电镀铜工艺
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（2）電流密度範圍寬，如在赫爾槽2A下，全板鍍層均勻 一致。
（3）鍍液穩定，便于維護，對雜質的容忍性高，對溫度 的容忍性高。
（4）鍍液對覆銅箔板無傷害
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6
电镀铜的原理
直流
整流器
ne-
ne-
+
-
阳极
电镀上铜层
离子交换
阴极 (受镀物件)
Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu
镀槽
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16
磷銅陽极的特色
当阳极电流密度0.4-1.5A/dm2时，阳极含磷量与黑膜 生成量成线性关系，当含P0.035%-0.0.75%时，阳极铜 的利用率最高，泥渣生成量最少。当P含量太低0.005% 以下，虽有黑膜生成但是太薄，不足以保护铜阳极， 当P含量太高时，黑 膜太厚，阳极溶解不好，阳极 泥 渣多，镀液中铜浓度下降，添加剂消耗增加。
电镀铜工艺
苏州麦特隆特用化学品有限公司
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1
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.
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2
电镀铜工艺的功能
电镀铜工艺
– 在化学沉铜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发热和机械缺陷.
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来自百度文库
3
电镀铜工艺的功能
电镀铜层的作用
– 作为孔的化学沉铜层的加厚层,通过全板镀铜达到厚度5-8微米, 称为加厚铜.
– 作为图形电镀锡或镍的底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀 铜.
- 电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl +添加剂)
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7
硫酸鹽酸性鍍銅的機理
電極反應
標准電極電位
陰極： Cu2+ +2e Cu
。 Cu2+ / Cu = +0.34V
副反應 Cu2+ + e Cu＋
。 Cu2+ / Cu ＋ = +0.15V
Cu+ + e Cu
。 Cu+ / Cu = +0.51V
振幅 >200µm 振频 根据实际情况调节，一般振30s停20s
摆幅 5~6cm 摆频 10~12次/分
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13
— 空氣攪拌
無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2 打氣管距槽底3－8cm，氣孔直徑2 mm孔間距80－130 mm。 孔中心線與垂直方向成45o角。
過濾
PP濾芯、5－10m過濾精度、流量2－5次循環/小時
電流密度
— 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應注意其鍍層 厚度分布變差。
攪拌
— 陰極移動：陰極移動是通過陰極杆的往複運動來實現 工件的移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移動振幅 50－75mm，移動頻率10－15次/分
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12
振动与摆动
振动与摆动的主要作用是降低diffusion layer的厚度 （增大表面张力），赶走孔内的气泡，加速孔内镀液 的补充与更新，提升镀件品质。
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9
酸性鍍銅液各成分功能
— CuSO4.5H2O ：主要作用是提供電鍍所需Cu2＋及提高導電能力
— H2SO4
：主要作用是提高鍍液導電性能，提高通孔電鍍的均勻性。
— Cl-
：主要作用是幫助陽極溶解，協助改善銅的析出，結晶。
— 添加劑 ：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。
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磷銅陽极膜的作用
— 陽极膜本身對(Cu+--e→Cu2+)反應有催化、加速作用，從而 減少Cu+的積累。
— 陽极膜形成后能抑制Cu+的繼續產生 — 陽极膜的電導率為1.5X104 -1 cm-1具有金屬導電性 — 磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅的陽极化
比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。 — 陽极膜會使微小晶粒從陽級脫落的現象大大減少 — 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解
10
酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響
— CuSO4.5H2O ：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦； 濃度太高，鍍液分散能力會降低。
— H2SO4
