PCB电镀铜培训教材.ppt

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1、电镀铜培训教材1铜的特性铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.94克/立方厘米,Cu2+的电化当量1.186克/安时。铜具有良好的导电性和良好的机械性能.铜容易活化,能够与其它金属镀层形成良好的金属--金属间键合,从而获得镀层间的良好结合力。2电镀铜工艺的功能电镀铜工艺通过电解方法沉积金属铜，以提供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现热和机械缺陷.。3电镀示意图4硫酸盐酸性镀铜的机理电极反应阴极：Cu2++2e----Cu副反应Cu2++e-----Cu＋Cu++e------Cu阳极：Cu-2e-----Cu2+Cu-e-----Cu+2Cu++1/2O2+2H+----

2、--2Cu2++H2O副反应2Cu++2H2O-----2CuOH+2H+Cu2O+H2O2Cu+----Cu2++Cu5酸性镀铜液各成分及特性简介酸性镀铜液成分硫酸铜（CuSO4.5H2O)硫酸(H2SO4)氯离子（Cl-）电镀添加剂6酸性镀铜液各成分功能CuSO4.5H2O：主要作用是提供电镀所需Cu2＋及提高导电能力。H2SO4：主要作用是提高镀液导电性能，提高通孔电镀的均匀性。Cl-：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。添加剂：主要作用是改善均镀和深镀性能，改善镀层结晶细密性。7酸性镀铜液中各成分含量对电镀效果的影响CuSO4.5H2O：浓度太低，高电流区镀层

3、易烧焦；浓度太高，镀液分散能力会降低。H2SO4：浓度太低，溶液导电性差，镀液分散能力差。浓度太高，降低Cu2＋的迁移率，电流效率反而降低，并对铜镀层的延伸率不利。Cl-：浓度太低，镀层出现台阶状的粗糙镀层，易出现针孔和烧焦；浓度太高，导致阳极钝化，镀层失去光泽添加剂　：（后面专题介绍）8操作条件对酸性镀铜效果的影响温度温度升高，电极反应速度加快，允许电流密度提高，镀层沉积速度加快，但加速添加剂分解会增加添加剂消耗，镀层结晶粗糙，亮度降低。温度降低，允许电流密度降低。高电流区容易烧焦。防止镀液升温过高方法：镀液负荷不大于0.2A/L，选择导电性能优良的挂具，减少电能损耗。配合冷水

4、机，控制镀液温度。9操作条件对酸性镀铜效果的影响电流密度提高电流密度，可以提高镀层沉积速率，但应注意其镀层厚度分布变差。搅拌阴极移动：阴极移动是通过阴极杆的往复运动来实现工件的移动。移动方向与阳极成一定角度。阴极移动振幅50－75mm，移动频率10－15次/分10操作条件对酸性镀铜效果的影响空气搅拌无油压缩空气流量0.3-0.8m3/min.m2打气管距槽底3－8cm，气孔直径2mm孔间距80－130mm。孔中心线与垂直方向成45°角。过滤PP滤芯、1－5μm过滤精度、流量2－6次循环/小时阳极磷铜阳极、含磷0.04-0.065%11磷铜阳极的特色通电后磷铜表面形成一层黑色(

5、或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜为Cu3P又称磷铜阳极膜磷铜阳极膜的作用阳极膜本身对(Cu+--e→Cu2+)反应有催化、加速作用，从而减少Cu+的积累。阳极膜形成后能抑制Cu+的继续产生阳极膜具有金属导电性磷铜较纯铜阳极化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷铜的阳极化比无氧铜低50mv-80mv)不会导致阳极钝化。阳极膜会使微小晶粒从阳极脱落的现象大大减少阳极膜在一定程度上阻止了铜阳极的过快溶解12电镀铜阳极表面积估算方法圆形钛篮阳极表面积估算方法:Fdlf/2F=3.14d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数方形钛篮铜阳极表面积估算方法—1.33lwfl=钛篮长度w=

6、钛篮宽度f=系数f与铜球直径有关:直径=12mmf=2.2直径=15mmf=2.0直径=25mmf=1.7直径=28mmf=1.6直径=38mmf=1.213磷铜阳极材料要求规格主成份–Cu:99.9%min–P:0.04-0.065%杂质–Fe:0.003%max–S:0.003%max–Pb:0.002%max–Sb:0.002%max–Ni:0.002%max–As:0.001%max影响阳极溶解的因素阳极面积(即阳极电流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之间)阳极袋(聚丙烯)阳极及阳极袋的清洗方法和频率14添加剂对电镀铜工艺的影响载体-吸附到所有受镀表面,增加表面阻抗

7、,从而改变分布不良情况.抑制沉积速率整平剂-选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率光亮剂-选择性地吸附到受镀表面,降低表面阻抗,从而恶化分布不良情况.提高沉积速率氯离子-增强添加剂的吸附,各添加剂相互制约地起作用.15电镀层的光亮度载体(c)/光亮剂(b)的机理载体(c)快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提高沉积速率.载体(c)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度16电镀的整平性能光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)的机理17镀铜