第2章化学镀第2章化学镀第2章化学镀3.pdf

沉铜质量检测沉铜质量检测 ◆◆孔金属化的质量检测有整套的孔金属化的质量检测有整套的 方法方法，，其中主要有其中主要有背光测定背光测定、、金金 相切片检测相切片检测、、厚度测定厚度测定、、热冲击热冲击 检查检查、、蚀刻量测定等蚀刻量测定等 背光测定背光测定（（Back-Light test ）） 检测孔壁沉铜完善与否的最直接快速的方法检测孔壁沉铜完善与否的最直接快速的方法 从线路板上取下一块样板从线路板上取下一块样板(4××20mm) 将孔一边磨去将孔一边磨去，，留下一半留下一半样板底边磨平样板底边磨平 背光测定背光测定 磨好的样板放于磨好的样板放于QC台桌玻璃板上台桌玻璃板上 开灯开灯（（日光灯日光灯），），让光线从样板底部射让光线从样板底部射 入入，，透过样板中的玻璃纤维树脂到孔壁透过样板中的玻璃纤维树脂到孔壁 上的铜层上的铜层 在样板孔的上方用显微镜对准孔壁在样板孔的上方用显微镜对准孔壁，，仔仔 细观察通过孔壁细观察通过孔壁 透出的光有多少透出的光有多少 背光测定背光测定 参考透光程度的图像参考透光程度的图像（（分十级分十级），）， 判断沉铜的效果判断沉铜的效果 第第10级级：：全黑全黑，，即没有光透过即没有光透过，，沉沉 铜在孔壁全覆盖铜在孔壁全覆盖。

第第9级级：：有个别光点有个别光点，，即个别孔壁能即个别孔壁能 透光透光，，说明对应的孔壁有一点儿没说明对应的孔壁有一点儿没 沉上铜沉上铜 第第8、、7、、6……级级：：光点依次增多光点依次增多，， 即沉铜效果越来越差即沉铜效果越来越差 一般大于一般大于7级级，，沉铜效果算合格沉铜效果算合格，，要要 始终达到始终达到9~10级对整个流程的工艺级对整个流程的工艺 条件要进行严格的监控条件要进行严格的监控 图示图示（（见下见下）） 背光测定背光测定 背光测定背光测定 背光测定背光测定 金相切片检测金相切片检测 是观察孔壁上去钻污是观察孔壁上去钻污、、化学镀铜层及电镀层全化学镀铜层及电镀层全 貌的最可靠方法貌的最可靠方法 在印制电路板上找出要检测的一排孔在印制电路板上找出要检测的一排孔，，将其将其 切割出切割出 将上述切割出的一组孔用专用的磨板机磨去将上述切割出的一组孔用专用的磨板机磨去 接近孔直径部分接近孔直径部分，，样品底部也磨平样品底部也磨平 将上述样品固定于专用胶模的中央将上述样品固定于专用胶模的中央，，令上述令上述 磨平的一半孔口处于同一平面上磨平的一半孔口处于同一平面上。

金相切片检测金相切片检测 用专用的树脂用专用的树脂（（树脂与硬化剂按比例混合树脂与硬化剂按比例混合）） 注入上述胶模内注入上述胶模内 自然风干约自然风干约2小时小时，，待树脂凝固待树脂凝固，，取出样品取出样品 先用粗磨砂纸先用粗磨砂纸，，再用细磨砂纸在专用的磨再用细磨砂纸在专用的磨 板机上打磨板机上打磨，，磨去固化的树脂磨去固化的树脂，，直至孔直直至孔直 径的也边全露出径的也边全露出再用抛光布及抛光粉均再用抛光布及抛光粉均 匀涂在样品面上进行抛光匀涂在样品面上进行抛光 金相切片检测金相切片检测 然后用洗洁精清洗然后用洗洁精清洗，，热水冲洗热水冲洗、、吹干吹干 为了使化学镀铜的界面清晰为了使化学镀铜的界面清晰，，可微蚀处理可微蚀处理 上述样品即可置于显微镜观察并影相上述样品即可置于显微镜观察并影相 金相切片检测金相切片检测 有剩余的原料有剩余的原料 铜层很薄铜层很薄 孔金属化的常见故障孔金属化的常见故障 及排除方法及排除方法 孔金属化由孔金属化由8—9步化学工作液的处理才完成整个步化学工作液的处理才完成整个 流程流程对于每一步处理的每个工艺条件控制都可对于每一步处理的每个工艺条件控制都可 能影响最后化学沉铜的质量能影响最后化学沉铜的质量，，为了避免质量问题为了避免质量问题 发生发生，，生产中有必要建立一套流程管理维护的制生产中有必要建立一套流程管理维护的制 度度。

