电镀铜原理概(doc 17页)

  使镀液中铜离子减少；无论含磷量太低或太高，都会增加电镀添加剂的消耗。一般在大处理溶液时，要同时清洗铜阳极，钛蓝和阳极袋。阳极中的杂质含量应越少越好，杂质含量超标，会增加阳极泥并会使某种对镀层有害的成分在镀液中累积而影响镀层质量，某些杂质还会影响镀层的机械性能和电性能。因此为保证镀液正常工作，阳极材料最好稳定，

  1）定期分析调整镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子的浓度，使之经常处于最佳状态。镀液的分析周期可根据生产量大小来决定，一般每周至少分析调整一次，若生产量大的几乎每天都要分析调整。增加10毫克/升的氯离子，能加入0.026毫升/升的试剂级盐酸。

  2）添加剂的补充：在电镀过程中，添加剂不断消耗，能够准确的通过安时数，按供应商提供的添加量做补充，但还应该要考虑镀件携带的损失，适当增加5-10％。经常进行赫尔槽试片的检查也是确定镀液中添加剂含量是不是正常的方法，根据赫尔槽试片调整的结果，补加光剂就比较客观和可靠。

  此仪器利用待镀印制板图形的生产底版，对光通过与阻挡不同，亦即底版黑色部分不透光，而透明部分光通过，将测得光通量自动转换成面积，再加上孔的面积，即可算出整个板面图形待镀面积。需指出的是，由于底片上焊盘是实心的，多测了钻孔时钻掉部分的面积，而孔壁面积只能计算，孔壁面积S=πDH,D一孔径，H一板厚，每种孔径的孔壁面积只要算出一个；再乘以孔数即可。此法准确，但价格较贵，在国外已推广使用，国内很多大厂家也在使用。

  温度对镀液性能影响很大，温度提高，会导致允许的电流密度提高，加快电极反应速度，但温度过高，会加快添加剂的分解，使添加剂的消耗增加，同时镀层光亮度降低，镀层结晶粗糙。温度太低，虽然添加剂的消耗降低，但允许电流密度降低，高电流区容易烧焦。一般以20-300C为佳。

  e)将镀液冷却至320C以下，加1-5克/升活性炭细粉，搅拌2小时后，关闭搅拌， 让溶液沉降。

  F）此时 ，可适当取小样做赫尔槽实验，如果在整个电流密度范围内无光泽，可进行过滤。注意一定要把活性炭过滤干净。

  G）溶液回滤到电镀槽后，根据赫尔槽实验加入光亮剂，以0.7-1.2A/dm2电流密度空镀约1-2小时，使阳极长膜。并加入开缸量的添加剂，进行试镀。

  由于空气搅拌对溶液的翻动较大因而对溶液的清洁程度要求比较高，所以一般空气搅拌都与溶液的连续过滤配合使用。

  3）过滤：过滤可以净化溶液，使溶液中的机械杂质及时地除去，防止或减少了毛刺出现的机会，同时又能做到使溶液流动，尤其是有回流槽的镀槽使用连续过滤，其溶液流动的效果更明显。过滤机应使用5-10微米的PP滤芯，也可以用过滤介质。溶液应每小时至少过滤一次。

  镀液配方及操作条件见表8-8.其镀液配制，各成分作用以及维护方法都与光亮酸性镀铜大同小异，这里不再赘述。应该指出的是，这种工艺在不同电流密度下工作，其主盐浓度不同，温度也不同，因此这种镀液可以不必加冷却系统。

  2）压缩空气搅拌：压缩空气不仅带给镀液的中度到强烈的翻动，对镀铜液而言，它能提供足够的氧气，促进溶液中的Cu氧化成Cu2，协助消除Cu的干扰。

  压缩空气应是无油空气泵供给，在泵的气体进口处，应该使空气净化。压缩空气流量一般是0.3-0.8米3/分。分米2，空气通过距槽底3-8厘米的管子释出，此管最好与阴极横平行，气孔直径3毫米，孔距80-130毫米，孔中民线角，应使小孔面积的总和约等于空气管截面积的80％，压缩空气流量应是可调的。