：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。 濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，並對銅
鍍層的延伸率不利。
— Cl-
：濃度太低，鍍層出現台階狀的粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；
濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。
— 添加劑 ：（後面專題介紹）
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11
操作條件對酸性鍍銅效果的影響
溫度
— 溫度升高，電極反應速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉 積速度加快，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結 晶粗糙，亮度降低。
— 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區容易燒焦。防止鍍 液升溫過高方法：鍍液負荷不大于0.2A/L，選擇導電性能優 良的挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。
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4
对铜镀层的基本要求
（1）鍍層均勻、細致、平整、無麻點、無針孔，有良好外 觀的光亮或半光亮鍍層。
（2）鍍層厚度均勻，板面鍍層厚度與孔壁鍍層厚度之比接 近1：1。
（3）鍍層與銅基體結合牢固，在鍍後和後續工序的加工過程 中，不會出現起泡、起皮等現象。
（4）鍍層導電性好 （5）鍍層柔軟性好，延伸率不低于10%，抗張強度20-50Kg/mm2,
以保證在後工序波峰焊和熱風整平時，不至于固環氧樹脂 基材上銅鍍層的膨脹系數不同導致鍍銅層産生縱向斷裂 （環氧樹脂膨脹系數12.810-5 /℃ ,銅的膨脹系數0.68 10-5 /℃)
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5
对镀铜液的基本要求
（1）有良好的分散能力和深鍍能力，即使在很低的電流 密度下，也能得到均勻細致的鍍層，以保證在印制 板的板厚孔徑比較大時，仍能達Ts:Th接近1：1。
陽極
磷銅陽極、含磷0.04-0.065%
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14
為何不用電解銅或無氧銅作陽极???
銅粉多，陽极泥多。 鍍層易產生毛刺和粗糙。 銅离子濃度逐漸升高，難以控制。 添加劑消耗量大。 陽极利用率低。
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15
磷銅陽极的特色
通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜
黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜
陽極： Cu -2e Cu2+
Cu - e Cu+
副反應
2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ 2Cu2+ + H2O 2Cu+ + 2 H2O 2CuOH + 2H+
2Cu+ Cu2+ + Cu
Cu2O + H2O
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8
酸性鍍銅液各成分及特性簡介
酸性鍍銅液成分
— 硫酸銅（CuSO4.5H2O) — 硫酸 (H2SO4) — 氯離子（Cl-) — 添加劑
（3）鍍液穩定，便于維護，對雜質的容忍性高，對溫度 的容忍性高。
（4）鍍液對覆銅箔板無傷害
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电镀铜的原理
直流
整流器
ne-
ne-
+
-
阳极
电镀上铜层
离子交换
阴极 (受镀物件)
Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e- Cu
镀槽
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磷銅陽极的特色
当阳极电流密度0.4-1.5A/dm2时，阳极含磷量与黑膜 生成量成线性关系，当含P0.035%-0.0.75%时，阳极铜 的利用率最高，泥渣生成量最少。当P含量太低0.005% 以下，虽有黑膜生成但是太薄，不足以保护铜阳极， 当P含量太高时，黑 膜太厚，阳极溶解不好，阳极 泥 渣多，镀液中铜浓度下降，添加剂消耗增加。
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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.
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2
电镀铜工艺的功能
电镀铜工艺
– 在化学沉铜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发热和机械缺陷.
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3
电镀铜工艺的功能
电镀铜层的作用
– 作为孔的化学沉铜层的加厚层,通过全板镀铜达到厚度5-8微米, 称为加厚铜.
– 作为图形电镀锡或镍的底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀 铜.
