电镀铜原理概.doc

电镀铜（二）3.4操作条件的影响3.4.1温度 温度对镀液性能影响很大，温度提高，会导致容许的电流密度提高，加快电极反映速度，但温度过高，会加快添加剂的分解，使添加剂的消耗增长，同步镀层光亮度减少，镀层结晶粗糙温度太低，虽然添加剂的消耗减少，但容许电流密度减少，高电流区容易烧焦一般以20-300C为佳3.4.2电流密度 当镀液构成，添加剂，温度，搅拌等因素一定期，镀液所容许的电流密度范畴也就一定了，为了提高生产效率，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） 表8-5 电流密度与沉积速度 时间( 分) 镀层厚度(μm)电流密度（A/dm2）                       6 9 12 24 361284154108 214212856823914193755 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，难以估计出精确的施镀面积，也就难以得出一种最佳的电流值问题的症结在于对的测算图形电镀的施镀面积下面简介三种测算施镀面积的措施1）膜面积积分仪：此仪器运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种；再乘以孔数即可此法精确，但价格较贵，在国外已推广使用，国内诸多大厂家也在使用2）称重计量法： 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）,最后所有蚀刻掉剩余铜箔，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: S=S0X(W0-W1)/(W0-W2)式中：S0 覆铜箔板的面积 (W0-W1) 电镀图形部分铜箔重量 (W0-W2) 铜箔总重量 应当指出的是，称重法是以铜箔均匀为根据的，基本上是较对的的，实际应用时，双面板因图形不同要分别测定，如果相似或相近则只需测一面即可此法较繁琐，适合品种少，大批量时应用3）计算面积百分数： 先量出待镀印制板的尺寸，然后估算线条部分面积与绝缘部分面积之比，如果为1：1，则面积百分数为50％，电流密度已知，这样可直接计算出图形电镀的电流： 安培数 L*W*面积百分数*2*Dk*n3.4.3搅拌 搅拌可以消除浓差极化，提高容许电流密度，从而提高生产效率。

搅拌可以通过使工件移动或使溶液流动，或两者兼有来实现 1）阴极移动:阴极移动是通过阴极杆的运动来实现工件的移动阴极移动方向应当是与阳极表面垂直，最佳能呈角度，如450，这样能增进孔内的溶液流动，如果有气泡也能及时被赶出去阴极移动幅度为20-25毫米，移动速度5-45次/分 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，增进溶液中的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应，在泵的气体进口处，应当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，此管最佳与阴极横平行，气孔直径3毫米，孔距80-130毫米，孔中民线与垂直方向成450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 由于空气搅拌对溶液的翻动较大因而对溶液的清洁限度规定较高，因此一般空气搅拌都与溶液的持续过滤配合使用 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，避免或减少了毛刺浮现的机会，同步又可以做到使溶液流动，特别是有回流槽的镀槽使用持续过滤，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 为了强化电极过程提高生产效率，往往将阴极移动，空气搅拌与持续过滤同步使用在一种镀槽中 3.4.4阳极 硫酸盐光亮镀铜，要使用含磷阳极，其磷含量0.04-0.065％，铜含量不不不小于99.9％ 其他杂质的容许含量见表8-6.磷铜可以做成铜角，铜球或铜板，阳极最佳用钛蓝，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 为什么使用含磷铜阳极？由于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，从而形成诸多铜粉浮于液中，或形成Cu2O，使镀层变的粗糙，产生节瘤，同步阳极泥也增多使用优质含磷铜阳极，能在阳极表面形成一层黑色保护膜，它象栅栏同样，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，避免了Cu+的产生，并大大减少了阳极泥阳极中磷含量应保持合适，磷含量太低，阳极黑膜太薄，局限性以起到保护作用；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， 使镀液中铜离子减少；无论含磷量太低或太高，都会增长电镀添加剂的消耗。

一般在大解决溶液时，要同步清洗铜阳极，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，会增长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，阳极材料最佳稳定， 当更换阳极材料时，应先通过实验 表8-6 磷铜阳极材料  主成分 杂质 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe Sb Se Te As Bi > 99.9 0.0040 -0.064 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 此外，阳极面积应当是阴极面积的1.5-2倍，使用钛蓝要常常检查铜角（球）与否足够，以避免阳极面积不够带来的阳极钝化和镀液中铜离子浓度的减少 3.5镀液的维护 镀液需要良好的维护，才干保证镀层质量的稳定 1）定期分析调节镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子的浓度，使之常常处在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节一次，若生产量大的几乎每天都要分析调节增长10毫克/升的氯离子，可以加入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，可以根据安时数，按供应商提供的添加量进行补充，但还要考虑镀件携带的损失，合适增长5-10％。

常常进行赫尔槽试片的检查也是拟定镀液中添加剂含量与否正常的措施，根据赫尔槽试片调节的成果，补加光剂就比较客观和可靠 3）定期用活性碳解决： 在电镀过程中，添加剂要分解，同步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解决一次，解决环节如下 a)            将镀液转至一种经清洗的备用槽中 b)            将温度升至430C. c)            边搅拌边加入1-2毫升/升H202,在430C下充足搅拌溶液2小时 d)            升温至650C,继续搅拌1小时以上 e)            将镀液冷却至320C如下，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 ，可合适取小样做赫尔槽实验，如果在整个电流密度范畴内无光泽，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 3.6常用故障及解决 光亮镀铜液的常用故障入解决措施见表8-7. 表8-7 电镀铜故障因素及排除措施 生产故障 也许因素 纠正措施 镀层烧焦 1）             铜含量过低 2）             阴极电流过大 3）             液温太低 4）             搅拌差 5）             光亮剂失调 6）             阳极过长或过多   1）             补充硫酸铜到规定量 2）             稀释镀液，使酸含量到规定值 3）             合适减少电流密度 4）             合适提高液温 5）             如用空气搅拌，增长空气流量，如用阴极移动，应 保持在15-20次/分 6）             赫尔槽实验来拟定 7）             阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为2：1   镀层粗糙 1）             镀液添加剂失调 2）             镀液太脏 3）             CI-含量太少 4）             电流过大 5）             有机物分解过多 1）             赫尔槽实验拟定其添加量 2）             持续过滤镀液 3）             通过度析调节CI-量 4）             调节到合适值 5）             活性炭解决 生产故障 也许因素 纠正措施 镀液分散能力差 1）             H2SO4含量低 2）             铜离子过高 3）             金属杂质影响 4）             光亮剂含量不当 1）增长H2SO4量，使在 规定值 2）稀释镀液，使Cu2+ 在规定值 3）小电流通电解决 4）调节光亮剂量 镀层有条纹 1）             光亮剂过量 2）             有机杂质过多 3）             镀前清洗不当，清洗液污染 1）             活性炭解决 2）             同1） 3）             检查清洗液，合适更换 镀层有麻点针孔 1）             搅拌不均匀 2）             镀液有油污 3）             镀液太骨葬 1加强搅拌，调节搅拌 2活性炭解决 3加强过滤 阳极钝化 1）             阳极面积小 2）             阳极黑膜太厚 3）             CI-量过高 1调节阳极面积/阴极面积 =2:1 2合适刷洗 3可用如上简介措施清除 镀层脆性大 1）             光亮剂含量过高 2）             液温过低 3）             金属杂质及有机杂质过多 1活性炭解决，调节到合适值 2合适提高液温 3电解解决，活性炭解决 金属化孔内有空白点 1）     。