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1、1,PCB电镀工艺,2,谁的问题最难？,机械问题：易找难修,电镀问题：难找难修,电气问题：难找易修,Why training ?,3,课程目标,了解电镀在印制板行业中的应用； 掌握镀铜药水的管控知识； 熟悉生产线保养和维护的基本内容； 掌握镀层品质的评价方法。,4,课程内容,第一部分：电镀及化学镀简介； 第二部分：印制板镀铜介绍； 第三部分：电镀药水管理； 第四部分：生产线保养及维护； 第五部分：电镀效果评价； 第六部分：镀层物理性能评估； 第七部分：电镀创新及技术展望。,5,第一部分：电镀简介,采用电解方法沉积形成镀层的过程 印制线路板加工的核心技术之一 各种技术相互渗透的边缘科学 电镀三大
2、要素：设备、药水、工艺 三大主题：均匀性、深镀能力、电镀效率,6,电镀关系图,设备,工艺,药水,电镀效率,深镀能力,均匀性,优异电镀效果,7,印制板电镀分类,电镀溶液：镀铜、镀（铅）锡、镀镍、镀金等 电镀方法：有外加电流（镀铜）、无外加电流（化学镀）、表面转化（沉锡） 电镀电源：直流电镀、脉冲电镀 电镀方式：垂直电镀、水平电镀 电镀阳极：可溶性阳极、不溶性阳极,8,化学镀(Electroless),利用还原剂使金属离子在被镀表面上自催化还原沉积出金属层； 还原剂种类：次磷酸盐和醛类 沉积时不需外加电源； 镀层分布均匀、结构和性能优良； 印制板主要化学镀：化学沉铜、化学沉镍等,9,化学沉铜(El
3、ectroless Copper),化学沉铜：完成金属铜的沉积，实现孔的导通(金属化)，是印制板的重要加工流程。简单反应原理：在Pd的催化作用下发生反应：Cu2+ + HCHO +3OH Cu0 +HCOO +2H2O完成化学沉铜后孔壁及表面如下图所示：,10,第二部分：印制板镀铜介绍,在板件表面和孔壁上镀铜，满足客户要求 深孔电镀是印制线路板的关键所在 镀铜分类：全板电镀和图形电镀,Layer 1,Layer 6,Layer 2,Layer 3,Layer 4,Layer 5,Copper,Dry Film,copper,Tin,Dry Film,11,电镀理论依据,法拉第定律：Qn*z*F
4、 D*S*t* Q 通电量(C) n 沉积出金属物质的量(mol) z 被还原金属离子价态 F 法拉第常数(F=96485) D 电流密度（ASD或ASF） S 电镀面积(dm2或in2):元件面、焊锡面 t 电镀时间(Min) 电流效率(%),12,电镀铜基本原理,电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加剂),整流器,离子交换,ne-,ne-,电镀上铜阴极(板件),阳极,Cu Cu2+ + 2e-,Cu2+ + 2e- Cu,13,可溶性阳极不足之处,阴阳极面积要求比例1：1-1：2！ 阳极面积不足（阴极）： 电流密度过大，电镀效率下降 容易产生铜粉、高电流区烧焦
5、严重时出现铜球钝化或不溶解 阳极面积太大（2倍阴极）： 影响电流一次分布 容易出现镀液铜离子浓度上升 镀层质量较差，影响分散能力,14,二种阳极类型的电流分布图,15,可溶性阳极与不溶性阳极比较,16,电镀设备介绍,较先进设备： PAL（亚洲电镀）:垂直连续电镀 AEL（亚硕科技）:垂直连续电镀 ATO（安美特）:水平脉冲电镀 传统设备： PENC（电镀工程及化工原料有限公司 ） Protek（保德公司） PAT（亿鸿-俊杰）,17,电镀药水介绍,ATOTECH（安美特化学公司） TP光剂： Cupracid TP Brightener/ Leveller U+光剂： Cupracid Uni
6、versal Plus 脉冲光剂：Cuprapulse S3/S4 inpulse /H6 ROHM AND HASS（罗门哈斯化学公司） 125光剂： Copper Gleam 125T-AB(CH) PCM光剂：Copper Gleam PCM Plus Additive EP-1000光剂：Electroposit 1000 acid Copper,18,第三部分：电镀药水管理,化学成份控制：自动添加、分析补加 镀液净化处理： 有形杂质：棉芯过滤、洗缸 无机杂质：不同电流密度拖缸 有机杂质：碳芯过滤、碳处理,碳处理前后,棉芯过滤,19,电镀液分析方法,无机化学成份分析:Cu2+、 H2S
