PCB电镀
什么是线路板
PCB线路板是英文(PrintedCircuieBoard)印制PCB,线路板的简称。通常把在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路。印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。PCB,线路板几乎我们能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表。计算器。通用电脑，大到计算机。通迅电子设备。军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到PCB,线路板。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑。实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形；为元器件插装。检查。维修提供识别字符和图形。PCB,线路板线路板厂PCB,线路板是如何制造出来的呢？我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜(挠性的绝缘基材),印上有银白色(银浆)的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制PCB,线路板为挠性银浆印制PCB,线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板。显卡。网卡。调制解调器。声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基(常用于单面)或玻璃布基(常用于双面及多层),预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种PCB,线路板覆铜簿板材，我们就称它为刚性板。再制成印制PCB,线路板，我们就称它为刚性印制PCB,线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板，双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层。二块单面作外层或二块双面作内层。二块单面作外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层。六层印制电路板了，也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制PCB,线路板了。线路板厂PCB,线路板的生产过程较为复杂，它涉及的工艺范围较广，从简单的机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺，计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了，由于其生产过程是一种非连续的流水线形式，任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果，印刷线路板如果报废是无法回收再利用的，工艺工程师的工作压力较大，所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。为进一认识PCB,线路板我们有必要了解一下通常单面。双面印制PCB,线路板及普通多层板的制作工艺，于加深对它的了解。线路板厂单面刚性印制板：→单面覆铜板→下料→(刷洗。