镀层均匀性改善
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汕头超声印制板公司
China Circuit Technology (Shantou)Corp.
镀层均匀性改善
一厂工程部 苏培涛
Ptsu@cctc-pcb.com
项目开展意义
精细线路加工:减少蚀刻压力； 阻抗控制：提高导线均匀性； 提高表面和孔壁铜厚保证性； 降低资源耗用，节约生产成本！
ATO水平脉冲
±10%
±20%
±30%
±40%
感谢
感谢生产部在改善过程中的大力协助！
感谢设备组相关人员的鼎力支持！
感谢各部门对技术改造工作的配合！
改善前：
1
0.00
图5. 板件反面不同行电镀铜平均厚度分布图
第一行 第二行 第三行 第四行 第五行 第六行 第七行 第八行
上加档板
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
电镀铜厚度，微米
板正面不同位置平均铜厚分布图
改善后：
1 0 10 20 30 40 50 铜厚 （微米）
系列8 系列7 系列6 系列5 系列4 系列3 系列2 系列1
印制板电镀关系图
设备 药水 工艺 优异电镀效果
镀层均匀性
深镀能力
电镀效率
电镀铜基本原理
整流器
ne-
ne-
+
阳极 离子交换
电镀上铜
阴极(板件)
Cu
Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e-
电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂)
镀层均匀性影响因素
一次电流分布：主要取决于镀槽和电 极的形状，也称为初次电流分布； 二次电流分布：考虑浓差极化和电化 学因素影响后的电流分布； 三次电流分布：板件实际镀层上的厚 度分布。
电力线分布
边缘效应：电力线在边缘位置较密集，中间 位置较稀疏！
客观存在的自然现象，无法避免但可改善！
镀缸改进目的:改善电力线分布！
电力线分布改善
边缘处增加辅助阴极，吸收多余电流； 采用阳极或阴极带孔遮板平均分配电力线；
不溶性阳极使生产过程阳极面积恒定；
采用框架式挂具，使四面接触板边以改善电流 分布。
• • •
阳极面积不足（＜阴极）：
电流密度过大，电镀效率下降 容易产生铜粉、高电流区烧焦 严重时出现铜球钝化或不溶解
• • •
阳极面积太大（＞2倍阴极）：
影响电流一次分布 容易出现镀液铜离子浓度上升 镀层质量较差，影响分散能力
阴阳极面积计算
阳极面积=铜球数×4π r2×0.65×钛篮数
保养后 铜球数 大铜球 钛篮数 阳极面积 铜球数 保养前 钛篮数 阳极面积
一厂电镀设备介绍
PENC（电镀工程及化工原料有限公司 ） B沉铜平板一体线、老平板线 B（Ⅰ）电镀线、老图形电镀 全板镀金线、新全板镀金线 PAL（亚洲电镀公司） C线平板电镀、 C线图形电镀 （大铜球） Protek（保德公司） B（Ⅱ）线新图形电镀（大铜球）
脉冲电镀垂直方向改善
工艺方面
加挡板改善均匀性：水平和垂直分布； 采用分散能力高光剂，降低浓差极化； 定期检查打气和Eductors； 定期吊出铜球处理,清洗阳极袋； 调整镀液成份和工艺控制参数； 制程能力与品质的定期验证。
设备方面
更换损坏Eductors 、清通循环/打气管； 改善镀缸搅拌能力（摇摆、循环等）； 更换夹具弹簧，降低夹具与板的电阻； 保证每只夹具上的电流分布均匀； 确保导电性：整流机、电缆、V座、飞巴、 夹具； 配合工艺对设备进行技术改造。
生产方面
加强生产线保养和日常点检； 按要求拆飞巴,进行夹具移位； 抽查钛篮铜球添加情况以及均匀性； 电镀边条的规范使用和改善； 均匀性要求高需更换夹点，多次电镀！
电镀边条使用
品质方面
加强对平板镀层厚度抽检； 5M1E稽查操作员工按规定生产； 协助点检生产线各工艺参数； 开展制程能力的分析和提升； 生产自检、品质抽检、工艺定检稳定生产！
下改浮架
老平板电镀改造
•改进夹板
•更换钛篮
•增加浮架
•改造打气
技术改造后均匀性有明显提高，可生产平板加厚板件！
B（Ⅱ）电镀分布改进
• • • • • 增加阳极幕布设计 采用两端进气和喷流方式 新型阳极钛篮 飞巴座增设冷却装置 三点接触新型夹具
B（Ⅱ）阳极幕布
阳极幕布
上端可档住部分电力线
有效改善分布
i1
标准偏差：
1 in (Xi )2 n 1 i1
铜厚均匀:(评价标准:CoV≤12%） 板面厚度极差：≤10um（镀厚25um） 匀均性公差百分比（如：±20%）
测量仪器
表面铜厚测试仪： MP30/MP40，CMI
工艺验证及改善
生产自检及QE抽查
日常镀层不均对策
镀层不均原因： 阳极篮与阴极板面相对位置不当 电接触处导电不良 镀液中硫酸不足导致溶液导电不良 药水交换不良：循环、搅拌、摆摇等 一般解决方法： 根据镀层厚度测量结果，重新排布阳极位置 使用电阻表检测各部位接触并清洁所有接点 分析药水浓度并调整（如：高酸低铜等）
