化学电镀铜工艺介绍
电镀铜工艺-专业介绍
02 电镀铜工艺流程
前处理
01
02
03
表面清洁
去除工件表面的油污、锈 迹和杂质，确保工件表面 干净。
表面粗化
通过物理或化学方法对工 件表面进行粗化处理，增 加表面能，提高镀层附着 力。
敏化处理
在工件表面形成一层敏化 膜，提高工件与镀层的结 合力。
电镀铜
电解铜沉积
在电场作用下，铜离子在 工件表面还原成金属铜， 形成电镀层。
研究电镀铜层的微观结构和性能，以优化电镀铜工艺，提高镀层质量。
环保型电镀铜技术的推广与应用
推广无氰、低氰、低毒的电镀铜工艺，减少对环 境的污染和危害。
研发可回收再利用的电镀铜技术，降低资源消耗 和生产成本。
探索生物可降解的电镀铜添加剂，实现绿色环保 的生产方式。
电镀铜与其他表面处理技术的结合与创新
氰化电镀铜溶液含有剧毒的氰化物，需要严格的安全措施和废水处理。
焦磷酸盐电镀铜
焦磷酸盐电镀铜具有镀层均匀、 整平性好、结晶细致等特点，适
用于装饰性和功能性电镀。
适用于钢铁、锌合金、铝合金等 基材的电镀，具有良好的结合力
和耐腐蚀性。
焦磷酸盐电镀铜溶液稳定性较好， 但溶液成分复杂，维护成本较高。
预镀镍-铜-镍三层电镀
电镀铜工艺-专业介绍
目 录
• 电镀铜工艺简介 • 电镀铜工艺流程 • 电镀铜的种类与特性 • 电镀铜的环保问题与对策 • 电镀铜的发展趋势与未来展望
01 电镀铜工艺简介
电镀铜的定义
电镀铜是一种通过电解方法在金 属表面沉积一层铜的工艺过程。
电镀铜工艺利用电解池原理，通 过铜离子在阴极上还原成铜，形
成致密的铜镀层。
电镀铜层具有良好的导电性、耐 腐蚀性和装饰性，广泛应用于电 子、通讯、航空航天电子产品制造
化学镀技术概述
化学镀技术概述硬盘、CPU和内存被称为计算机的“三大件”。
随着计算机技术的发展，计算机硬盘逐步向小型、薄型、大容量和高速度方向发展。
在计算机硬盘中用于存储数据的是盘片，它由铝镁合金制成，然后在表面进行化学镀Ni-P或Ni-P-Cu，作为后续真空溅射磁记录薄膜的底层。
该镀层要求非磁性、低应力、表面光洁和均匀。
图5-17所示为计算机硬盘及化学镀镍后的CPU。
1.化学镀的原理和特点（1）化学镀的原理化学镀也称为无电解镀或自催化镀，在表面处理中占有重要的地位。
化学镀是指在没有外加电流通过的情况下，利用镀液中还原剂提供的电子，使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在工件表面，形成镀层的表面处理技术。
酸性化学镀镍溶液中，还原沉积时的反应式为式中，H2PO2是还原剂。
图5-17 计算机硬盘及化学镀镍后的CPU化学镀镍溶液的组成及其相应的工作条件必须使反应只在具有催化作用的工件表面上进行，镀液本身不发生氧化还原反应，以免溶液自然分解、失效。
如果被镀金属本身是催化剂，则化学镀的过程就具有催化作用。
镍、铜、钴、铑、钯等金属都具有催化作用。
（2）化学镀的特点化学镀与电镀相比，具有如下特点：1）镀层厚度非常均匀，化学镀液的分散能力非常好，无明显的边缘效应，几乎是工件形状的复制。
所以化学镀特别适用于形状复杂的工件，尤其是有深孔、不通孔、腔体等的工件的电镀。
化学镀层非常光洁平整，镀后基本不需要镀后加工。
2）可以在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。
化学镀可以作为非导体电镀前的导电底层镀层。
3）镀层致密，孔隙低，基体与镀层结合良好。
4）工艺设备简单，不需要外加电源。
5）化学镀也有其局限性，例如镀层金属种类没有电镀多，镀层厚度一般没有电镀高，化学镀的镀液成本一般比电镀液成本高。
2.化学镀镍化学镀镍是化学镀中应用最为广泛的一种方法。
化学镀镍多采用次磷酸盐、硼氢化物、氨基硼烷、肼及其衍生物等作为还原剂，其中次磷酸盐由于价格便宜，被广泛应用。
电镀铜的原理
电镀铜的原理电镀铜是一种常见的表面处理工艺，它可以在各种基材表面形成一层致密、均匀的铜镀层，以提高基材的导电性、耐腐蚀性和美观度。
电镀铜的原理主要是利用电化学原理，在电解液中通过外加电流的作用，使铜离子在阴极上还原成固态的铜金属，从而形成铜镀层。
下面将详细介绍电镀铜的原理及其过程。
