续增大或出现深盲孔的情况下，这两种工艺措施就显得无力。
根据电铸铜所采用的脉冲电镀工艺方法启示，为解决深孔或深盲孔电镀铜问题，提出采用“定时反电流或定时反脉冲”供电方式，试图解决印制电路板生产过程所面临的深孔镀的技术难题。
当然脉冲电镀在印制电路板制造业中已不是什么新工艺，脉冲电源不同于直流电源，它是通过一个开关元件使整流器以ms的速度开/关，向阴极提供脉冲信号，当整流器处于关的状态时，它比直流更有效地向孔内的边界层补充铜离子，从而能使高纵横比孔径内壁电镀更加均匀。
但如何真正应用到深孔或深盲孔电镀过程中，还必须对脉冲原理进一步的研究和探讨。
所谓“定时反脉冲”按照时间使电流在供电方式上忽而正镀忽而反镀（即阳极溶解）按照时间比例交替进行，使电度铜的沉积很难在常规供电方式取得相应的铜层厚度而得以解决。
当阴极上的印制电路板处于反电流时，就可以将孔口高电流密度区铜层迅速得到迅速的溶解，由于添加剂的作用，对低电流密度区影响却很微，因而将逐渐使得孔内铜层厚度与板面铜的厚度趋向于均等。
图1：左为直流电镀铜所呈现孔镀层厚不均匀，右图为反脉冲孔镀铜层厚度的均匀性。
一．反脉冲理论依据根据反脉冲原理，其脉冲时间变化是极快的，会引发很大的电感，没有高品质的反脉冲整流器，就很难获得所产生阴极性的负波式时间按照试验所确定的正镀与反镀的时间比例进行，其负波将无法达到所预期的电流强度。
图2：反脉冲整流器品质差时，其负波将无法达到预期的电流强度。
从供电方式来说，当导体中有电流通过时，周围会立即产生垂直于电流的截面圆形磁埸。
当电流有所变化时，周围磁埸的大小也会随之变化，所造成磁埸会直接影响电流强度，而使其无法随着改变。
此种影响所造成的电流变化的惰性，称之为电感。
常用单位为mH（微亨利），其计算公式如下：电感（mH）·电流变化量L·A I时间（ms）＝——————————————＝——————上限电压（32V）V从安全角度出发，批量生产过程将电压设定为32伏以下。
现将电感值分别假设在2.0mH与3.0mH，电压设定为24伏，于是可按电流的变化量与所需的反应时间，分别列表比较如下：表1 电流剧变时其电感值与反应时间的关系（1）电感值为2.0mH时：电流变化量（安培）300 600 1200 1800 2400 3000 3600时间（ms）25 50 100 150 200 250 300（2）电感值为3.0mH时：电流变化量（安培）300 600 1200 1800 2400 3000 3600时间（ms）38 75 150 225 300 375 450从上述两表中数据可知，当电镀进行过程中其导体的电感值愈大时，正反波所需反应的时间就会愈长，即时在电感值为2.0mH下3300A的变化也需耗去275ms。
故知上述反镀时的0.5ms（500ms）过程中，真正有效利用的反波时间只有225ms。
通过电感值与反应时间的关系，可清楚的知道为获取更有效反脉冲效果，就必须将其电感值的数据变得更小才有可能实现真正的实际应用效果。
二．降低电感是实现反脉冲技术的基础从电镀原理在实施电镀过程中的实际应用可知，它是由电解液、槽体结构、整流器及导体的连接构成电化学反应系统。
而这些装置和辅助装置就是电感的来源。
图3：反脉冲电流其理论正负波形与实际波形的比较（1）整流器电感的产生从整流器输入的交流电后通过变压成直流形进入槽导电部分，而整流器系统中的脉冲单元内部的电感值并不高，但整流器输入电流的瞬间变化量极大，这就必须考虑电感值如何降低才能使电流强度达到预定的数据却是整流器高品质的关键。
也就说如何减少其正波与负波的上升时间，使得电镀铜的有效时间变得更长些却是重点考虑的基础。
从电阻、电感串联电路形式提示，同在交流电压的作用下，电路中有交流电流通过时，因此电阻上的电压降为电流乘电阻，与电流同相位；而电感上的电压降为电流乘感抗，相位比电流超p/2。
从矢量图计算得出的结论电路的电流与电压成正比，与电路的阻抗成反比。
所以，要解决电感对整流器的影响，就必须从电路上去解决它。
（2）电缆产生的电感根据供电方式，通常以每公尺所呈现的微亨利（mH/m）值当成实用单位，不管采用何种形连接，如电缆或汇流排及导电杆，都要尽可能的短，也就是将整流器中的“脉冲单元”尽量接近电镀槽。
此种特殊要求对密闭式水平输送系统而言，远比开放式垂直挂镀的设置方便的多。
为防止槽液的溅着与腐蚀环境对整流器的影响起见，整流器其精密敏感的电器装置必须加以封闭防护。
至于降低电感的部分，则可利用磁埸能量相反而被此抵销的原理，在电镀槽体结构设计方面，采取将阳极与阴极尽量靠的很近，甚至最好采取将阳极与阴极捆在一起以达到正负电感中和的目的。