x 12 25 50 y/4
y/2 y 5y/8 3y/4 y-50 y-25 y-12
十五点法
五十点法
12
2x/5
x/2
4x/5 x-12
CoV（50点法）测试点距板边只有半英寸！
板件要求提高，测试方法也更加严格！
评价标准
CoV（Coefficient of Variance）： 100% 1 n 镀层厚度平均值： n Xi
新技术展望
镀铜工艺的二个提高：
• 提高板面均镀能力 • 提高深孔深镀能力
阳极改造：
• 可溶性阳极：受形状改变易产生不良电流分布 • 不溶性阳极：钛基材上覆盖混合金属氧化物
业界垂直自走和水平脉冲较为领先！ 打破“一代厂房、一代设备、一代产品！” 的说法！
改善总结
镀层均匀性改进是电镀界一个永恒的话题； 从设备设计到过程控制还有许多值得探讨； 改进有路“挡”为径，提升无涯“试”作舟！
飞巴两端板件中间区域偏薄。
30.00
理论值
改进后A面
改进后B面
改进后平均
25.00
20.00
15.00
10.00
各增加一个钛篮后偏厚
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
5.00
0.00
C线平板改造（进行中）
增加带孔挡板
C线平板改进后 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
调整两侧电流分布，使板中间镀层更均匀
C线平板改造（进行中）
C平板
理论值 C平板A面 C平板B面 C平板平均 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
12 105
32 32
202dm2 442dm2
10 88
32 32
168dm2 370dm2
小铜球
全板阴极面积=144×24×0.2542=223 dm2 图形阴极面积=223*65% =145dm2 结论：大铜球只适用于图形电镀线！
电镀方式改善分布
铜厚测量方法
三点法
五点法 九点法
理论值 C平板A面 C平板B面 C平板平均
飞巴两侧档板设计
均匀性的提高，需要不断试验、持续改善！
镀缸打气管改进
加速溶液对流，使铜离子及时补充； 降低浓差极化、提高阴极极限电流； 促使镀液温度和成份更加均一； 老图形打气管从原“U”型改为“H”型。
பைடு நூலகம்
B（Ⅱ）铜缸设计
阳极面积影响
阴阳极面积合适比例为1：1-1：2！
China Circuit Technology (Shantou)Corp.
镀层均匀性改善
一厂工程部 苏培涛
Ptsu@cctc-pcb.com
项目开展意义
精细线路加工:减少蚀刻压力； 阻抗控制：提高导线均匀性； 提高表面和孔壁铜厚保证性； 降低资源耗用，节约生产成本！
ATO水平脉冲
±10%
±20%
±30%
±40%
感谢
感谢生产部在改善过程中的大力协助！
感谢设备组相关人员的鼎力支持！
感谢各部门对技术改造工作的配合！
改善前：
1
0.00
图5. 板件反面不同行电镀铜平均厚度分布图
第一行 第二行 第三行 第四行 第五行 第六行 第七行 第八行
上加档板
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
电镀铜厚度，微米
板正面不同位置平均铜厚分布图
改善后：
1 0 10 20 30 40 50 铜厚 （微米）
系列8 系列7 系列6 系列5 系列4 系列3 系列2 系列1
印制板电镀关系图
设备 药水 工艺 优异电镀效果
镀层均匀性
深镀能力
电镀效率
电镀铜基本原理
整流器
ne-
ne-
+
阳极 离子交换
电镀上铜
阴极(板件)
Cu
Cu Cu2+ + 2e- Cu2+ + 2e-
电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂)
镀层均匀性影响因素
一次电流分布：主要取决于镀槽和电 极的形状，也称为初次电流分布； 二次电流分布：考虑浓差极化和电化 学因素影响后的电流分布； 三次电流分布：板件实际镀层上的厚 度分布。
电力线分布
边缘效应：电力线在边缘位置较密集，中间 位置较稀疏！
客观存在的自然现象，无法避免但可改善！
镀缸改进目的:改善电力线分布！
电力线分布改善
边缘处增加辅助阴极，吸收多余电流； 采用阳极或阴极带孔遮板平均分配电力线；
不溶性阳极使生产过程阳极面积恒定；
采用框架式挂具，使四面接触板边以改善电流 分布。
• • •
阳极面积不足（＜阴极）：
电流密度过大，电镀效率下降 容易产生铜粉、高电流区烧焦 严重时出现铜球钝化或不溶解
• • •
阳极面积太大（＞2倍阴极）：
影响电流一次分布 容易出现镀液铜离子浓度上升 镀层质量较差，影响分散能力
阴阳极面积计算
