PCB电镀铜培训教材

搅拌: 提高电流密度表面分布也受分散能力影响.
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电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)
1
1’
2 2’
3 3’
4 4’
5
5’
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电镀铜溶液的分散能力(Throwing Power)
Throwing Power
Throwing power =
(point2+ point3+ point4+ point2’+ point3’+ point4’)/6 X100% (point1+ point5+ point1’+ point5’)/4
仅高电流密度区烧焦,试片的其它区域仍然 正常,仅酸铜光泽剂低
改正方法:添加 0.1—0.2 ml/l酸铜光泽剂 HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 高电流密度区呈不适当氯离子含量条纹沉
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操作条件对酸性镀铜效果的影响
温度 温度升高，电极反应速度加快，允许电流密度
提高，镀层沉积速度加快，但加速添加剂分解会 增加添加剂消耗，镀层结晶粗糙，亮度降低。
温度降低，允许电流密度降低。高电流区容易 烧焦。防止镀液升温过高方法：镀液负荷不大于 0.2A/L，选择导电性能优良的挂具，减少电能损耗。 配合冷水机，控制镀液温度。
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电镀铜溶液的控制
分析项目 –硫酸铜浓度 –硫酸浓度 –氯离子浓度 –槽液温度 –用CVS分析添加剂浓度 –镀层的物理特性(延展性/抗张强度)
上述项目须定期分析,并维持在最佳范围内生产
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电镀铜溶液的控制
赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数 电流: 2A 时间: 10分钟 搅拌: 空气搅拌 温度: 室温
极袋(聚丙烯) 阳极及阳极袋的清洗方法和频率
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添加剂对电镀铜工艺的影响
载体 吸附到所有受镀表面, 增加表面 阻抗,从而改变分
布不良情况. 抑制沉积速率 整平剂 -
选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率 光亮剂 -
选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶 化分布不良情况. 提高沉积速率 氯离子 -
标准偏差
1 n 1
in i 1
(Xi
)2
XI = 单个取样点值 (电镀铜层厚度不含基材铜 )
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电镀铜板面镀层厚度分布评估方法
x
x
12 25
12 25
50
50 y/4
y
y
12
2x/5
x/2
4x/5
x-12
y/4
y/2
y/2 5y/8 3y/4
5y/8
3y/4
y-50 y-25
y-12
y-50 y-25 y-12
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磷铜阳极材料要求规格
主成份 –Cu : 99.9% min –P : 0.04-0.065%
杂质 –Fe : 0.003%max –S : 0.003%max –Pb : 0.002%max –Sb : 0.002%max –Ni : 0.002%max –As : 0.001%max
影响阳极溶解的因素 阳极面积(即阳极电流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之间)阳
阳极膜本身对(Cu+--e→Cu2+)反应有催化、加速 作用，从而减少Cu+的积累。
阳极膜形成后能抑制Cu+的继续产生 阳极膜具有金属导电性 磷铜较纯铜阳极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷铜的阳极化 比无氧铜低50mv-80mv)不会导致阳极钝化。 阳极膜会使微小晶粒从阳极脱落的现象大大减少 阳极膜在一定程度上阻止了铜阳极的过快溶解
电镀铜镀层厚度估算方法(mil) = 0.0087*电镀阴极电流密度(ASD) X 电镀时间(分
钟) 1 mil = 25.4 µm
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电镀铜板面镀层厚度分布评估方法
Coefficient of Variance:
(CoV ) 100 %
平均值
1 n
n i 1
Xi
for i = 1,2, ….., n (n= no. of points)
底3－8cm，气孔直径2 mm孔间距80－130mm。 孔中心线与垂直方向成45°角。 过滤
PP滤芯、1－5μm过滤精度、流量2－6次循环/小 时 阳极
磷铜阳极、含磷0.04-0.065%
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磷铜阳极的特色
通电后磷铜表面形成一层黑色(或棕黑)的薄膜黑 色(或棕黑色)薄膜为Cu3P又称磷铜阳极膜 磷铜阳极膜的作用
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问题1. 板子正反两面镀层厚度不均
可能原因 1.板子两面的电镀面积不一致，尤其当一面是接
地层面而另一面是线路面时 以正反排板方式将板子两面的待镀面积 加
