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（工艺技术）电镀铜工艺

电镀铜工艺n铜的特性

–铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89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,能够与其他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.

电镀铜工艺的功能n电镀铜工艺

–在化学沉铜层上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.

电镀铜工艺的功能n电镀铜层的作用

–作为孔的化学沉铜层的加厚层,通过全板镀铜达到厚度5-8微米,称为加厚铜.

–作为图形电镀锡或镍的底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀铜.

硫酸鹽酸性鍍銅的機理

酸性鍍銅液各成分及特性簡介g酸性鍍銅液成分

—硫酸銅（CuSO4.5H2O)

—硫酸(H2SO4)—氯離子（Cl-)—添加劑

酸性鍍銅液各成分功能

—CuSO4

.5H2O：主要作用是提供電鍍所需Cu2＋及提高導電能力

—H2SO4：主要作用是提高鍍液導電性能，提高通孔電鍍的均勻性。—Cl-：主要作用是幫助陽極溶解，協助改善銅的析出，結晶。

—添加劑：主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。

酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響

—CuSO4

.5H2O：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦；濃度太高，鍍液分散能力會降低。

—H2SO4：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。

濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流效率反而降低，並對銅鍍層的延伸率不利。

—Cl-：濃度太低，鍍層出現台階狀的粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。

—添加劑：（後面專題介紹）

操作條件對酸性鍍銅效果的影響g溫度

—溫度升高，電極反應速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉積速度加快，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結

晶粗糙，亮度降低。

—溫度降低，允許電流密度降低。高電流區容易燒焦。防止鍍液升溫過高方法：鍍液負荷不大于0.2A/L，選擇導電性能優良的挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。

g電流密度

—提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應注意其鍍層厚度分布變差。

g攪拌

—陰極移動：陰極移動是通過陰極杆的往複運動來實現

工件的移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移動振幅50－75mm，移動頻率10－15次/分

—空氣攪拌

無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3/min.m2

打氣管距槽底3－8cm，氣孔直徑2mm孔間距80－130mm。孔中心線與垂直方向成45o角。

g過濾

PP濾芯、5－10mm過濾精度、流量2－5次循環/小時

g陽極

磷銅陽極、含磷0.04-0.065%

操作條件對酸性鍍銅效果的影響

磷銅陽极的特色

g通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)的薄膜g黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜g磷銅陽极膜的作用

—陽极膜本身對(Cu+--e→Cu2+)反應有催化、加速作用，從而減少Cu+的積累。

—陽极膜形成后能抑制Cu+的繼續產生

—陽极膜的電導率為1.5X104ê-1cm-1具有金屬導電性

—磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷銅的陽极化比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。

—陽极膜會使微小晶粒從陽极脫落的現象大大減少—陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极的過快溶解

电镀铜阳极表面积估算方法

g圆形钛篮铜阳极表面积估算方法—pdlf/2

Fp=3.14d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数g方形钛篮铜阳极表面积估算方法

—1.33lwf

l=钛篮长度w=钛篮宽度f=系数

gf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=1.2

磷铜阳极材料要求规格g主成份

–Cu:99.9%min

–P:0.04-0.065%

g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

影響陽极溶解的因素

g陽极面積(即陽极電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)g陽极袋(聚丙烯)

g陽极及陽极袋的清洗方法和頻率添加剂对电镀铜工艺的影响

g载体-

吸附到所有受镀表面,增加表面阻抗,从而改变分布不良情况.

抑制沉积速率g整平剂-

选择性地吸附到受镀表面抑制沉积速率

*各添