电镀在FPC中的应用

— 硫酸铜（CuSO4) — 硫酸 (H2SO4)
— 氯离子（Cl-)
— 添加剂
40—80ppm
Ar:1.2—2.0mc Base:35—70ml/L
酸性鍍銅液各成分功能
— CuSO4 — H2SO4 — Cl— 添加剂 ：主要作用是提供电镀所需Cu2＋及提高导电能力 ：主要作用是提高镀液导电性能，提高通孔电镀的均匀性。 ：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。 ：主要作用是改善均镀和深镀性能，改善镀层结晶细密性。
电 镀 在 FPC 中 应 用
电 镀 的 基 本 原 理
• 金属的盐溶于水中时，以阳离子Mn+形式存
在，当通过一个电压时，阴离子向阳极移 动，阳离子向阴极移动，阳离子获得n个电 子而还原成金属并在阴极析出，这就是电 镀的基本原理。
电
ne-
镀
示wk.baidu.com
直流 整流器
意
图
ne-
+
阳极 离子交换
电镀上铜层 阴极 (受镀物件) 镀槽
FPC
投入 半蚀刻
的
流
程
激光加工
自主检查 ……
自主检查
PTH通孔电镀
自主检查
部分冲切2
……
……
镀金
电 镀 铜 工 艺

铜的特性
– 铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+的电化当
量1.186克/安时；
– 铜具有良好的导电性和良好的机械性能. – 铜容易活化,能够与其他金属镀层形成良好的金属--金属间键合
,从而获得镀层间的良好结合力。
电镀铜工艺的功能

电镀铜工艺
– 在化学沉铜层上或导电碳层上通过电解方法沉积金属铜,以提
供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷。
对 铜 镀 层的基本要求
（1）镀层均匀、细致、平整、无麻点、无针孔，有良好外 观的光亮或半光亮镀层； （2）镀层厚度均匀，板面镀层厚度与孔壁镀层厚度之比接 近1：1； （3）镀层与铜基体结合牢固，在镀后和后续工序的加工过 程中，不会出现起泡、起皮等现象； （4）镀层导电性好； （5）镀层柔软性好，延伸率不低于10%，抗张强度3050Kg/mm2。
酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响
— CuSO4 — H2SO4 ：浓度太低，高电流区镀层易烧焦； 浓度太高，镀液分散能力会降低。 ：浓度太低，溶液导电性差，镀液分散能力差。 浓度太高，降低Cu2+的迁移率，电流效率反而降低，并对铜 镀层的延伸率不利。 — Cl— 添加剂 ：浓度太低，镀层出现台阶状的粗糙镀层，易出现针孔和烧焦；
硫 酸 盐 酸 性 镀 铜 的机理
电极反应
阴极： 副反应： Cu2+ +2eCu Cu2+ + eCu＋ Cu+ + eCu
标准电极电位
。 Cu2+ / Cu 。 Cu+ / Cu = +0.34V 。 Cu2+ / Cu ＋ = +0.15V = +0.51V
阳极：
Cu -2e Cu2+
b
金 属 电 沉 积 的 两 种方 式
晶体的螺旋位错生长：
实际上晶体表面有很多的位错，位错密度可达到1010-1012个/cm2，晶面 上的吸附原子扩散到位错的台阶边缘时，可沿位错线生长。
o
A B
几个基本的电镀术语
分散能力：在特定条件下，一定溶液使电极（通常是阴极） 镀层分布比初次电流分布所获得的结果更为均匀的能力。亦 称均镀能力。 覆盖能力：镀液在特定条件下凹槽或深孔处沉积金属的能力。 亦称深镀能力。 整平能力：使镀层在基体表面更加光滑的能力 初次电流分布：在电极极化不存在时，电流在电极表面上的 分布。 电流密度：单位面积电极上通过的电流强度，通常以 A/dm2 表示。 体积电流密度：单位体积溶液内通过的电流强度，通常以A/V表示。
空气搅拌管的 一般设计理念
— 空气搅拌
无油压缩空气流量0.3-0.8m3 / min.m2 打气管距槽底3－8cm，气孔直径2 mm孔间距80－130 mm。 孔中心线与垂直方向成45o角。
过滤 PP滤芯、5－10m过滤精度、流量2－5次循环/小时 。 阳极 磷铜阳极、含磷0.04-0.065%。
镀铜的设备及耗材
镀铜的设备
中型PCB厂
SUNIT
镀铜的耗材 阳极袋及清洗方法：
1.用5%(m/m)的的NaOH, 浸泡4h； 2.排放碱液,清水冲洗； 3.用2%(v/v)的的硫酸 浸泡4h； 4.排放酸液,清水冲洗。
镀铜的耗材 钛篮及清洗方法：
Cu - e Cu+ 2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ 2Cu2+ + H2O
副反应
2Cu+ + 2 H2O 2CuOH + 2H+
2Cu+ Cu2+ + Cu Cu2O + H2O
酸 性 镀 铜 液 各 成 分 及 特 性 简介
酸性镀铜液成分
控制范围
55—70g/L 80--220g/L 目前 Sunit使 用此控制范 围
浓度太高，导致阳极钝化，镀层失去光泽。
：（后面专题介绍）
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。 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。
Cu
Cu2+ + 2e-
Cu2+ + 2e-
Cu
电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl +添加剂)
-
金 属 电 沉 积 的 两 种方 式
表面扩散与进入晶格：
a：放电粒子直接在生长点放电而就地并入晶格（如图所示） ； b：放电粒子在电极表面任一位置放电，形成吸附原子，形成吸附原 子，然后 扩散到 生长点并进入晶格。 a
对 镀 铜 液 的 基 本 要 求
（1）有良好的分散能力和深镀能力，即使在很低的电流 密度下，也能得到均匀细致的镀层，以保证在印制 板的板厚孔径比较大时，仍能达Ts:Th接近1：1； （2）电流密度范围宽，如在赫尔槽2A下，全板镀层均匀 一致； （3）镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍性高，对温度 的容忍性高； （4）镀液对覆铜箔板无伤害。