以调整或适当增加DUMMY PAD. 2. 可能是某一边阳极之线缆系统导电不良所致
检查及改善
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问题2. 镀层过薄
可能原因 1. 电镀过程中，电流或时间不足
cc
bc c
bc
b cc c
b
b
b
b b
c
cc c
c
cbc
c
cc
c b
b
c
c
b
过量光亮剂
b c过b 量c b光c亮b 剂c b c b b c b c b c b c b c bb
bc
cb c
bb
b cb c
b
b
b
b b
c c bb
c
c bb
b
cc bbc c
b
c
光 亮 剂 /载 体 /整 平 剂 的 混 合
溶液必须安排作活性炭处理
HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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电镀液维护
电镀液维护 电镀液会发生成分变化(变质)的。为了调整、恢复原状，
需要补充药品。如果有杂质的沉积，就要除掉杂质(再生)，到 了不能使用时就要全量或者部分报废，更换新镀液。
镀液的再生采用: (1)活性碳处理； (2)弱电解(拖缸)处理等。 补充药品方法有: (1) 分析补充； (2)定量补充两种。
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操作条件对酸性镀铜效果的影响
电流密度 提高电流密度，可以提高镀层沉积速率，但应
注意其镀层厚度分布变差。 搅拌
阴极移动：阴极移动是通过阴极杆的往复运动 来实现工件的移动。移动方向与阳极成一定角度。 阴极移动振幅 50－75mm，移动频率10－15次/ 分
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操作条件对酸性镀铜效果的影响
空气搅拌 无油压缩空气流量0.3-0.8m3 / min.m2打气管距槽
积,整个试片光亮度降低. 改正方法:分析氯离子含量,如有需要请作
调 整.
HULL CELL 图样如下页图
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
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赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 严重污染 改正方法:添加平整剂对抑制此现象可能
有 帮助.
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电镀槽液的维护
镀液在投入生产前需作DUMMY处理, 促使铜 阳极上能形成一均匀的阳极膜, 以确保能镀出 品质优良的镀层。DUMMY的程序为先以假镀板, 用14~20 ASF (约0.2安培/升) 电镀24小时直至 达到5安培小时每公升溶液。 为避免过厚镀层 剥落在电镀槽液, DUMMY板每2~4小时更换。当 完成DUMMY程序后, 通过调整镀液便可作生产之 用。
增强添加剂的吸附,各添加剂相互制约地起作用.
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电镀层的光亮度 载体 (c) /光亮剂 (b)的机理
c
bc
b
c
bc
c bc
c c
c
c c
bc
b
bb
bb
cc cc c c c bc b c c c bc b bb bb bb
c
cc
c c
bc
b
cc c bc bc bc b c c c bc b
bb
bb bb
载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积 光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率. 载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度
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电镀的整平性能 光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理
光亮剂和载体
b c c光c亮c 剂c b和c载c 体c c b c c c c c b c c c cc
⑴ 使用钳形表定期检查每一支阳极与阳极杆是否 接触良好。
⑵ 清洁所有接点，并确保阳极杆所有接点的电位 降落(Voltage Drop)都要相同。 3 ．镀液中硫酸浓度不足，导电不良.
检查硫酸浓度并调整至最佳值 40
问题4. 镀铜层烧焦
1． 电流密度过高或电镀面积不均匀，导致板面上局部电流密度超过局限电 流 ⑴ 降低所用之电流 ⑶ 在高电流密度区增加辅助阴极板，以吸收多余的电流
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电镀铜阳极表面积估算方法
圆形钛篮阳极表面积估算方法: Fdlf /2 F =3.14 d=钛篮直径 l=钛篮长度 f=系数 方形钛篮铜阳极表面积估算方法 — 1.33lwf l=钛篮长度 w=钛篮宽度 f=系数 f与铜球直径有关: 直径=12mm f=2.2 直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7 直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2
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电镀铜溶液的控制
赫尔槽试验(Hull Cell Test) 高电流密度区烧焦,中高电流密度区无光泽
酸铜光泽剂含量非常低
改正方法:添加0.2---0.3ml/l 的酸铜光泽剂