首先，电镀铜的原理是基于电化学反应的。
在电解液中，铜盐溶液中的Cu2+离子在电流的作用下向阴极迁移，而在阴极上，Cu2+离子接受电子，还原成Cu金属，从而形成铜镀层。
同时，在阳极上，阴极上的金属则被氧化成离子，并溶解到电解液中，以补充阴极上的金属离子流失。
这样，就形成了电镀铜的原理过程。
其次，电镀铜的原理还与电镀液的配方密切相关。
电镀液是电镀过程中的重要组成部分，它包含了铜盐、酸类、缓冲剂等成分。
其中，铜盐是提供铜离子的来源，酸类用于维持电镀液的酸碱度，缓冲剂则可以稳定电镀液的性质，使电镀过程更加稳定和均匀。
不同的电镀液配方会影响电镀铜的效果和质量，因此在实际生产中需要根据具体情况选择合适的电镀液。
另外，电镀铜的原理还与电流密度、温度、搅拌等因素有关。
在电镀过程中，适当的电流密度可以保证铜镀层的均匀性和致密性，而过高或过低的电流密度则会导致铜镀层的质量下降。
此外，适当的温度和搅拌可以促进电镀液中的铜离子迁移和还原反应，从而提高电镀效率和质量。
总的来说，电镀铜的原理是利用电化学原理，在适当的电镀液、电流密度、温度等条件下，使铜离子在阴极上还原成固态的铜金属，从而形成均匀致密的铜镀层。
通过合理控制电镀参数和工艺，可以获得高质量的电镀铜产品，满足不同工业领域的需求。
总结一下，电镀铜的原理是一个复杂的电化学过程，涉及到电解液、电流密度、温度等多个因素的相互作用。
只有在合理控制这些因素的情况下，才能够获得理想的电镀铜效果。
希望通过本文的介绍，能够对电镀铜的原理有一个更加深入的了解，为相关行业的生产和应用提供一定的参考价值。
化学镀工艺流程详解
化学镀工艺流程化学镀是一种在无电流通过的情况下，金属离子在同一溶液中还原剂的作用下通过可控制的氧化还原反应在具有催化表面(催化剂一般为钯、银等贵金属离子)的镀件上还原成金属，从而在镀件表面上获得金属沉积层的过程，也称自催化镀或无电镀。
化学镀最突出的优点是无论镀件多么复杂,只要溶液能深入的地方即可获得厚度均匀的镀层,且很容易控制镀层厚度。
与电镀相比，化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少、不需直流电源设备、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点；但化学镀镀层质量不很好，厚度上不去，且可镀的品种不多，故主要用于不适于电镀的特殊场合。
近年来,化学镀技术得到了越来越广泛的应用，在各种非金属纤维、微球、微粉等粉体材料上施镀成为研究的热点之一；用化学镀方法可以在非金属纤维、微球、微粉镀件表面获得完整的非常薄而均匀的金属或合金层，而且镀层厚度可根据需要确定。
这种金属化了的非金属纤维、微球、微粉镀件具有良好的导电性，作为填料混入塑料时能获得较好的防静电性能及电磁屏蔽性能,有可能部分取代金属粉用于电磁波吸收或电磁屏蔽材料。
美国国际斯坦福研究所采用在高聚物基体上化学镀铜来研制红外吸收材料。
毛倩瑾等采用化学镀的方法对空心微珠进行表面金属化改性研究,发现改性后的空心微珠具有较好的吸波性能，可用于微波吸收材料、轻质磁性材料等领域。
化学镀所需仪器:电热恒温水浴锅；8522型恒温磁力搅拌器控温搅拌；增力电动搅拌机。
化学镀工艺流程：机械粗化→化学除油→水洗→化学粗化→水洗→敏化→水洗→活化→水洗→解胶→水洗→化学镀→水洗→干燥→镀层后处理。
1化学镀预处理需进行化学镀的镀件一般不溶于水或者难溶于水。
化学镀工艺的关键在于预处理，预处理的目的是使镀件表面生成具有显著催化活性效果的金属粒子，这样才能最终在基体表面沉积金属镀层。
由于镀件微观表面凸凹不平,必须进行严格的镀前预处理,否则易造成镀层不均匀、密着性差,甚至难于施镀的后果。
1.1化学除油镀件材料在存放、运输过程中难免沾有油污，为保证预处理效果，必须首先进行除油处理，去除其表面污物，增加基体表面的亲水性，以确保基体表面能均匀的进行金属表面活化。
化学镀铜的目的及工艺流程介绍
化学镀铜的目的及工艺流程介绍化学镀铜（Eletcroless Plating Copper）通常也叫沉铜或孔化（PTH）是一种自身催化性氧化还原反应。