例如定时检查流程设备例如定时检查流程设备，，定时检查每步的工艺条定时检查每步的工艺条 件件，，定时作化学分析或测定定时作化学分析或测定，，定时记录总结报告定时记录总结报告 等等等等 如果能坚持以上管理维护的规章制度如果能坚持以上管理维护的规章制度，，就可以把就可以把 问题的发生减至最少问题的发生减至最少，，且即使有问题产生也能及且即使有问题产生也能及 时找出原因和解决方法时找出原因和解决方法 过滤工作液过滤工作液，，特别是高锰酸钾特别是高锰酸钾、、钯液钯液、、 化学铜等工作液化学铜等工作液清洗水洗缸清洗水洗缸，，加加 大洗水流量大洗水流量 各药水缸各药水缸、、水缸沉淀物多水缸沉淀物多细孔堵孔细孔堵孔 调整去钻污的溶胀剂及高锰酸钾工艺条调整去钻污的溶胀剂及高锰酸钾工艺条 件件，，降低去钻污能力降低去钻污能力 2.去钻污过强去钻污过强，，导致树脂蚀刻过导致树脂蚀刻过 深而露纤维深而露纤维 换新钻头换新钻头1.钻孔的钻头陈旧钻孔的钻头陈旧 孔壁不规整孔壁不规整 控制溶胀剂控制溶胀剂、、高锰酸钾的含量高锰酸钾的含量、、碱度碱度、、 温度温度，，提高去钻污能力提高去钻污能力 1.钻污未除尽钻污未除尽。

孔壁化学铜孔壁化学铜 底层有底层有 阴影阴影 改善钻头改善钻头、、板材板材、、黑化处理的质量黑化处理的质量6.钻孔时孔壁内层断裂或剥离钻孔时孔壁内层断裂或剥离 适当降低去钻污强度适当降低去钻污强度，，并提高活化剂及并提高活化剂及 化学铜溶液的活性化学铜溶液的活性 5.板材不同板材不同，，去钻污过强去钻污过强 降低速化剂浓度或浸板时间降低速化剂浓度或浸板时间4.速化过强速化过强 补充活化剂补充活化剂，，调高温度调高温度3.活化剂组分低或温度低活化剂组分低或温度低 在正常温度下补加或更换调整剂在正常温度下补加或更换调整剂2.调整剂缺少或失效调整剂缺少或失效 调整工作液组分及工艺条件调整工作液组分及工艺条件，，特别是提特别是提 高高HCHO含量含量，，适当升高温度或减适当升高温度或减 少含稳定剂组分的添加少含稳定剂组分的添加，，提高工作提高工作 液的活性液的活性 1.化学铜工作液组分失调或工艺化学铜工作液组分失调或工艺 条件失控条件失控 背光不稳背光不稳 定定，，孔孔 壁无铜壁无铜 解解 决决 方方 法法原原因因故故障障 第三节化学镀镍、金 一一、、概述概述 1.铜的性质铜的性质 不能直接作焊接层不能直接作焊接层 2. PCB板是用于电子连件为主的互连件板是用于电子连件为主的互连件，， 是通过自身提供的线路和焊接部位是通过自身提供的线路和焊接部位，，焊焊 装上各种元器件成为具有一定功能的电装上各种元器件成为具有一定功能的电 子部件子部件。

