常用镀种简介：电子电镀

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1、常用镀种简介：电子电镀一、 电子电镀1、PCB电镀简况2000年我国PCB产值为36.35亿美元，占全球PCB产值的8.7%, 居世界第4位。在我国的PCB产值中，广东占83.5%。因此，广东地区 PCB电镀是一个极大的产业。据不完全统计，广东PCB厂家仅磷铜一种原料，年消耗量达10000 吨左右。大型PCB企业年消耗磷铜400-600吨，中型企业200-300吨。 广东地区一年需要PCB酸铜光亮剂达1000多吨。仅磷铜和酸铜光亮剂 年销售产值达到4-5亿元。PCB生产中涉及的表面处理工艺有脱脂、去孔内壁沾污、活化处理、 化学镀铜、直接电镀工艺、电镀铅锡合金、铜箔蚀刻、化学镀竦、金工 艺等。因

2、此需要大量的电镀特殊化学品和普通的化学原材料，全部加起 来达几十亿元人民币。目前PCB行业使用的特殊化学品90%以上为国际大公司如著名的美 国公司 MacDermind， Shipley LeaRonal 原德国公司 Schering, schlotter 等所垄断，（现 LeaRona 为 Shipley 所兼并，Schering 合并 于Atotech,MacDermind兼并了英国Canning）。国内仅少数几家研究 所和电镀添加剂生产商的产品进入为数不多的小型PCB企业。一方面是 因为PCB生产对所有原材料的要求十分严格，另一方面是因为PCB的生 产环节多，价值昂贵，出现质量问题后经济

3、责任重大。因此国内从事表 内容：面处理的研究所和电镀添加剂生产企业只有加大投入，引进专业高技术 人才，添置专用仪器设备研究开发，才有可能进入PCB这个市场潜力巨 大的行业。1.1传统的PCB的电镀印制线路板（指双面和多层）能形成工业规模生产，是得益于PCK 公司在1963年专利发表的化学镀铜配方和Shipley公司于是1961年专 利发表的胶体钯配方。它们是使通孔镀得以成为自动线运行的基础，也 是后来被广泛接受的制作PCB的基础工艺。进入90年代以来，传统的以化学镀铜为主体的孔化（PTH）工艺受 到多方面的压力和挑战。下面是传统的制作PCB的流程：缺化学镀Cu溶液共同特点是：（1）都含有络合剂

4、或螯合剂，如酒石 酸钾钠，EDTA以及EDTP；（2）化学镀Cu的还原剂都采用甲醛；而稳 定剂又以氤化物为多。络合剂EDTA或EDTP的存在给废水处理带来极大的困难，甲醛是众 所周知的致癌物，传统的化学镀铜的另一缺点是：副反应使化学镀铜槽 液维护和管理困难，从而导致化学镀铜质量问题。化学镀铜的成本往往由于未充分利用而相差很大。一个不连续生产 的槽液的成本比一个连续生产的槽液高几倍。因此，化学镀铜工艺一直 是困扰PCB制造者的问题。1.2直接电镀技术出现和发展进入80年代后，欧美国家对环保制订了更加严格的要求，特别是 对有毒害的甲醛以及难处理的螯合剂的排放。迫使大多数溶液供应商寻 找代替传统化学

5、镀铜实现孔金属化的新方法。直接电镀技术及其产品经 过较长时间的试用，取得PCB生产厂家的认可，是在90年代中期。作为代替化学镀铜的直接电镀技术必须满足以下条件：（1）在非导体包括环氧玻璃布、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等孔壁基 材上，通过特殊处理形成一层导电层，以实现金属电镀。同时还必须保 证镀层与基体具有良好的结合力。（2）形成导电层所用的化学药水对环境污染小，易于进行“三废” 处理，不会再造成严重污染。（3）形成导电层的工艺流程越短越好，而且要求操作范围应较宽， 便于操作与维护。（4）能适应各种印制板的制作。如高板厚/孔径比的印制板，盲孔 印制板，特殊基材的印制板等。目前世界上直接电镀技术的材料来