首先用活化剂处理，使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯粒子（钯是一种十分昂贵的金属，价格高且一直在上升，为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行），铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。
化学镀铜在我们PCB制造业中得到了广泛的应用，目前最多的是用化学镀铜进行PCB的孔金属化。
化学镀铜的主要目的是在非导体材料表面形成导电层，目前在印刷电路板孔金属化和塑料电镀前的化学镀铜已广泛应用。
化学镀铜层的物理化学性质与电镀法所得铜层基本相似。
化学镀铜的主盐通常采用硫酸铜，使用的还原剂有甲醛、肼、次磷酸钠、硼氢化钠等，但生产中使用最普遍的是甲醛。
化学镀铜的工艺流程：一、镀前处理1．去毛刺钻孔后的覆铜泊板，其孔口部位不可避免的产生一些小的毛刺，这些毛刺如不去除将会影响金属化孔的质量。
最简单去毛刺的方法是用200～400号水砂纸将钻孔后的铜箔表面磨光。
机械化的去毛刺方法是采用去毛刺机。
去毛刺机的磨辊是采用含有碳化硅磨料的尼龙刷或毡。
一般的去毛刺机在去除毛刺时，在顺着板面移动方向有部分毛刺倒向孔口内壁，改进型的磨板机，具有双向转动带摆动尼龙刷辊，消除了除了这种弊病。
2．整孔清洁处理对多层PCB有整孔要求，目的是除去钻污及孔微蚀处理。
以前多用浓硫酸除钻污，而现在多用碱性高锰酸钾处理法，随后清洁调整处理。
孔金属化时，化学镀铜反应是在孔壁和整个铜箔表面上同时发生的。
如果某些部位不清洁，就会影响化学镀铜层和印制导。
2- 乐思化学电镀铜工艺介绍
镀层不连续 镀层发暗， 镀层发暗，发脆 有暗点
- 光亮剂浓度高 - 有机物污染 –活性炭处理 - 有六价铬 – 以1安培/分米2电介镀出
CUPRALYTE 1545
氰化镀铜工艺 主要应用在铜锌铝合金(zamac)工件 含钾体系 可以负担更高的电流密度 镀层纹理细密 镀层光亮
CUPRALYTE 1545
焦磷酸盐镀铜－ 焦磷酸盐镀铜－各成分作用
焦磷酸铜
提供铜离子 42%的铜为金属形式
焦磷酸钾
提高镀液电导率 协助阳极腐蚀 辅助形成致密的镀层
氢氧化铵
调节镀液pH值 帮助添加剂起作用
焦磷酸盐镀铜－ 焦磷酸盐镀铜－问题解决
光亮性差 - 氨水浓度低 - 氰化物污染 – 用H2O2除去 - 光亮剂少
低电流密度区域镀层发暗 低电流密度区域镀层发暗 - 温度过高 - 氨水过量 – 升高温度 高电流密度区域烧焦 高电流密度区域烧焦 搅拌不足 温度太低 电流密度太高 焦磷酸盐浓度低 铜离子浓度低
针孔
条纹
阳极极化
镀层发暗
氰化物镀铜
镀液组成和操作条件: 镀液组成和操作条件:
挂镀 预镀 10 10 0.5-1.0 50 50-70 普通 20 15 30 10 0.5-2.5 55 50-70 高效率 25-30 40 50 10 2-3 60 75-80 滚镀 40 25-30 0.1-0.4 55
锌
焦磷酸盐镀铜
碱性镀液 对于钢材和ZBDC需要预镀铜 分散能力非常好 操作成本高 没有氰化物的环境污染问题 不需要特殊的阳极 空气搅拌要求严格
焦磷酸盐镀铜
镀液组成和操作条件: 镀液组成和操作条件: 焦磷酸铜 (Cu2P2O7) 焦磷酸钾 (K4P2O7) 氢氧化铵 添加剂 pH值 温度 阴极电流密度 (安培/分米2) 搅拌 阴极电流效率 75 g/L 250 g/L 3.5 ml/L 选择性 8.6-9.2 50-55°C 3.5-4 强力空气搅拌 100%
电镀铜工艺流程及原理
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化学镀铜与直接电镀工艺
一次化学镀厚铜孔金属化工艺不用电镀铜的一次化学镀厚铜进行双面板和多层板孔金属化，可以显著缩短加工周期，降低生产成本，用此种工艺方法很容易作出高精度的印制板。
通过实践证明一次化学镀厚铜的金属化孔可靠性要超过电镀铜，因为一次化学镀厚铜孔内镀层厚度非常均匀，不存在应力集中，特别是对于高密度的印制板小孔金属化（φ0.5以下的孔），对电镀来讲很难达到孔内镀层厚度均匀一致，而用化学镀铜的方法则是轻而易举的事，下面介绍双面和多层板一次化学镀厚铜的生产工艺。
