在电子电路及电子元器件制造产业链中,电镀铜由于具有高的可靠性和生产率以及低的成本优势,同时又能够完全满足电和热的传输特性,在现代电子工业应用中起着关键作用。那到底什么是电镀铜,下面为大家介绍电镀铜的相关知识,包括,原理、工艺流程、危害、掉色等知识。
电镀铜是一个复杂的物理化学过程,包括物质传递(迁移、扩散、对流)过程、化学反应、传热过程等,它们相互耦合,协同作用,共同影响铜的沉积。而且,电镀铜过程受诸多因素影响,镀槽构型、电场线分布、镀液传质方式、镀液组分、基材材质与工艺流程等都会影响镀层性能。
电镀铜,是一种非接触式的电极金属化技术,在基本金属表面通过电解方法沉积金属铜制作铜栅线,用于收集光伏效应产生的载流子。在电镀铜工艺未应用前,光伏行业普遍采用银浆技术。
铜电镀则是指在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜的电极制备工艺,借鉴印刷电路板PCB生产中的成熟度图形化电镀铜线路工艺,HJT电池发展出一套电池发展出一套电镀铜电极栅线的发展道路,通过电镀铜栅线达到降低银浆耗量的目的。
因此,不乏有公司认为,使用铜来完全替代银,将是异质结降本的终极解决路线。
电镀铜工艺的基础原理就是利用电解化学反应在基体表面镀上一层金属铜膜层的方法。具体镀铜方法如下:需镀铜的基体材料作为阴极,铜板作为阳极,基体材料和铜板放置在电镀液中,发生电解化学反应后,在阳极铜板生成Cu2+离子并溶入溶液中,在阴极的基体材料上形成铜镀层且会生成氢气。电镀铜工艺原理示意图如图1所示。
然而,在电镀铜工艺过程中,电镀液的成分较为复杂,电镀液中不仅含有Cu2+离子,还含有添加剂成分,实际发生的电解化学反应要比上述阴阳两极的氧化还原反应要复杂很多。此外,电镀铜电解化学反应还会受到其他因素的影响,如反应温度、反应时间以及电流密度等。这一些因素会导致电镀铜工艺过程中实际发生的电解化学反应要更复杂一些。
光伏电镀铜技术是一种借鉴印刷电路板PCB生产中的成熟度图形化电镀铜线路工艺,在化学沉铜层上通过电解方法沉积金属铜的电极制备工艺。
主要工序包括种子层沉积、图形化、电镀及后处理四大环节,各环节内部涌现不同的技术路线导致电镀铜工艺方案众多。
(1)种子层沉积:由于铜在透明导电层(TCO)上的附着性较差,易引起电极脱落,因此通常要在镀铜前在TCO上引入种子层,改善电极的附着性能,设备主要是采用PVD,主要技术分歧在于是否制备种子层、制备整面/局部种子层和种子层金属选用;
(2)图形化:使用感光材料将HJT电池覆盖住,通过选择性光照,使得不需要镀铜的位置感光材料发生改性反应,而需要镀铜的位置感光材料不变,不变的改性材料在显影的步骤会被去除,在电镀时发生导电,而其他位置不可能会发生铜沉积,主要技术分歧在于曝光显影环节选用掩膜类光刻/LDI激光直写/激光开槽;
(3)电镀:浸泡在电镀设备的硫酸铜溶液中,通电进行电解,铜离子(Cu2+)被还原,在需要镀铜的电池表面沉积成铜,形成铜电极,主要技术分歧在于水平镀/垂直镀/光诱导电镀;
目前电镀铜工艺将降本重点放在图形化与电镀两个环节,电镀铜设备价值量为2亿元/GW,随着各环节技术进一步成熟及电镀铜规模化量产,设备投资额后续有望下降到1亿元/GW左右。
传统电镀工艺需要复杂的设备和化学药剂,涉及到对环境和身体有害的物质。首先,要准备一个电镀槽,将铜盐和其他金属盐溶解在水中,然后通过外加电流使得铜离子在金属表面析出。这样的一个过程需要严控温度、电流和时间,否则电镀效果不理想。此外,废弃的电镀液和废水对环境污染很严重。工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害于人体健康的物质含量后,达标排放,以防污染环境。
电镀工艺是会掉色的,因为只要是电镀都可能会发生掉色,这是镀层与空气之间所发生的化学反应导致的,人们为何会在器物表面电镀一层金,是为了对其起到保护作用,避免氧化与腐蚀。
电镀的产品有一定的寿命期,褪色是产品的电镀层氧化导致的。自然保色时间长,保养不好,会自己掉色快。
因为硫酸铜溶液中的铜离子浓度很高,沉积速率往往太快,结晶性差,光泽感差。使用硫酸铜来进行电镀铜,不仅效率低下,而且易发生不良反应。相比之下,使用稳定剂和电解液的电镀铜方法,能更高效地进行铜镀。
镀铜是在另一种材料表面镀上一层铜,而纯铜是指铜本身就是材料的成分。纯铜具有更高的电导率和抵抗腐蚀能力,而镀铜则能大大的提升材料的导电性和装饰性。
一般购买铜用品要去正规的厂家,正规的渠道购买。并且认真仔细检查、铜主要看他的色泽,紫铜,红铜是好铜。还有黄铜,颜色发浅。还有的铜上镀了一锌,有的镀锡,发白色,还有一种劣质铜,铜里面有杂质,用手一弯就断成两截,里面有黑色杂质。
以上就是有关于电镀铜的有关的资料汇总,目前,电镀铜层已经大范围的应用于所有的领域,如电子领域、建筑领域、国防领域等。在电子领域,通常利用电镀工艺,在印制电路板的通孔表面镀上一层金属铜层,以实现通电导电的作用,有利于一些小型微电子器件的焊接。