干燥)→钻孔或冲孔→网印线路抗蚀刻图形或使用干膜→固化检查修板→蚀刻铜→去抗蚀印料。干燥→刷洗。干燥→网印阻焊图形(常用绿油).UV固化→网印字符标记图形。UV固化→预热。冲孔及外形→电气开。短路测试→刷洗。干燥→预涂助焊防氧化剂(干燥)或喷锡热风整平→检验包装→成品出厂。线路板厂双面刚性印制板：→双面覆铜板→下料→叠板→数控钻导通孔→检验。去毛刺刷洗→化学镀(导通孔金属化)→(全板电镀薄铜)→检验刷洗→网印负性电路图形。固化(干膜或湿膜。曝光。显影)→检验。修板→线路图形电镀→电镀锡(抗蚀镍/金)→去印料(感光膜)→蚀刻铜→(退锡)→清洁刷洗→网印阻焊图形常用热固化绿油(贴感光干膜或湿膜。曝光。显影。热固化，常用感光热固化绿油)→清洗。干燥→网印标记字符图形。固化→(喷锡或有机保焊膜)→外形加工→清洗。干燥→电气通断检测→检验包装→成品出厂。贯通孔金属化法制造多层板工艺流程→内层覆铜板双面开料→刷洗→钻定位孔→贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂→曝光→显影→蚀刻与去膜→内层粗化。去氧化→内层检查→(外层单面覆铜板线路制作。B—阶粘结片。板材粘结片检查。钻定位孔)→层压→数控制钻孔→孔检查→孔前处理与化学镀铜→全板镀薄铜→镀层检查→贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂→面层底板曝光→显影。修板→线路图形电镀→电镀锡铅合金或镍/金镀→去膜与蚀刻→检查→网印阻焊图形或光致阻焊图形→印
制字符图形→(热风整平或有机保焊膜)→数控洗外形→清洗。干燥→电气通断检测→成品检查→包装出厂。从工艺流程图可以看出多层板工艺是从双面孔金属化工艺基础上发展起来的。它除了继了双面工艺外，还有几个独特内容：金属化孔内层互连。钻孔与去环氧钻污。定位系统。层压。专用材料。线路板厂我们常见的电脑板卡基本上是环氧树脂玻璃布基双面印制PCB,线路板，其中有一面是插装元件另一面为元件脚焊接面，能看出焊点很有规则，这些焊点的元件脚分立焊接面我们就叫它为焊盘。为什么其它铜导线图形不上锡呢。因为除了需要锡焊的焊盘等部分外，其余部分的表面有一层耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色，有少数采用黄色。黑色。蓝色等，所以在PCB,线路板行？０炎韬赣徒谐陕逃汀Ｆ渥饔檬牵 乐共ê甘辈 沤酉窒螅 岣吆附又柿亢徒谠己噶系茸饔谩Ｋ 彩怯≈瓢宓挠谰眯员；げ悖 芷鸬椒莱薄⒎栏 础⒎烂购突 挡辽说茸饔谩４油夤劭矗 砻婀饣 髁恋穆躺 韬改ぃ 屏侄园甯泄馊裙袒 逃汀２坏 夤郾冉虾每矗 阒匾 氖瞧浜概叹 范冉细撸 佣 岣吡撕傅愕目煽啃浴？我们从电脑板卡可以看出，元件的安装有三种方式。一种为传动的插入式安装工艺，将电子元件插入印制PCB,线路板的导通孔里。这样就容易看出双面印制PCB,线路板的导通孔有如下几种：一是单纯的元件插装孔；二是元件插装与双面互连导通孔；三是单纯的双面导通孔；四是基板安装与定位孔。另二种安装方式就是表面安装与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术可以认为是表面安装技术的分支，它是将芯片直接粘在印制板上，再用线焊法或载带法。倒装法。梁式引线法等封装技术互联到印制板上。其焊接面就在元件面上。线路板厂PCB,线路板表面安装技术有如下优点：1)由于印制板大量消除了大导通孔或埋孔互联技术，提高了印制板上的布线密度，减少了印制板面积(一般为插入式安装的三分阶之一),同时还可降低印制板的设计层数与成本。