5.1 双面印制板一次化学镀厚铜1）用液体感光胶（抗电镀印料）制作双面电路图形。
然后蚀刻图形。
液体感光胶可以用网印或幕帘式涂布，幕帘法生产效率高，而且涂层均匀无砂眼，网印法易产生气孔砂眼。
液体抗电镀感光胶分辨率非常高，显影无底层。
很容易得到精细的电路图形。
价格比干膜便宜。
蚀刻电路图形之后用5％NaOH去除感光胶层。
2）网印或幕帘式涂布液体感光阻焊剂，制出阻焊图形3）再用液体感光胶涂布板面，用阻焊底片再次曝光，显影，使孔位焊盘铜裸露出来。
4）钻孔5）化学镀厚铜。
1.酸性除油3分钟2.H2SO4/H2O2粗化3分钟3.预浸处理1分钟4.胶体钯处理3分钟②③④⑤⑥⑦①- ④处理液均为酸性溶液，板面上的液体感光胶层不会破坏，其结果是保护板面不受浸蚀，在进行活化时，孔内和板面上的感光胶层吸附了胶体钯。
⑤5％NaOH处理3分钟，然后水冲洗板面上的感光层，连同感光胶上的胶体钯一同被碱溶解下来。
孔内的胶体钯仍然保留。
⑥1％NaOH处理1分钟，然后水冲洗，进一步去除板面上的残胶。
⑦化学镀厚铜4小时，铜层厚度可达到20微米，化学镀铜过程中自动分析自动补加化学成份。
适用于连续化学镀厚铜的配方：CuSO4.5H2O 10g/1EDTA.2Na 40 g/1NaOH 15 g/1双联呲啶10mg/1CN-10mg/1操作条件：温度600C,化学镀铜过程中，通空气搅拌化学镀铜溶液，并连续过滤。
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镀层不连续 镀层发暗，发脆
- 光亮剂浓度高 - 有机物污染 –活性炭处理
有暗点
- 有六价铬 – 以1安培/分米2电介镀出
CUPRALYTE 1545
氰化镀铜工艺 主要应用在铜锌铝合金(zamac)工件 含钾体系 可以负担更高的电流密度 镀层纹理细密 镀层光亮
CUPRALYTE 1545
缺点 温度要求严格 对于许多基础金属要求 预镀沉积底层 镀液有腐蚀性 需要使用含磷的阳极
电镀液组成和操作条件
范围
硫酸铜 (g/L) 硫酸 (g/L) 氯化物 (ppm) 添加剂 阳极电流密度 (A/dm2) 200-220 75-80 80 有 2-8
温度
阳极 搅拌
15-40°C
磷铜 空气
焦磷酸盐镀铜－各成分作用
焦磷酸铜
提供铜离子 42%的铜为金属形式
焦磷酸钾
提高镀液电导率 协助阳极腐蚀 辅助形成致密的镀层
氢氧化铵
调节镀液pH值 帮助添加剂起作用
焦磷酸盐镀铜－问题解决
光亮性差 - 氨水浓度低 - 氰化物污染 – 用H2O2除去 - 光亮剂少
低电流密度区域镀层发暗 - 温度过高 - 氨水过量 – 升高温度 高电流密度区域烧焦 搅拌不足 温度太低 电流密度太高 焦磷酸盐浓度低 铜离子浓度低
阴极电流效率
98-100%
硫酸盐镀铜各成分的作用
硫酸铜
提供铜离子
硫酸
提高镀液电导率, 溶解阳极
氯离子
保证有机添加剂起作用
添加剂
装饰性的 轮转影印 印刷电路
得到光亮、平整、易延展、低内应力的镀层。 得到平整、硬度均一的低内应力镀层。 得到无内应力的镀层，提高分散能力以便在 孔内也能得到平整镀层，同时镀层必需耐热。
乐思化学电镀铜工艺介绍
铜
元素符号 原子量 化合价: Cu 63.54
+1, +2
较软，易延展的红色金属 良好的传导性 (导电和导热) 铜是最常用的电镀金属之一
电镀铜－特点
覆盖能力强，是极好的打底镀层 镀液电流效率高，且具有相当惰性 铜镀层导电性好，用在印刷线路板尤其合适 铜镀层可以吸收热应力，作为热胀阻挡层，对 塑料基材特别有效
电镀铜－应用领域
在装饰上的应用 镀镍的中间层 印刷线路板 电铸 阻止钢铁表面硬化 印刷滚轮和印刷板 拔丝润滑剂 减小电阻 修理和抢救
电镀铜－体系
酸性镀铜 硫酸盐镀铜 氟硼酸盐镀铜
碱性镀铜 氰化物镀铜 焦磷酸盐镀铜
硫酸盐镀铜体系
优点 杂质容忍能力 最简单的化学反应 较宽的操作范围 成本低 良好的微观分散能力
CUPROSTAR 1525
酸性镀铜 应用在塑料镀POP上 整平性好 光亮性好 走位能力好 延展性好
Questions?
