第八章 酸性镀铜及表面镀(涂)覆工艺.doc

第八章 酸性镀铜及表面镀（涂）覆工艺 酸性镀铜 概述 铜镀层呈粉红色,具有良好的延展性,导电性和导热性.铜镀层在空气中极易被氧化而失去光泽.铜镀层容易活化,实践表明,在铜镀层上电沉积其它金\属能够获得良好的结构合力,因此铜可以作为很多金属电沉积的底层.镀铜在印制线路板生产中占有很重要的位置. 1铜镀层的作用 在双面或多层板的生产过程中,铜镀层的作用有两方面:作为化学沉铜的加厚镀层和作为图形电镀的底镀层. 化学沉铜层一般0。5~2微米，必须经过电镀铜后才可进行下一步加工，加厚铜是全板电镀，厚度5~8微米。 图形电镀以铜作为Sn-Pb镀层和低应力镍镀层的底层，其厚度20~25微米。 2对铜镀层的基本要求 镀层均匀、细致、整平、无麻点、无针孔，有良好外观的光亮或半光亮镀层。 镀层厚度均匀，板面镀层厚度Ts与孔壁镀层厚度之比接近1：1。这需要镀液有良好的分散能力和深镀能力。 镀层与铜基体结合牢固，在镀后和后续工序的加工过程中，不会出现起泡、起皮等现象。 镀层导电性好，这就要求镀层纯度要高。 镀层柔软性好，延伸率不低于10%，抗张强度20~50Kg/mm2,以保证在后工序波峰焊（260~2700C）和热风整平（通常2320C）时，不至于因环氧树脂基材上铜镀层的膨胀系数不同导致铜镀层产生纵向断裂（环氧树脂膨胀系数12。8X10-5/0C，铜的膨胀系数0。68X10-5/0C）。 3对镀铜液的基体要求 有良好的分散能力 和深镀能力，即使在很低的电流密度下，也能得到均匀细致的镀层，经保证印制板的板厚孔径比比较大时，仍能达到Ts:Th接近1：1。 电流密度范围宽，如在赫尔槽2A下，全板镀层均匀一致。 镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍性高，对温度的容忍性高。 镀液对覆铜箔板无伤害，这就要求镀液只能是酸性镀液。 4镀铜液的选择 镀铜液有多种类型，如氰化物型、焦磷酸盐型、氟硼酸盐型、柠檬酸盐型和硫酸盐型。随着印制板电镀的发展，人们选择了硫酸盐型镀液，目前印制板生产厂家几乎全部采用硫酸盐镀液。因为它能基本上达到印制板对镀铜液的要求。 硫酸盐镀铜液分为两种：一种是用于电镀零件的镀液，它硫酸铜浓度高；一种是用于电镀印制板的镀液，它硫酸铜浓度低，硫酸浓度高。它们所用的添加剂也不同。两种硫酸盐镀液的基本成分比较列于表8-1。这两种镀液也分别称为普通镀液和高分散能力镀液，笔者认为这种划分不够确切，其实两种镀液都需要有很高的分散力。 表8-1 硫酸盐型镀铜液基本成分比较 镀液基本成份 高铜镀液 低铜镀液 硫酸铜（g/l） 硫酸（g/l） 氯离子（（mg/l） 190~250 50~65 40~100 70~110 190~220 40~100 低铜镀液适用于印制板电镀，因为它是硫酸浓度高，镀液导电率高，有合适的添加剂配合，低电流较容易得到理想的镀层，且不易出现针孔、麻点。 镀铜添加剂由载体、光亮剂、整平剂等组成，载体主要是非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，它们作为光亮剂、整平剂的载体，提高了光亮剂、整平剂的溶液解度，它自已还可以作为润湿剂，降低表面能力，消除镀层针孔麻点，并能提高镀层的整体亮度。载体要选择得当，它与光亮剂和整平剂搭配，会得到很好的效果，如果材料选择欠佳或数量应用太多，会在阴极上产生一层肉眼看不到的憎水膜，影响与后续工序镀层的结合力，为此还需要加上除膜工序，从而延长生产线，降低了效率。光亮剂和整平剂如M、N、SP、SH-110、TPS等，它们相互配合，能得到均匀、细致、光亮并且电流密度范围广阔，温度范围宽（如400C）的镀层。因为添加剂成分比较多，材料来源不同，搭配各有所长，所以市场上供应的商品添加剂种类很多，选择应用时要经过比较，慎重选用。 选择了低铜基础液，选择了适合镀层质要求的添加剂，再加上精心使用和维护镀液，就一定能获得满意的铜镀层。 2、硫酸盐酸性镀铜的机理 含有硫酸铜、硫酸的镀铜液，在直流电压作用下，发生如下电极反应： 阴极： Cu2++2e Cu Φ0 Cu2+/ Cu=+0。34V Cu2++ e Cu Cu++ e Cu Φ0 Cu+/ Cu=+0。51V 在阴极上，Cu2+获得电子被还原成金属铜，它的标准电极电位比H+的标准电位O要正得多，因此在阴极上不会发生析氢，但当Cu2+还原不充分时会出现Cu+，从标准电极电位来看，Cu+还原成Cu的反应更容易发生。Cu+的还原会导致镀层粗糙是我们要设法避免的。 阳极： 铜阳极在硫酸溶液中，发生阳极溶解，提供了镀液中所需要的Cu2+： Cu - e Cu2+ 与Cu2+生成的同时，不可避免的生成Cu+： Cu - e Cu+ Cu+的出现并进入溶液，会带来如下问题： 当溶液中有足够量硫酸及空气时，可以被氧化成Cu2+ Cu2