脉冲电镀技术参数介绍
脉冲电镀基本概况
脉冲电镀概况1、什么是脉冲电镀利用脉冲电压或脉冲电流的张弛(间隙工作)，增强阴极的活性极化和降低阴极的浓差极化，从而有效地改善镀层的物理化学特性。
这种电镀方法称为脉冲电镀。
2、脉冲电镀的基本原理常见的脉冲电流波形有方波、三角波、锯齿波、阶梯波等。
根据确定脉冲波形的几点原则(如实镀效果、便于分析和研究、易于获得和调控、便于推广等)，方波是最符合要求的脉冲波形。
典型的方波脉冲波形，如图1所示。
由图1可知:脉冲电流实质上是一种通断的直流电。
2.1 脉冲电镀电源的基本参数传统的直流电镀只有电流或电压可供调节，而脉冲电镀有脉冲电流密度(或峰值电流密度)Jp、脉冲导通时间ton和脉冲关断时间toff3个独立的参数。
由ton和toff可以引出脉冲占空比γ。
(1)脉冲占空比γ(2)平均电流密度Jm、峰值电流密度Jp、脉冲占空比γ关系式由式(2)可以看出:Jm一定时，Jp会根据γ的不同而改变。
2.2 脉冲电镀过程(1)在脉冲导通期ton内峰值电流密度相当于普通直流电流密度(或平均电流密度)的几倍甚至十几倍。
高的电流密度所导致的高过电位使阴极表面吸附的原子的总数高于直流电沉积的，其结果使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率，从而形成具有较细晶粒结构的沉积层。
(2)在脉冲关断期toff内高的过电位使阴极附近的金属离子以极快的速度被消耗，当阴极界面金属离子的质量浓度为零或很低时，电沉积过程进入关断期。
在关断期内，金属离子向阴极附近传递从而使扩散层中金属离子的质量浓度得以回升，并有利于在下一个脉冲周期使用较高的峰值电流密度。
脉冲电镀过程中，当电流导通时，电化学极化增大，阴极区附近金属离子被充分沉积;当电流关断时，阴极区附近放电离子又恢复到初始的质量浓度，浓差极化消除，并伴有对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。
这样的过程周期性的贯穿于整个电镀过程的始末，其中所包含的机理构成了脉冲电镀的最基本原理。
3、脉冲电镀的优越性及适用性3.1 镀层结晶细致在脉冲导通期内,由于使用较高的电流密度,使晶核的形成速率远远大于原有晶体的生长速率,因此可形成结晶细致的镀层。
2011电镀工艺学第7章7.5脉冲电镀
优点：电流效率和合金组成易控制，电镀 过程中无需因镀件的增减而调节电流。
缺点：仪器制造方面存在较大困难。另外， 当电流脉冲终结时，需重新达到起始电位， 如果该电位与电极/镀液界面的静态电位相 近,沉积金属有可能溶解。
• 恒电流脉冲电镀：
脉冲电镀中表征电极反应速度的一个最 重要参数就是脉冲极限电流密度ipd，它是 脉冲结束时电极表面浓度降到零时的脉冲 电流密度。
• 脉动扩散层的厚度，不取决于浓度C0和脉 冲电流密度jp。它仅仅取决于金属离子的扩 散系数D和脉冲长度T，并且与这两个量的 平方根成正比。
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1. 脉冲镀金 采用脉冲法得到的镀金层外观颜色好、
结晶细致、密度大、均匀性好。采用脉冲 镀金可以减薄镀层的厚度，节省15-20%的 黄金，并且脉冲法得到的镀金层具有较好 的抗高温变色能力。
脉冲镀金的工艺参数可为：导通时间 t率on1=000.10mHzs,,脉关冲断平时均间电tof流f=0密.9度m与s,占直空流比密，度频相 同。
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7.5 脉冲电镀
一、脉冲基本概念
脉冲电镀与直流电镀的主要区别在于所 使用的电源不同，脉冲电镀所使用的是一 种可以提供通断直流电流的脉冲整流器。
脉冲电度jp、
• 脉冲导通时间ton、 脉冲关断时间toff
脉冲电源电流的波形: • 方波（或称矩形波）、 • 正弦半波、 • 锯齿波 • 间隔锯齿波等 一般镀单金属以方波脉冲电流为好。
（7）降低浓差极化，提高阴极电流密度，可 以提高沉积速度。
采用脉冲电镀可用比较薄的镀层代替较 厚的直流电镀层，节约了原材料，尤其是 在节约贵重金属方面具有很大的潜力。
电路板(pcb,线路板)穿孔脉冲电镀概念与原理
电路板（pcb，线路板）穿孔脉冲电镀概念与原理一、脉冲电镀广泛定义脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流。
自50年代开始，已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有忧良的物理化学性能。
二、脉冲电镀参数根据无数实验，对于一已定的电解质系统，其金属电镀率取决于：(1)脉冲的频率，(2)周期(占空比)，(3)波形，及(4)电流密度四个参数。
除此以外，添加剂、化学药水及金属本身特性亦对脉冲电镀效果有一定影响。
当应用脉冲电镀时，没有预设之标准参数而执行。
每一特定金属必需以实验方式而找寻其特别参数组合，达到其改善镀层的物理性质，这是脉冲电镀最大之缺点。
我们不能以其他金属脉冲电镀参数组合应用在另一金属脉冲电镀方面。
由于电路板的设计要求趋向于细导线、高密度、细孔径(甚至微通孔)，现今的直流电镀不能满足上述要求。