- 电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl +添加剂)
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7
硫酸鹽酸性鍍銅的機理
電極反應
標准電極電位
陰極： Cu2+ +2e Cu
。 Cu2+ / Cu = +0.34V
副反應 Cu2+ + e Cu＋
。 Cu2+ / Cu ＋ = +0.15V
Cu+ + e Cu
。 Cu+ / Cu = +0.51V
振幅 >200µm 振频 根据实际情况调节，一般振30s停20s
摆幅 5~6cm 摆频 10~12次/分
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13
— 空氣攪拌
無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2 打氣管距槽底3－8cm，氣孔直徑2 mm孔間距80－130 mm。 孔中心線與垂直方向成45o角。
過濾
PP濾芯、5－10m過濾精度、流量2－5次循環/小時
電流密度
— 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應注意其鍍層 厚度分布變差。
攪拌
— 陰極移動：陰極移動是通過陰極杆的往複運動來實現 工件的移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移動振幅 50－75mm，移動頻率10－15次/分
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振动与摆动
振动与摆动的主要作用是降低diffusion layer的厚度 （增大表面张力），赶走孔内的气泡，加速孔内镀液 的补充与更新，提升镀件品质。
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9
酸性鍍銅液各成分功能
— CuSO4.5H2O ：主要作用是提供電鍍所需Cu2＋及提高導電能力
— H2SO4
：主要作用是提高鍍液導電性能，提高通孔電鍍的均勻性。
— Cl-
：主要作用是幫助陽極溶解，協助改善銅的析出，結晶。
— 添加劑 ：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。
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磷銅陽极膜的作用
— 陽极膜本身對(Cu+--e→Cu2+)反應有催化、加速作用，從而 減少Cu+的積累。
— 陽极膜形成后能抑制Cu+的繼續產生 — 陽极膜的電導率為1.5X104 -1 cm-1具有金屬導電性 — 磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅的陽极化
比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。 — 陽极膜會使微小晶粒從陽級脫落的現象大大減少 — 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解
10
酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響
— CuSO4.5H2O ：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦； 濃度太高，鍍液分散能力會降低。
— H2SO4
：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。 濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，並對銅
鍍層的延伸率不利。
— Cl-
：濃度太低，鍍層出現台階狀的粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；
濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。
— 添加劑 ：（後面專題介紹）
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11
操作條件對酸性鍍銅效果的影響
溫度
— 溫度升高，電極反應速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉 積速度加快，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結 晶粗糙，亮度降低。
— 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區容易燒焦。防止鍍 液升溫過高方法：鍍液負荷不大于0.2A/L，選擇導電性能優 良的挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。
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4
对铜镀层的基本要求
（1）鍍層均勻、細致、平整、無麻點、無針孔，有良好外 觀的光亮或半光亮鍍層。
（2）鍍層厚度均勻，板面鍍層厚度與孔壁鍍層厚度之比接 近1：1。
（3）鍍層與銅基體結合牢固，在鍍後和後續工序的加工過程 中，不會出現起泡、起皮等現象。
（4）鍍層導電性好 （5）鍍層柔軟性好，延伸率不低于10%，抗張強度20-50Kg/mm2,
以保證在後工序波峰焊和熱風整平時，不至于固環氧樹脂 基材上銅鍍層的膨脹系數不同導致鍍銅層産生縱向斷裂 （環氧樹脂膨脹系數12.810-5 /℃ ,銅的膨脹系數0.68 10-5 /℃)
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5
对镀铜液的基本要求
（1）有良好的分散能力和深鍍能力，即使在很低的電流 密度下，也能得到均勻細致的鍍層，以保證在印制 板的板厚孔徑比較大時，仍能達Ts:Th接近1：1。
陽極
磷銅陽極、含磷0.04-0.065%
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14
為何不用電解銅或無氧銅作陽极???
銅粉多，陽极泥多。 鍍層易產生毛刺和粗糙。 銅离子濃度逐漸升高，難以控制。 添加劑消耗量大。 陽极利用率低。
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15
磷銅陽极的特色
通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜
黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜
陽極： Cu -2e Cu2+
Cu - e Cu+
副反應
2Cu+ + 1/2O2 + 2H+ 2Cu2+ + H2O 2Cu+ + 2 H2O 2CuOH + 2H+
2Cu+ Cu2+ + Cu
Cu2O + H2O
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8
酸性鍍銅液各成分及特性簡介
酸性鍍銅液成分
— 硫酸銅（CuSO4.5H2O) — 硫酸 (H2SO4) — 氯離子（Cl-) — 添加劑