2)2)减轻了重量，提高了抗震性能，采用了胶状焊料及新的焊接技术，提高了产品质量和可靠性。3)3)由于布线密度提高和引线长度缩短，减少了寄生电容和寄生电感，更有利于提高印制板的电参数。4)4)比插装式安装更容易实现自动化，提高安装速度与劳动生产率，相应降低了组装成本。5)从以上的表面安技术就可以看出，PCB,线路板技术的提高是隋芯片的封装技术与表面安装技术的提高而提高。现在我们看的电脑板卡其表面粘装率都不断地在上升。实际上这种的PCB,线路板再用传动的网印线路图形是无法满足技术要求的了。所以普通高精确度线路板，其线路图形及阻焊图形基本上采用感光线路与感光绿油制作工艺。PCB,线路板随着PCB,线路板高密度的发展趋势，PCB,线路板的生产要求越来越高，越来越多的新技术应用于PCB,线路板纳
层的质量和相关机械性能，并对后续加工产生一定影响，因此如何控制好酸铜电镀的质量是PCB电镀中重要的一环，也是很多大厂工艺控制较难的工序之一。笔者根据多年在电镀和技术服务方面的些许经验，初步总结如下，希望对PCB行业电镀业者有所启发。酸铜电镀常见的问题，主要有以下几个：1。电镀粗糙；2。电镀（板面）铜粒；3。电镀凹坑；4。板面发白或颜色不均等。针对以上问题，进行了一些总结，并进行一些简要分析解决和预防措施。
电镀粗糙：一般板角粗糙，多数是电镀电流偏大所致，可以调低电流并用卡表检查电流显示有无异常；全板粗糙，一般不会出现，但是笔者在客户处也曾遇见过一次，后来查明时当时冬天气温偏低，光剂含量不足；还有有时一些返工褪膜板板面处理不干净也会出现类似状况。
电镀板面铜粒：引起板面铜粒产生的因素较多，从沉铜，图形转移整个过程，电镀铜本身都有可能。笔者在某国营大厂就遇见过，沉铜造成的板面铜粒。
沉铜工艺引起的板面铜粒可能会由任何一个沉铜处理步骤引起。碱性除油在水质硬度较高，钻孔粉尘较多（特别是双面板不经除胶渣）过滤不良时，不仅会引起板面粗糙，同时也造成孔内粗糙；但是一般只会造成孔内粗糙，板面轻微的点状污物微蚀也可以去除；微蚀主要有几种情况：所采用的微蚀剂双氧水或硫酸质量太差或过硫酸铵（钠）含杂质太高，一般建议至少应是CP级的，工业级除此之外还会引起其他的质量故障；微蚀槽铜含量过高或气温偏低造成硫酸铜晶体的缓慢析出；槽液混浊，污染。活化液多数是污染或维护不当造成，如过滤泵漏气，槽液比重偏低，铜含量偏高（活化缸使用时间过长，3年以上），这样会在槽液内产生颗粒状悬浮物或杂质胶体，吸附在板面或孔壁，此时会伴随着孔内粗糙的产生。解胶或加速：槽液使用时间太长出现混浊，因为现在多数解胶液采用氟硼酸配制，这样它会攻击FR-4中的玻璃纤维，造成槽液中的硅酸盐，钙盐的升高，另外槽液中铜含量和溶锡量的增加液会造成板面铜粒的产生。沉铜槽本身主要是槽液活性过强，空气搅拌有灰尘，槽液中的固体悬浮的小颗粒较多等所致，可以通过调节工艺参数，增加或更换空气过滤滤芯，整槽过滤等来有效解决。沉铜后暂时存放沉铜板的稀酸槽，槽液要保持干净，槽液混浊时应及时更换。沉铜板存放时间不宜太长，否则板面容易氧化，即使在酸性溶液里也会氧化，且氧化后氧化膜更难处理掉，这样板面也会产生铜粒。以上所说沉铜工序造沉的板面铜粒，除板面氧化造成的以外，一般在板面上分布较为均匀，规律性较强，且在此处产生的污染无论导电与否，都会造成电镀铜板面铜粒的产生，处理时可采用一些小试验板分步单独处理对照判定，对于现场故障板可以用软刷轻刷即可解决；图形转移工序：显影有余胶（极薄的残膜电镀时也可以镀上并被包覆），或显影后后清洗不干净，或板件在图形转移后放置时间过长，造成板面不同程度的氧化，特别是板面清洗不良状况下或存放车间空气污染较重时。解决方法也就是加强水洗，加强计划安排好进度，加强酸性除油强度等。