7、O4 、Cl- 镀液专业分析方法: 赫氏槽分析 哈林槽试验 CVS添加剂分析 定期测量镀液TOC值，确认污染程度。,20,一、赫氏槽片分析,研究镀液主要组份和添加剂的影响 可显示不同电流密度下的镀层质量 快速分析镀液产生故障的原因,赫氏槽片,赫氏槽,21,二、哈林槽试验,模拟生产线实际镀液工作状态 实验室评估镀液深镀能力的最佳方法 用于关键工艺参数的筛选试验,试验样板,哈林槽试验,22,三、CVS-循环伏安剥离法,CVS (Cyclic Voltammetric Stripping) 采用电化学分析手段对镀液进行管理 定量测定有机添加剂浓度 监控电镀溶液污染的程度 为研究、优化新的电镀技术提供
8、条件,CVS机,工作曲线,23,第四部分：生产线保养和维护,保养是电镀线稳定的前提，需要做细做足！ 设备保养：机器检修、故障排除等 阳极保养：添加铜球、调整位置等 药水保养：更换药水、净化镀液等 清洁保养：缸体冲刷、导电部件清洗等 拖缸处理：铜球形成阳极膜，除金属杂质,磨刀不误砍柴工！,24,保养过程（1）,清洁飞巴,保养阳极,25,保养过程（ 2 ）,擦亮V座,清洁水缸,26,保养过程（ 3 ）,27,第五部分：电镀效果评价,孔铜和面铜厚度满足客户要求 不出现夹膜（图形电镀）、孔径超差等 不出现烧焦、镀层不良、颜色不良等缺陷 镀铜质量三保证: 电镀均匀性 深镀能力 电镀效率,28,一、电镀均
9、匀性,一次电流分布：主要取决于镀槽和电极的形状，也称为初次电流分布； 二次电流分布：考虑浓差极化和电化学因素影响后的电流分布； 三次电流分布：板件实际镀层的厚度分布,29,均匀性评价标准,CoV（Coefficient of Variance）： 镀层厚度平均值： 标准偏差： 铜厚均匀:(评价标准:CoV12%） 板面厚度极差：10um（镀厚25um） 匀均性公差百分比：如20%,30,二、电镀深镀能力,有机添加剂：光亮剂、整平剂浓度 电流密度：低电流(如：1.5ASD以下) 无机化学成份：高酸低铜(10:1以上) 电镀方式：脉冲电镀、直流电镀 药水交换：摇摆、振荡、打气（喷射）、循环、气动、
10、水平方式等,31,深镀能力（Throwing power),评价标准： AR =8：1 TP65% （6点法） 相关说明： 板厚:2.4mm，孔径0.3mm！,32,三、电镀效率,阴阳极面积：合适比例（1：11：2） 阳极电流密度：0.31.8ASD（保养前后） 板件电流密度：0.52.5ASD（孤立、大铜面） 导电性能：整流机、电缆、V座、飞巴、夹具 钛篮阳极袋：合适的空隙率大小 药水寿命：新开缸药水或老缸药水,33,第六部分：镀层物理性能评价,延展性及抗拉强度测试 测试要求：镀铜层厚度2mil 评价标准:延展性12%，抗拉强度248MPa 热冲击测试 测试方法：288/10s/3循环 评价
11、标准:3Cycle未发现Cracks现象,34,镀层物理性能评价,高低温冷热循环测试 测试条件：125，30min-65，30min 评价标准：100 Cycle 孔电阻变化率10%。 SEM分析镀层结晶结构 评估标准：结晶致密、杂乱无章无出现柱状或有方向性晶体 互连应力测试（I.S.T） 评价标准：100 Cycle 孔电阻变化率10%。 参考标准：IPC-TM-650 2.6.26,35,优异品质的稳定控制,稳定的整流机输出和良好的导电性 彻底的设备维护和生产保养 合适的镀液成份和控制条件 合理的工艺参数（如：电流密度等） 严格的有机添加剂控制方法 定期污染测试及镀液净化(如：3KAH/L
12、),36,第七部分：电镀创新及新技术展望,1.技术创新: 对现有设备进行技术改造 对现用药水进行改良和优化 2.管理创新: 设备、药水定期保养 制程能力与品质定期验证 3.制度创新: 维护和保养形成制度,不断改进和提升,37,电镀新技术展望,二个提高： 提高板面均镀能力 提高深孔深镀能力 二种技术： 采用电镀填孔新技术 采用脉冲电镀新技术 二个降低： 降低耗用，节能减排！ 降低污染，构造和谐！,脉冲和直流板面均镀比较,38,电镀新技术展望,软板电镀,填孔电镀,深孔电镀（20：1）,深孔多次热冲击后,39,附件,常用单位换算： 1OZ=1.4mil=35.6m 1mil=25.4m=1000 inch 1m40inch 1inch=2.54cm 1ASD10ASF 1ppm=1mg/L,40,谢谢大家！,