6、分类可以归纳为三大类型：第一 类是以胶体钯工艺在非导体表面产生Pd导电金属薄层的技术，第二类 是以导电高分子材料为导电层的所谓MnO2接枝技术；第三类是以碳或 石墨悬浮液涂布薄膜为基础的直接电镀技术。1.3印制板电镀多种表面涂复工艺流程实例印制板在制作过程中，为了达到板面的要求，需选用多种表面涂覆 工艺，如：孔金属化、镀铜、镀竦、镀金、化学镀竦、化学镀金、有机 助焊保护膜以及电镀锡基合金等。这些表面涂覆层的质量直接影响到印 制板的质量，如：外观、可焊性、耐蚀性、耐磨性等性能。印制板的表面涂复工艺作一个不完全总结：1）孔金属化：可以选用化学沉铜工艺，也可以用直接镀铜工艺。孔金属化以后的印制板，表

7、面镀有58m的金属铜。2）热风整平或热熔工艺：工艺流程如下：酸性除油一微蚀一活化一镀铜一镀锡铅一去膜一蚀刻一退锡铅一 涂阻焊层一热风整平或：酸性除油一微蚀一活化一镀铜一镀锡铅一去膜一蚀刻一浸亮一 热熔。3）板面镀金工艺：工艺流程如下：酸性除油一微蚀一活化一镀铜一镀竦一镀金一去膜一蚀刻4）插头镀金：工艺流程如下：酸性除油一微蚀一活化一镀低应力竦一预镀金一镀金5）有机助焊保护膜：工艺流程如下：酸性除油一微蚀一活化一浸有机助焊保护膜6）化学镀竦金：工艺流程如下：酸性除油一微蚀一预浸一钯活化剂一后浸一化学镀竦一化学浸金 一化学镀厚金7）去沾污工艺：双层板或多层板在孔金属化之前，去除孔内环氧 树脂沾污，

8、保证孔金属化质量。其工艺流程是：溶胀一去胶渣一中和。可见电镀、化学镀、置换镀：镀前、镀后处理技术在电子电镀行业 十分活跃。1.4印制板电镀技术的最新进展早期印刷线路板的最终表面精饰大都采用热浸锡铅合金焊料的热 风整平（HASL）工艺。由于热浸的温度高（约250D，表面安装的零 件都必须具备耐高温性能，而且热浸后的焊料虽经热风整平，其表面仍 然凹凸不平，不适合于表面贴装（SMT）新工艺的实施，也不能用于铝 线键合（Aluminium Wire Bonding）。因此，近年来人们集中精力大力 开发可在低温操作，又能获得表面十分平整的即可焊又可键合的新型替 代HASL工艺，并取得了明显的效果，正在生

9、产上迅速推广。目前可成功取代HASL工艺的新技术有： 电镀竦/电镀软金，它主要用于金线键合（Gold Wire Bonding）， 但要求全线路要导通。 化学镀竦/置换镀金（EN/IG），也称化学镀竦金，它适于焊接 和铝线键合，因全程采用化学镀，线路不必事先导通即可施镀。 化学镀竦/化学镀钯/置换镀金（EN/EP/IG），早期的目的是用 廉价的钯取代金，然而近年来钯的价格远超过金（约3倍），因此应用 越来越少。 化学镀竦/置换镀金/化学镀金，它适于焊接以及金线、铝线的 键合。 有机焊接保护剂（Organic Solderability Preserative，OSP）， 它适于1至2次重熔 （

10、Reflow）的焊接，但不能用于键合。 置换镀锡（IT），它是新兴的工艺，镀层十分平整，厚度只有 川m，但焊接性能优良，可通过去155C烘烤4小时及3次重熔，可完 全取代HASL，但不适于键合。 置换镀银（IS），这是最新最好的工艺。镀层十分平整，厚度 仅0.20.3p m，可通过155C烘烤4小时及3次重熔，同时适于铝线键 合，是一种价廉物美的取代HASL及化学镀竦金（EN/IG）的新技术。它 特别适于高密度细线（“V0.02”=和细孔印制板，如BGA、COB板的 应用。2电子元器件和接插件的电镀2.1电子元器件和接插件电镀简况由于电脑、手机、电视等电子产品的飞速发展，促进了电子元器件 的增

11、长。各种表面处理先进工艺得到推广和应用。20世纪80年代以来，电子产品的小型化、复杂化、轻量化、多功 能、高可靠、长寿命促进了片式电子元器件（如，片式电阻、片式电容、 片式电感等）的生产和发展，导致了第四代组装技术即表面贴装技术（SMT）的出现。仅以手机为例，2000年产量为1500万部，按每部手 机使用500个片式元器件计，需75亿只（2000年世界片式元器件市场 约7000亿只，我国片式元器件约1000多亿只）。广东风华高新科技集 团有限公司2002年实现销售收入50亿元，出口创汇3亿美元，成为新 型电子元器件科研、生产、出口基地。生产片式元器件（电阻、电容、 电感）达600亿只。我国接插