阳极面积=铜球数×4π r2×0.65×钛篮数
保养后 铜球数 大铜球 钛篮数 阳极面积 铜球数 保养前 钛篮数 阳极面积
一厂电镀设备介绍
PENC（电镀工程及化工原料有限公司 ） B沉铜平板一体线、老平板线 B（Ⅰ）电镀线、老图形电镀 全板镀金线、新全板镀金线 PAL（亚洲电镀公司） C线平板电镀、 C线图形电镀 （大铜球） Protek（保德公司） B（Ⅱ）线新图形电镀（大铜球）
脉冲电镀垂直方向改善
工艺方面
加挡板改善均匀性：水平和垂直分布； 采用分散能力高光剂，降低浓差极化； 定期检查打气和Eductors； 定期吊出铜球处理,清洗阳极袋； 调整镀液成份和工艺控制参数； 制程能力与品质的定期验证。
设备方面
更换损坏Eductors 、清通循环/打气管； 改善镀缸搅拌能力（摇摆、循环等）； 更换夹具弹簧，降低夹具与板的电阻； 保证每只夹具上的电流分布均匀； 确保导电性：整流机、电缆、V座、飞巴、 夹具； 配合工艺对设备进行技术改造。
生产方面
加强生产线保养和日常点检； 按要求拆飞巴,进行夹具移位； 抽查钛篮铜球添加情况以及均匀性； 电镀边条的规范使用和改善； 均匀性要求高需更换夹点，多次电镀！
电镀边条使用
品质方面
加强对平板镀层厚度抽检； 5M1E稽查操作员工按规定生产； 协助点检生产线各工艺参数； 开展制程能力的分析和提升； 生产自检、品质抽检、工艺定检稳定生产！
下改浮架
老平板电镀改造
•改进夹板
•更换钛篮
•增加浮架
•改造打气
技术改造后均匀性有明显提高，可生产平板加厚板件！
B（Ⅱ）电镀分布改进
• • • • • 增加阳极幕布设计 采用两端进气和喷流方式 新型阳极钛篮 飞巴座增设冷却装置 三点接触新型夹具
B（Ⅱ）阳极幕布
阳极幕布
上端可档住部分电力线
有效改善分布
i1
标准偏差：
1 in (Xi )2 n 1 i1
铜厚均匀:(评价标准:CoV≤12%） 板面厚度极差：≤10um（镀厚25um） 匀均性公差百分比（如：±20%）
测量仪器
表面铜厚测试仪： MP30/MP40，CMI
工艺验证及改善
生产自检及QE抽查
日常镀层不均对策
镀层不均原因： 阳极篮与阴极板面相对位置不当 电接触处导电不良 镀液中硫酸不足导致溶液导电不良 药水交换不良：循环、搅拌、摆摇等 一般解决方法： 根据镀层厚度测量结果，重新排布阳极位置 使用电阻表检测各部位接触并清洁所有接点 分析药水浓度并调整（如：高酸低铜等）
x 12 25 50 y/4
y/2 y 5y/8 3y/4 y-50 y-25 y-12
十五点法
五十点法
12
2x/5
x/2
4x/5 x-12
CoV（50点法）测试点距板边只有半英寸！
板件要求提高，测试方法也更加严格！
评价标准
CoV（Coefficient of Variance）： 100% 1 n 镀层厚度平均值： n Xi
新技术展望
镀铜工艺的二个提高：
• 提高板面均镀能力 • 提高深孔深镀能力
阳极改造：
• 可溶性阳极：受形状改变易产生不良电流分布 • 不溶性阳极：钛基材上覆盖混合金属氧化物
业界垂直自走和水平脉冲较为领先！ 打破“一代厂房、一代设备、一代产品！” 的说法！
改善总结
镀层均匀性改进是电镀界一个永恒的话题； 从设备设计到过程控制还有许多值得探讨； 改进有路“挡”为径，提升无涯“试”作舟！
飞巴两端板件中间区域偏薄。
30.00
理论值
改进后A面
改进后B面
改进后平均
25.00
20.00
15.00
10.00
各增加一个钛篮后偏厚
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
5.00
0.00
C线平板改造（进行中）
增加带孔挡板
C线平板改进后 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39
调整两侧电流分布，使板中间镀层更均匀
C线平板改造（进行中）
C平板
理论值 C平板A面 C平板B面 C平板平均 30 25 20 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
12 105
32 32
202dm2 442dm2
10 88
32 32
168dm2 370dm2
小铜球
全板阴极面积=144×24×0.2542=223 dm2 图形阴极面积=223*65% =145dm2 结论：大铜球只适用于图形电镀线！
电镀方式改善分布
铜厚测量方法
三点法
五点法 九点法
理论值 C平板A面 C平板B面 C平板平均
飞巴两侧档板设计
均匀性的提高，需要不断试验、持续改善！
镀缸打气管改进
加速溶液对流，使铜离子及时补充； 降低浓差极化、提高阴极极限电流； 促使镀液温度和成份更加均一； 老图形打气管从原“U”型改为“H”型。
பைடு நூலகம்
B（Ⅱ）铜缸设计
阳极面积影响
阴阳极面积合适比例为1：1-1：2！