酸铜电镀槽本身，此时其前处理，一般不会造成板面铜粒，因为非导电性颗粒最多造成板面漏镀或凹坑。铜缸造成板面铜粒的原因大概归纳为几方面：槽液参数维护方面，生产操作方面，物料方面和工艺维护方面。槽液参数维护方面包括硫酸含量过高，铜含量过低，槽液温度低或过高，特别没有温控冷却系统的工厂，此时会造成槽液的电流密度范围下降，按照正常的生产工艺操作，可能会在槽液中产生铜粉，混入槽液中；
生产操作方面主要时打电流过大，夹板不良，空夹点，槽中掉板靠着阳极溶解等同样会造成部分板件电流过大，产生铜粉，掉入槽液，逐渐产生铜粒故障；物料方面主要是磷铜角磷含量和磷分布均匀性的问题；生产维护方面主要是大处理，铜角添加时掉入槽中，主要是大处理时，阳极清洗和阳极袋清洗，很多工厂都处理不好，存在一些隐患。铜球大处理是应将表面清洗干净，并用双氧水微蚀出新鲜铜面，阳极袋应先后用硫酸双氧水和碱液浸泡，清洗干净，特别是阳极袋要用5-10微米的间隙PP滤袋。
电镀凹坑：这个缺陷引起的工序也较多，从沉铜，图形转移，到电镀前处理，镀铜以及镀锡。沉铜造成的主要是沉铜挂篮长期清洗不良，在微蚀时含有钯铜的污染液会从挂篮上滴在板面上，形成污染，在沉铜板电后造成点状漏镀亦即凹坑。图形转移工序主要是设备维护和显影清洗不良造成，原因颇多：刷板机刷辊吸水
棍污染胶渍，吹干烘干段风刀风机内脏，有油污粉尘等，板面贴膜或印刷前除尘不当，显影机显影不净，显影后水洗不良，含硅的消泡剂污染板面等。电镀前处理，因为无论是酸性除油剂，微蚀，预浸，槽液主要成分都有硫酸，因此水质硬度较高时，会出现混浊，污染板面；另外部分公司挂具包胶不良，时间长会发现包胶在槽夜里溶解扩散，污染槽液；这些非导电性的微粒吸附在板件表面，对后续电镀都有可能造成不同程度的电镀凹坑。酸铜电镀槽本身可能以下几个方面：鼓气管偏离原位置，空气搅拌不均匀；过滤泵漏气或进液口靠近鼓气管吸入空气，产生细碎的空气泡，吸附在板面或线边，特别是横向线边，线角处；另外可能还有一点是使用劣质的棉芯，处理不彻底，棉芯制造过程中使用的防静电处理剂污染槽液，造成漏镀，这种情况可加大鼓气，将液面泡沫及时清理干净即可，棉芯应用酸碱浸泡后，板面颜色发白或色泽不均：主要是光剂或维护问题，有时还可能是酸性除油后清洗问题，微蚀问题。铜缸光剂失调，有机污染严重，槽液温度过高都可能造成。酸性除油一般不会有清洗问题，但如是水质PH值偏酸且有机
物较多特别是回收循环水洗，则有可能会造成清洗不良，微蚀不均现象；微蚀主要考虑微蚀剂含量过低，微蚀液内铜含量偏高，槽液温度低等，也会造成板面微蚀不均匀；此外，清洗水水质差，水洗时间稍长或预浸酸液污染，处理后板面可能会有轻微氧化，在铜槽电镀时，因是酸性氧化且板件是带电入槽，氧化物很难除去，也会造成板面颜色不均；另外板面接触到阳极袋，阳极导电不均，阳极钝化等情况也会造成此类缺陷。
以上大致概述酸铜电镀中可能出现的一些缺陷及其原因，肯定无法覆盖全面，只是给各位提供多一些判断的方法，并拓宽考察问题的视野，在解实际问题时，万万不可生搬硬套，依赖经验。经验和第二手的资料只是提供给你解决的思维方法和捷径，更要学会在生产实际中去学习，判断，验证，排除，总结，方可不断增进个人的知识和能力。
在印制电路板制造技术中，虽关键的就是化深沉铜工序。它主要的作用就是使双面和多层印制电
路板的非金属孔，通过氧化还原反应在孔壁上沉积一层均匀的导电层，再经过电镀加厚镀铜，达
到回路的目的．要达到此目的就必须选择性能稳定、可靠的化学沉铜液和制定正确的、可行的和
有效的工艺程序。
一．工艺程序要点：
1．沉铜前的处理；2.活化处理；3．化学沉铜。
二．沉铜前的处理：
