2020年电镀铜原理概.doc

电镀铜(二)温度对镀液性能影响很大,温度提高,会导致允许的电流密度提高,加快电极反应速度,但温度过高,会加快添加剂的分解,使添加剂的消耗增加,同时镀层光亮度降低,镀层结晶粗糙。温度太低,虽然添加剂的消耗降低,但允许电流密度降低,高电流区容易烧焦。一般以20-300C为佳。当镀液组成,添加剂,温度,搅拌等因素一定时,镀液所允许的电流密度范围也就一定了,为了提高生产效率,在保证镀层质量的前提下,应尽量使用高的电流密度。电流密度不同,沉积速度也不同。表8-5给出了不同电流密度下的沉积速度(以阴极电流效率100%计)。表8-5电流密度与沉积速度时间(分)镀层厚度(μm)电流密度(A/dm2)                       6 9 12 24 361284154108 214212856823914193755镀液的最佳电流密度一定,但由于印制电板的图形多种多样,难以估计出准确的施镀面积,也就难以得出一个最佳的电流值。问题的症结在于正确测算图形电镀的施镀面积。下面介绍三种测算施镀面积的方法。1)膜面积积分仪:此仪器利用待镀印制板图形的生产底版,对光通过与阻挡不同,亦即底版黑色部分不透光,而透明部分光通过,将测得光通量自动转换成面积,再加上孔的面积,即可算出整个板面图形待镀面积。需指出的是,由于底片上焊盘是实心的,多测了钻孔时钻掉部分的面积,而孔壁面积只能计算,孔壁面积S=πDH,D一孔径,H一板厚,每种孔径的孔壁面积只要算出一个;再乘以孔数即可。此法准确,但价格较贵,在国外已推广使用,国内很多大厂家也在使用。2)称重计量法:剪取一小块覆铜箔单面板,测量出一面的总面积,将板子在800C烘干1小时,干燥冷至室温,用天平称取总重量(Wo).在此板上作阴纹保护图形,蚀掉电镀图形部分的铜箔,清洗后按上法烘干称重,得除去电镀图形铜箔后的重量(W1),最后全部蚀刻掉剩余铜箔,清洗后按上法干燥称重,得无铜箔基体的净重(W2),按下式可算出待电镀图形的面积S:S=S0X(W0-W1)/(W0-W2)式中:S0覆铜箔板的面积。(W0-W1)电镀图形部分铜箔重量。(W0-W2)铜箔总重量。应该指出的是,称重法是以铜箔均匀为依据的,基本上是较正确的,实际应用时,双面板因图形不同要分别测定,如果相同或相近则只需测一面即可。此法较繁琐,适合品种少,大批量时应用。3)计算面积百分数:先量出待镀印制板的尺寸,然后估算线条部分面积与绝缘部分面积之比,如果为1:1,则面积百分数为50%,电流密度已知,这样可直接计算出图形电镀的电流:安培数L*W*面积百分数*2*Dk*n搅拌可以消除浓差极化,提高允许电流密度,从而提高生产效率。搅拌可以通过使工件移动或使溶液流动,或两者兼有来实现。1)阴极移动:阴极移动是通过阴极杆的运动来实现工件的移动。阴极移动方向应该是与阳极表面垂直,最好能呈角度,如450,这样能促进孔内的溶液流动,如果有气泡也能及时被赶出去。阴极移动幅度为20-25毫米,移动速度5-45次/分。2)压缩空气搅拌:压缩空气不仅带给镀液的中度到强烈的翻动,对镀铜液而言,它能提供足够的氧气,促进溶液中的Cu+氧化成Cu2+,协助消除Cu+的干扰。压缩空气应是无油空气泵供给,在泵的气体进口处,应该使空气净化。。分米2,空气通过距槽底3-8厘米的管子释出,此管最好与阴极横平行,气孔直径3毫米,孔距80-130毫米,孔中民线与垂直方向成450角,应使小孔面积的总和约等于空气管截面积的80%,压缩空气流量应是可调的。由于空气搅拌对溶液的翻动较大因而对溶液的清洁程度要求较高,所以一般空气搅拌都与溶液的连续过滤配合使用。3)过滤:过滤可以净化溶液,使溶液中的机械杂质及时地除去,防止或减少了毛刺出现的机会,同时又可以做到使溶液流动,尤其是有回流槽的镀槽使用连续过滤,其溶液流动的效果更明显。过滤机应使用5-10微米的PP滤芯,也可以用过滤介质。溶液应每小时至少过滤一次。为了强化电极过程提高生产效率,往往将阴极移动,空气搅拌与连续过滤同时使用在一个镀槽中。硫酸盐光亮镀铜,要使用含磷阳极,%,%。,铜球或铜板,阳极最好用钛蓝,将磷铜角(球)置于其中。不保持镀液清洁,阳极应包于聚丙烯布做成的阳极袋中,袋应比阳极长3-4厘米。为什么使用含磷铜阳极?因为不含磷的铜阳极在镀液中溶解速度快,其阳极电流效率>100%,导致镀液中铜离子累积,又由于阳极溶解速度快,导致大量Cu+进入溶液,从而形成很多铜粉浮于液中,或形成Cu2O,使镀层变的粗糙,产生节瘤,同时阳极泥也增多。使用优质含磷铜阳极,能在阳极表面形成一层黑色保护膜,它象栅栏一样,能控制铜的溶解速度,使阳极电流效率接近阴极电流效率,镀液中的铜离子保持平衡,防止了Cu+的产生,并大大减少了阳极泥。阳极中磷含量应保持适当,磷含量太低,阳极黑膜