Thank You!
表现卓越的专业化学品公司
预镀 10 10 0.5-1.0 50
50-70
普通 20 15 30 10 0.5-2.5 55
50-70
高效率 25-30 40 50 10 2-3 60
75-80
滚镀 40 25-30 0.1-0.4 55
变化
温和空气搅拌或移动阴极搅拌
氰化物镀铜
各组分作用
氰化铜 自由氰根 提供铜离子 可能是氰化钾或氰化纳 形成可溶的铜的络合物 防止铜的过分沉积 腐蚀阳极 提高镀液电导率
酸性硫酸盐镀铜－问题解决
烧焦 金属离子少 温度低 酸度低 有机污染 氯离子浓度 低(低于 60 ppm) 氯离子浓度高 (高于 130 ppm) 铁离子污染 温度低 阳极不合适 缺少光亮剂
针孔
条纹
阳极极化
镀层发暗
氰化物镀铜
镀液组成和操作条件:
挂镀
金属铜 (g/L) 自由氰化钠 自由氰化钾 酒石酸钾 氢氧化纳或氢氧化钾 阴极电流密度 (A/dm2) 温度(°C) 搅拌 电流效率 (%)
氰化镀铜－镀液污染
有机物 碳酸盐 铬 - 油, 油脂, 抛光物等 - 采用活性炭处理除去 - 能降低阴极电流效率并造成镀层粗糙 - 冷却除去 - 造成针孔、烧焦或部分镀不上 - 采用添加剂络合
氰化铁
- 和没有包覆的铁槽的铁反应得到 - 会导致阳极极化和镀层粗糙 - 冷却除去
- 从铸造模具脱落的锌 - 会导致镀层不连续 - 以0.5安培/分米2电镀除去
酒石酸钾
氢氧化纳或氢氧化钾
辅助腐蚀阳极 辅助形成细密的镀层
提高分散能力 提高镀层光亮度 提高镀液电导率 减小阳极极化 氢氧化钾提高阴极电流效率
氰化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ铜-问题解决
蓝色或蓝绿色镀液
缺少自由氰根
一般琥珀色但有极化
缺少腐蚀性盐或酒石酸钾
产生气体过多
“自由”氰根浓度过高 铜离子浓度低 温度低
铜浓度低 ► 废水处理成本低 操作温度低 ► 能耗低 维护仅需两种添加剂 ► 控制简单
CUPROSTAR 1560
酸性镀铜 用在POP塑料镀，锌压铸件，铜基材 整平性高 光亮性好 走位能力佳
CUPROSTAR 1560
可以在较高温度操作 消耗率低 可以通过赫尔槽打片，来控制槽液 在镀镍前，该铜镀层可以很容易活化
锌
焦磷酸盐镀铜
碱性镀液
对于钢材和ZBDC需要预镀铜 分散能力非常好
操作成本高
没有氰化物的环境污染问题 不需要特殊的阳极 空气搅拌要求严格
焦磷酸盐镀铜
镀液组成和操作条件:
焦磷酸铜 (Cu2P2O7) 焦磷酸钾 (K4P2O7) 氢氧化铵 添加剂 pH值 温度 阴极电流密度 (安培/分米2) 搅拌 阴极电流效率 75 g/L 250 g/L 3.5 ml/L 选择性 8.6-9.2 50-55°C 3.5-4 强力空气搅拌 100%