1．去毛刺：沉铜前基板经过钻孔工序，此工序虽容易产生毛刺，它是造成劣质孔金属化的最
重要的隐患。必须采用去毛刺工艺方法加以解决。通常采用机械方式，使孔边和内孔壁无倒刺或
堵孔的现象产生．
2．除油污：
⊙油污的来源：钻头由于手接触造成油污、取基板时的手印及其它。
⊙油污的种类：动植物油脂、矿物等。前者属于皂化油类；后者属于非皂化油类。
⊙油脂的特性：动植物油类属于皂化油类主要成分高级脂肪酸，它与碱起作用反应生成能溶于
水的脂肪酸盐和甘油；矿物油脂化学结构主要是石腊烃类，烯属烃及环烷属烃类和氯化物的混合物，不溶于水也不与碱起反应。
⊙除油处理方法的选择依据：根据油的性质、根据油沾污的程度。
⊙方法：采用有机溶剂和化学及电化学碱性除油。
⊙作用与原理：
□可皂化性油类与碱液发生化学反应生成易溶于水的脂肪酸盐和甘油。反应式如下：
(C17H35COO)3十3NAOH3C17H35COON a+C2H5(OH)2
□非皂化油类：主要靠表面活性剂如OP乳化剂、十二烷基磺酸钠、硅酸钠等。这些物质结构中有两种基团，一种是憎水性的；一种是亲水性．首先乳化剂吸附在油与水的分界面上，以憎水基团与基体表面上的油污产生亲和作用，而亲水基团指向去油液，水是非常强的极性分子，致使油污与基体表面引力减少，借者去油液的对流、搅拌，油污离开基体表面，实现了去油的最终目的。
3.粗化处理：
⊙粗化的目的：主要保证金属镀层与基体之间良好的结合强度。
⊙粗化的原理：使基体的表面产生微凹型坑，以增大其表面接触面积，与沉铜层形成机械钮扣结合，获得较高的结合强度。
⊙粗化的方法和选择：基本有以下几种方法，主要起到酸蚀和强氧化作用。
一．过硫酸铵；一．过硫酸钠；一．氯化铜溶液；一．双氧水／硫酸。
4．活化处理：
⊙活化的目的：主要形成“引发中心”，使铜沉积均匀一致。
⊙活化的基本原理：在被镀的非金属表面沉积一层均匀的活化中心核心质点．
⊙活化的方法和选择：
一．分步活化方法；
从生产实践证明：胶体钯(一步活化法)活化性能优良，使所获得的沉积层结合强度好，使用的时间长，但配制条件严格．活化液呈浅咖啡色。
⊙胶体钯类型有三种：酸性胶体钯、盐基钯、碱性胶体钯。
⊙胶体钯的配制：
将1克二氯化钯溶于100毫升盐酸和200毫升的水溶液中，待全部溶解后，再将烧杯放在恒温水浴中保持30℃±1℃，在搅拌的条件下，加入2．54克二氯化锡(Sn Cl2·2H2O)反应12分钟，然后将两溶液(A、B)相混合(B溶液成份为二氯化锡75克／升，银酸钠NaSnO447H2O7克／升、盐酸200毫升／升)并在40—50℃的恒温水浴条件下继续保温3小时(加盖)。采用此种工艺方法的原理是钯微粒的催化性能与老化温度有关。从实践得知最佳的条件为60℃±5℃，保温4—6小时不但能提高钯粒的催化活性，还可以延长其使用寿命。
⊙活化机理：
“胶态钯”的胶团结构是双电层，[Pd0]m为胶核。活化时，在孔内首先吸附Sn2+，被吸附二价锡离子再吸附C1-1，形成〖nSn2+·2(n—x)Cl—〗吸附层，成为胶体集团。这样的胶团具有负电性，在水溶液的碰撞，而不会聚沉，吸附层外的2xCl-1为扩散层，形成如下形式：
⊙活化液的维护：因为活化液配制比较复杂，成本高，使用时要注意以下几点：
一．为避免将水带入活化液，活化前在下列溶液处理理2—3分钟：
SnCl2·2H2O 40克/升
HCl 100毫升/升
此种工艺方法称之预浸，然后进行活化处理，目的是把水滤干。
一．摄化后的基板应尽量少带溶液，同时在回收槽反复清洗，用此水来补充活化液的消耗或用于新配溶液。
一．活化液使用一段时间后，当发现分层现象时，可按活化液实际容量每升加10—20克氯化亚锡，分层现象就可以消失。