12、件的基材有铁（低档），黄铜、磷铜、紫铜、铁青铜等材 料，广泛应用酸性光亮易，如黄岩萤光化学有限公司生产的SS820 一直 应用到至今，亦有不少工厂使用新一代的如复旦大学的161镀易工艺， 南京大学研制的镀Sn工艺。广东的电子工厂应用ATotech的161工艺为多。最近很多电子工厂 改为烷基磺酸镀（光亮与亚光都有）。镀都是氤化物厚工艺，用OMI的 2#厚和复旦大学的FB-1，FB-2最多。由于对品质要求高，所有的镀Sn， 镀Ag均施加后处理工艺，如Sn的保护，Ag的保护（防变色处理）。 产品大多数是美国、德国、台湾的产品。还有些接插件，电子零件要求 镀金，大多采用酸性Au工艺，厚度不等，从0.0

13、5p m到川m。有的电子电镀工厂设备齐全，采用法国蔡伟元公司的专用滚镀机， 德国6 -射线测厚仪，可焊性测量装置、盐雾、湿热箱、大功率脉冲电 镀电源，比从事普通电镀的加工厂装备强多了。这里要提到的电子元器件与接线端中电镀发展用Real to Real的 选择性电镀，仅浙江宁波就有25条电子电镀自动线。我国深圳、东莞、 上海郊区的松江、江苏昆山、浙江宁波乐清等地电子电镀十分发达。高速镀Sn-Pb、高速镀Sn、厚金等工艺均获得普遍应用，卷对卷的 自动线多为台湾、香港所造，添加剂大多数是使用进口的。2.2微电子元器件电镀在片式元器件的生产工艺中，表面处理占有十分重要的地位。用于 贴装焊接在印刷电路板

14、上的元器件的端电极需要用三层镀技术来制作， 其电镀生产线（震动镀）技术和电镀原材料均从国外进口。其中最外层 铅锡合金电镀工艺是采用低污染，低酸度的甲基磺酸体系，德国 Schlotter公司是世界上著名的镀Sn、Sn-Pb公司，直到近年来才逐步 实现国产化。无引线片式电子元件（电容、电阻、电感）的生产中，最后一道工 序是通过三层镀制作元件的端电极。因此，三层镀技术及镀液材料的性 能直接而又重要是影响元件的性能，如电性能、焊接性能等等。片式电子元件的三层镀是制作电子元件端电极的重要工序。片式元 件在贴片安装后通过波峰焊将电子元件端电极与线路结合成一体。因 此，三层镀的好坏直接影响元件的性能。三层镀

15、的第一层由银浆烧成制 作，其作用是将元件叠层中的电极引出，制成端电极。第二层是在银层 上电镀竦，其作用是封闭银层，保护银层在以后的焊接等工序中不受影 响。第三层是电镀锡（铅），其作用主要是保证元件的优良焊接性能。因此，在三层镀中实际上电镀只有二层。在烧结的银电极上电镀竦，目的是保护银层。要求具有低应力的竦 镀层（当然最佳是零应力）。否则，电镀竦后，会由于竦镀层的应力作 用而将银层从瓷体上剥开，而破坏了端电极。氨基磺酸镀竦体系是所有 镀竦体系中能获得低应力镀层的最理想的体系，而且还具有电镀速度 快，镀液分散能力好的优点。国外用于片式元件三层镀的体系中，较多 采用了氨基磺酸盐体系。为了确保镀竦层内

16、应力小，除了电镀工艺加以 控制之外，还控制电镀参数，如5055 C的电镀温度，4.04.5的 PH值，控制阴极电流密度等，此外，还加入降低应力的添加剂。2.3镀锡我国的镀锡工艺主要用于电子工业，仍以酸性光亮镀锡使用最广 泛，主要组成是硫酸亚锡和硫酸，早期采用的是浙江黄岩萤光厂的SS 820，SS821，早期镀锡光亮剂大多数以TX-10、OP21为光亮剂载体， 主光亮剂不是苄叉丙酮就是芳香醛还加入一定的抗氧剂帮助Sn2+稳定， 但生产了一段时间后，镀液混浊，需要用水处理絮凝剂来清除水解生成 的 Sn4+。南京大学、复旦大学对酸性镀锡光亮剂进行了研发，技术上要求镀 液分散能力好，稳定性高，长期使用不浑浊，整平能力强，光亮速度快， 容易管理，对