  在电镀过程中，添加剂要分解，同时干膜或抗电镀油墨分解物及板材溶出物等都会对镀液构成污染，因此要定期用活性炭净化。一般每年至少用活性炭处理一次，处理步骤如下

  c)边搅拌边加入1-2毫升/升H202,在430C下充分搅拌溶液2小时。

  当镀液组成，添加剂，温度，搅拌等因素一定时，镀液所允许的电流密度范围也就一定了，为了更好的提高生产效率，在保证镀层质量的前提下，应尽量使用高的电流密度。 电流密度不同，沉积速度也不同。表8-5给出了不同电流密度下的沉积速度(以阴极电流效率100％计）。

  镀液的最佳电流密度一定，但由于印制电板的图形多种多样，难以估计出准确的施镀面积，也就难以得出一个最佳的电流值。问题的症结在于正确测算图形电镀的施镀面积。下面介绍三种测算施镀面积的方法。

  镀层耐热冲击的性能使它能顺利通过美国军用标准MIL,SPEC-P-5510C试验。在正常操作的情况下，板面镀层厚度（Ts）与孔壁镀层厚度（Th）之比，可达到1；当孔径相当板厚1/10时（孔径大约0.3毫米），在2.5安培/分米2下，Ts：Th可达到1.05-1.18.同时该镀液可以在较高的电流密度下工作，仍能保持比较好的孔壁厚度，如当6安培/分米2下，对孔径0.6毫米，板厚1.6厘米的板，其Ts：Th仍能达到1.18-1.25.

  此外，阳极面积应该是阴极面积的1.5-2倍，使用钛蓝要常常检验核查铜角（球）是否足够，以防止阳极面积不够带来的阳极钝化和镀液中铜离子浓度的降低。

  半光亮酸性镀铜的特点在于它所用光亮剂不含硫，因而添加剂的分解产物少，镀层的纯度高，延性好。同时镀液具有极好的深镀能力，镀层外观为均匀，细致，整平的半光亮镀层。

  剪取一小块覆铜箔单面板，测量出一面的总面积，将板子在800C烘干1小时，干燥冷至室温，用天平称取总重量（Wo）.在此板上作阴纹保护图形，蚀掉电镀图形部分的铜箔，清洗后按上法烘干称重，得除去电镀图形铜箔后的重量（W1）,最后全部蚀刻掉剩余铜箔，清洗后按上法干燥称重，得无铜箔基体的净重（W2）,按下式可算出待电镀图形的面积S:

  为什么使用含磷铜阳极？因为不含磷的铜阳极在镀液中溶解速度快，其阳极电流效率100％，导致镀液中铜离子累积，又由于阳极溶解速度快，导致大量Cu进入溶液，从而形成很多铜粉浮于液中，或形成Cu2O，使镀层变的粗糙，产生节瘤，同时阳极泥也增多。使用优质含磷铜阳极，能在阳极表明产生一层黑色保护膜，它象栅栏一样，能控制铜的溶解速度，使阳极电流效率接近阴极电流效率，镀液中的铜离子保持平衡，防止了Cu的产生，并大幅度减少了阳极泥。阳极中磷含量应保持适当，磷含量太低，阳极黑膜太薄，不足以起到保护作用；含磷量太高，阳极黑膜太厚。导致阳极屏蔽性钝化，影响阳极溶解，

  为了强化电极过程提高生产效率，往往将阴极移动，空气搅拌与连续过滤同时使用在一个镀槽中。

  硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量0.04-0.065％，铜含量不小于99.9％。

  其它杂质的允许含量见表8-6.磷铜能做成铜角，铜球或铜板，阳极最好用钛蓝，将磷铜角（球）置于其中。不保持镀液清洁，阳极应包于聚丙烯布做成的阳极袋中，袋应比阳极长3-4厘米。