一．当温度低于15℃时，活化效果差，应采用加温。要求采用水浴套槽加温。
⊙解胶处理：除去多余的残留的活化液，以防带入沉铜槽内，导致溶液分解。
N a OH 50克／升
处理时间1．5分钟
三．化学沉铜：
1.沉铜配方：
⊙通用性沉铜溶液：
甲液：酒石酸钾钠100克
硫酸铜25克
氢氧化钠35克
蒸馏水1升
乙液：甲醛(36—40％)8—15毫升
甲乙液混合比例：100：8—15
工艺条件：温度20—25℃
时间20分钟
2．化学沉铜基本原理：
⊙各组成分的作用：
一．硫酸铜：是溶液中的主盐，提供二价铜离子来源；
一．酒石酸钾钠：是络合剂。主要作用使铜呈溶解的络合状态存在，防止二价铜离子在碱性介质中产生Cu(OH)2的沉淀。同时还可以控制二价铜离子的浓度．具有缓冲作用，以维持溶液的PH。
一氢氧化钠：使溶液保持一定的PH．因为甲醛在碱性条件下，才具有还原作用。
—．甲醛：还原剂．
—.稳定剂：使沉铜液稳定和改善铜层性能，防止产生副反应。
化学沉铜沉积机理：
3.影响沉铜速度的主要因素：
—．溶液酸值(PH)：提高PH值，铜沉积速度加快，同时也加快氧化亚铜生成反应速度．这与还原电位随PH升高而下降有关。
当PH下于或等于11时，化学沉铜速度非常缓慢；PH小于10．5时沉铜急剧停止，PH太低导致铜层表面钝化原因引起的。
所以，PH值太高氧化亚铜生成速度加快，溶液内部沉积速度加快，二价铜离子降低，不仅导致铜溶液的分解，而且沉铜速度也太快。通常采用的PH为12．8—13。
⊙溶液的浓度：
提高溶液中二价铜离子浓度，对沉铜速度影响特别明显，但也不是无限增加。
⊙甲醛的浓度：提高甲醛浓度，沉铜速度加快，但过多易造成沉铜层粗糙。
⊙酒石酸钾钠与二价铜离子的比值：沉铜速度与比值有关，当比值小于3时，提高酒石酸钾钠的浓度，可提高沉积铜的速度；反之相反，还可能致使沉铜液不稳定。
⊙溶液温度：提高溶液温度，增加铜的观活化能提高沉铜速度。但温度升高，溶液中的铜离子的催化作用加强，氧化亚铜生成速度加快，沉铜质量差，促使溶液分解；但温度过低，正好相反。最适宜的温度18—25℃。
⊙负载量：每升为0．4—2．5分米平方。超此数时，沉铜速度下降。
4．化学沉铜液的稳定性：
⊙影响溶液的稳定性：
—.影响溶液稳定性的因素：
+．溶液中存在有颗粒性的活性物质，它主要来源于空气中的灰尘或所使秀的化学试剂中存在有催化性的胶质，另外基板经活化处理时清洗不当带入而产生镀液不稳定．
+．甲醛的歧化应(康尼查罗反应)：
是在强碱条件下产生的，而沉铜也在同样条件产生，因此甲醛的歧化反应是难免的。因此甲醛消耗量大，反应如下：
当甲醛不足时，就可能使溶液老化，造成大量的氧化亚铜，结果导致溶液自身分解而失效。如果采取自动添加的装置就解决了此类工艺问题。
+．氧化亚铜的形成：
从上述反应式所形成的氧化亚铜很容易产生歧化反应，形成Cu与Cu2+而它生成的铜的小颗粒无规则的分散在溶液中，成为小的活化中心，导致整个镀液以此为沉铜反应，造成溶液迅速的自然分解。
要消除氧化亚铜歧化反应带来的负面影响，是保证沉铜液稳定性的重要措施。
+.控制化学沉铜中铜离子浓度，控制沉铜速度。浓度不能太高，太高易形成氧化亚铜生成．+．PH值要严格进行控制，选择PH为12．5．
+．严格控制一价铜，同样保证溶液的稳定性．所以，必须添加与一价铜络合强的络合剂。有三种：卤素化合物碘化钠、含氰化合物—亚铁氰化钾、含硫的化合物—硫脲。
+．其它：原材料的纯度、防止催化金属带入、过滤溶液、调整PH值(采用20％氢氧化钠进行调整PH12．5—13。不使时采用20％稀硫酸调整到PH11以下，最好调到9。