因此因此PCB上必须有导通孔上必须有导通孔，，焊焊 垫或连接盘垫或连接盘，，需要可焊层需要可焊层 3、起源：1946 年 钟表上的精密零件 目前：移动、 计算机、笔记型电脑、 IC卡、电子字典等诸多电子工业 4、在PCB制造流程中的位置 涂绿油（阻焊膜）之后 5.可焊性镀层的发展可焊性镀层的发展 铅锡合金铅锡合金（（Sn/Pb）） ↓↓ 化学镀镍金化学镀镍金（（Ni/Au）） ↓↓ aurotech工艺工艺 热熔热熔 热风整平热风整平 6、镍金层的性质及要求 1)性质：Ni层： 可焊性、防腐性、耐磨性、 导电性、抗氧化能力 Au：可焊性、防腐性、耐磨性、 导电性、 化学稳定性很高 2)在PCB制造中的要求 ：可焊性、焊点的可靠性、至少可经受两 到三次的焊接 3)镍金层比例 镍为主体，金少量 说明：金覆盖在镍层，保护镍 1、工艺流程 印有阻焊膜的裸铜板→酸性除油→热水洗 → 水洗→微蚀→水洗 →预浸→活化 →水洗→ 化学镀镍→水洗 →化学镀金→水洗 →镍回收→金回收 →纯净水洗→化学镀厚金→水洗→纯净水洗 →干燥 二、化学镀镍金的工艺流程 2、流程中各工艺介绍 ：P39 理解各个流程的目的 酸性除油、微蚀、预浸、活化、化学镀镍、 化学镀金 三、化学镀镍 1、反应原理（化学镀铜相似） 先借助于催化剂（Pd )在次磷酸盐 （NaH2PO2) 的还原作用下，使Ni2+ 还原沉积出任意厚度的镍镀层，新 生态的Ni成为继续反应的催化剂 反应总方程式： Ni2+ + 2H →2H ++ Ni 但是以次磷酸盐为还原剂的 酸性化学镀镍的反应比较复杂 1)部分次磷酸根在催化剂的作用 下水解并氧化成为亚磷酸根，同 时放出二个H并且吸附在催化剂 表面； [H2PO2] -+ H2O →H ++ 2H +[HPO3] 2- 新生成的H吸附在催化剂上 2） Ni2+在催化剂上被H原子迅速还 原成镍原子 （催化剂） Ni2+ + 2H →2H ++ Ni 3、少数 [H2PO2] -在催化剂的还原作 用下，产生磷原子并与镍形成金属 间化合物 [H2PO2] -+ H →OH -+ H2O+P (吸附在催化剂上的）↓ Ni-P 4、部分 [H2PO2] 2-在催化剂的作用 下，产生氢气，逸出。

[H2PO2] 2-+ H2O →H ++ H2↑+ [HPO3] 2- 决定镍还原反应的速度是第一 类的反应，即：次磷酸盐分解 成氢原子的反应 次磷酸根次磷酸根（（H2PO2-））和和 镍离子镍离子（（Ni2+ ）） HPO32-+H 次磷酸盐次磷酸盐HPO32-+P HPO32-+ H2 2H + Ni2+ →→ Ni + 2H + Ni-P合金合金 Pd Ni 次磷酸盐分解总结 2、镍磷合金层含量 1)最佳范围：7%～9% 2)分析：P含量太低，镍层耐蚀性差，易钝化 …………高，脆性大，可焊性不好 3、配方及工艺条件：P41 4、各成分的作用： P41 5、工艺条件的影响： P41～42 6、镀液维护： P42 7、故障及纠正方法： P42 四、化学镀金－ 化学置换沉积 1、原理利用置换反应的原理，根据电对 的电极电势不同 2、条件 （1）洁净金属——去除氧化层、去油污 （2）反应条件：温度、浓度、配合物的配合 情况会影响反应的进行 3、特点 化学置换沉积也称接触沉积（浸镀） 当金属与溶液接触时反应进行，当脱离溶 液或者工件表面布满了被镀覆的金属时反 应就立即停止了 镀层薄、附着力较差 4、实例 1）化学镀薄金（浸金）——镍上浸金 成分：[Au(CN) 2 ]- 2 [Au(CN) 2 ]-+ Ni→2Au + Ni 2++4CN- Au厚度：0.03～0.1µm 2）化学镀厚金 在浸金的基础上，加入特殊的催化剂，使 之在自催化作用下继续镀金 Au厚度：0.5～1µm 例：铜不能置换盐酸中的H 但在浓盐酸中加热铜，铜可溶于盐酸中，并 释放出氢气，反应为： 2Cu + 4HCl → 2H[CuCl2] + H2 ↑ 配合物的存在可改变反应的快慢和方向 化学镀锡 SnCSNHCuCuCSNHSn  222 2 ])[(2)(4 化学镀银 反应快AgCuCuAg   CNAgCuCuCNAg2)]([ 化学镀钯太贵 §§3.73.7拓展知识拓展知识-直接电镀直接电镀 一一、、传统化学沉铜所遇到的挑战传统化学沉铜所遇到的挑战 现今市场上获得的化学沉铜品牌很多现今市场上获得的化学沉铜品牌很多，， 各个供应商有自己的专利配方各个供应商有自己的专利配方。

但是但是，，其共其共 同特点是同特点是：：除了铜盐之外除了铜盐之外，，都含有都含有络合剂络合剂；； 其次其次，，采用的还原剂都是采用的还原剂都是甲醛甲醛 甲醛是众所周知的致癌物甲醛是众所周知的致癌物，，其蒸汽压较其蒸汽压较 低低，，容易挥发容易挥发，，对眼睛有极大的刺激对眼睛有极大的刺激，，给给 工作人员带来直接的危害工作人员带来直接的危害 络合剂的存在给废水处理带来极大的络合剂的存在给废水处理带来极大的 困难困难，，花昂贵的费用才能达到排放。