下图及公式即说明其计算的结果。
正脉冲（正波）反脉冲（负波）磁埸磁埸图4：正脉冲电缆的磁埸与反脉冲磁埸方向相反的情形图5：正波与负波之电缆拉近阻抗（Zo）时，其电感值将可部分电感（Lo）＝———————相互抵销。
C（C= 光速3×108 ms－2）在电缆上排列，其Zo＝276log（2D/d）除一述所采取的措施外，还可以进一步将两正两负的四根电缆交错排列捆在一群，使电感降至更低为0.08mH/m数值。
为取处更加好的效果，尽量使得外表的绝缘层越薄越好，为此，所采取的第三种方法就是使作同轴电缆（请见下图6）其降低电感的效果介于双股与四股电缆效果之间，但长期使用此种类形不但成增加而且也不易掌握。
双电缆70mm2 CPS方法－双对成方形计算出电感＝0.33mH/m 估算出的电感＝0.08mH/m同轴电缆图6：正负双电缆捆绑。
正负交错四电缆捆绑，与正负往返同轴等三种降低电感计算出的电感＝0.17mH/m 的设计与理论电感计算值的比较。
除了采用上述三种电缆结构形式达到降低电感的方法外，至于低电感的导体通路，除了电缆还可以采用硬质纯铜板条状的平行汇流排（即板）尤其是直行的部分更为方便。
此种形与结构的汇流排其电感的大小受其板面的宽度左右影响最大，愈宽愈好，其两板的间距越近越好，此时有电感值可按下式进行计算：（377×板宽）（377×W）Lo＝—————————或Lo＝———————光速×板距C×D表3 汇流板的规格与电感值汇流板的宽变（mm）汇流板距（mm）阻抗（Zo）电感值（mH/m）50 10 75.4 0.2550 6 45.24 0.15100 6 22.62 0.08100 7 26.39 0.090.5 ms 10 ms 1.0 ms 20.0 ms图7：当正负波电流强度不变而时间比率不同时，其波形的比较（3）镀槽系统的电感镀槽系统的结构形式，往往是直接影响深孔镀铜的效果。
从反脉冲的原理与对实际的应用的要求也就更加严格，方能奏效。
目前在电镀槽体结构系统多数采用新式密闭输送型水平电镀生产线，当采用反脉冲供电方式时，其电感值的降低比起开放式大槽垂直挂镀的方法就方便的很多。
假设挂镀大槽的阴极导电杆长度为5m，操作中阴阳极距离为500毫米时，此种体系的槽体结构其电感值达到3.0 mH，而采用水平式结构的槽体系统就比其操作起来就更容易。
当然，垂直挂镀结构槽体系统如使用反脉冲供电方式，就必须注意下列事项：1．阴极往复摆动的铜质的导电杆，与相连接的电缆之间要有很好的保护措施，以免长期摆动的情况下，造成电缆接头与绝缘层的磨损。
2．脉冲输出单元或整流器全机组，都必须尽量靠近电镀槽。
3．整流器到槽体之间的捆绑电缆，要愈短愈好以尽量降低电感，双股或四股阴极电缆，需要每50 0毫米应做一绑结。
图8：左图为CPS单机单工作电流（阴极）输出，与右图双机双输出合流的装机情形，甚至还可架设专用的两正波与两负波的四机或多机的组合方法这三种电感值的来源，通过结构形式的变化与改造，就有可能达到实用的目的。
当其总电感值未超过2.7mH时，则高速电镀铜的整体分布将大为改善。
并制造反脉冲整流器，迅速地推广应用到水平电镀生产线和垂直挂镀铜生产线上，取得了很好的结果。
三．反脉冲技术的应用效果通过对反脉冲的理论研究，经过酸性电铸铜的应用效果，进一步研究和改进将其反脉技术应用到印制电路板生产中，很好的解决了多层板与积层板上面的深孔或深盲孔（纵横比为1:1以上－指盲孔而言）电镀的难题。
它与常规的供电方式电镀铜进行比较，其数据列表如下：表4 直流与脉冲对深孔镀铜的比较样板孔长(板厚) (mm) 孔径(mm) 纵横比电流密度ASD 脉冲电镀铜直流电镀铜反波/正波电流比(%) 正反时间比(ms) 分布力(%) 全程时间(分) 分布力(%) 全程时间(分)A 2.4 0.3 8:1 3.3 310 20/1.0 92 58 75 113D 3.2 0.3 10.7:1 3.0 250 20/1.0 78 45 70-75 70D 3.2 0.35 9.2:1 3.0 250 20/1.0 85 45 80-85 70D 1.5 0.40 4:1 3.0 250 15/0.5 112 60 103 120板厚＝3.2mm孔径＝0.8mm电流密度＝3.2A/dm2电镀铜时间＝50分钟直流电镀法脉冲电镀法图9：此为稍高电流密度（29.12ASF）的深孔（4:1）电镀铜时，其孔铜厚度与分布均匀性在显微切片上的实际比较的情形。
从上述直流电镀法与脉冲电镀法数据比较，反脉冲电镀铜技术能成功的应用在多层印制电路板的深孔电镀与积层板中深盲孔电镀取得极明显成效，其深镀能力确保了深孔镀层的厚度的均匀性和一致性。