由于孔径减少及板厚增加时,穿孔镀铜产生极大的技术困难，尤其在孔径中心的镀层，通常出现孔径两端之铜层过厚但中心铜层不足之现象。
该镀层不均匀情况能影响电流输送的效果。
此问题可由周期转向脉冲电镀克服。
高速周期转向脉冲电镀之工作原理乃是应用正向电流电镀一段时间(约95%),然后以一高能短速反向电流电镀(约5%)。
该高速周期转向脉冲电流与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度领域极化，重新将电镀电流再分配到低电流密度领域，其效果是在高电流密度的领域的铜镀层减少，但此种情况不会在低电流密度领域出现，故此，在电路板的孔径中的电镀铜层比表面铜层还厚。
三、脉冲电镀原理简述在电镀过程，镀缸存在三个电阻，阳极电阻，阴极电阻及镀液电阻。
在阴极沉积过程，阴极电阻可分为两大部份;几何电阻和极化电阻。
几何电组(初级电流分布)电镀时，因形状不同，电路板表面电阻与孔径中电阻不同。
表面电阻(Rs)比孔径电阻限(RH)为低。
因此，流向表面电流(Is)远比孔径中电流(IH)为大。
脉冲电镀技术参数介绍
脉冲电镀技术参数介绍信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。
自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。
70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。
PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。
常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。
目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。
其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。
波形如下所示：2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。
有以下几种：a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，这种波形在实际中极小使用，波形如下图：b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。
这种波形能改善镀层的厚度分布，但对镀层的结构改善无作用。
c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结晶结构。
d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。
多脉冲电镀在适当的参数下能形成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度提高。
PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。
周期性正反向脉冲（PPR）电镀电源技术
近大半年来，各种金属原料的价格不断上涨，尤其是一般有色金属，如铜、锌、锡和镍等，更是节节上升，居高不下。
就以金属铜来说，半年来上升幅度达一倍，金属镍若和四年前的价格相比，累积升幅达四倍多。
对于电镀业人士来说，这无疑是一个沉重的冲击。
要缓解以上的艰难情况，我们借鉴PCB(PC-Board Plating)电子线路板电镀。
在80年代以前，电子线路板的生产以化学镀铜为主流。
后来，欧美对环保法例进行修订，其中对化学镀的还原剂 (主要成份为致癌物质甲醛)、稳定剂(大多数含有有毒物质氰化物)以及在废水处理中难于处理的螯合剂等物质，尤其在废水的排放方面做出了严格的管制，迫使PCB化工供货商寻找取代化学镀铜的工艺，其中最迫切的是为孔金属化(PTH)寻找新方法。
直到90年代，直接电镀取代化学镀铜的技术诞生了，当时大多数是采用电化学沈积分布发直流电整流机，配合一些具备整平效果的添加剂，总算是解决了那个年代的一些问题。
随着电子产品日渐精进，对电子线路板的要求也日益严格，其中体积纤巧的电子产品便是代表者，它要求小型、轻便、多功能、复杂、可靠、寿命长等。
并促进了片式电子元器件(即片式电阻、片式电容、片式电感等)的生产和发展还有组装技术(表面贴装技术，SMT)的出现。
无论是镀层厚度的均一性，线路分布密度的要求，还有孔径和线路宽度的收窄等，都令生产电子线路板的次品率日渐扩大。
这是由于铜离子容易集中在孔的边沿部份(即高电流密度区域)快速沈积，而孔的中央部份(即低电流密度区域)的沈积速度则相对地缓慢得多。
这样导致铜的沈积分布极不均匀(行内称为狗骨状，见图1)。
为了解决此问题，有人将电流密度往下调整而延长电镀的时间。
但此方法生产容易出现筒裂现象，因为孔的中央部份的电流密度过低，令金属铜沈积粗糙，附着力差，容易剥落，经不起冲击，加上生产效率下降等等因素，最终难逃淘汰厄运。
图1 呈狗骨状分布的镀铜层若以法拉第定律(Faraday's law)而论，电流乘以时间等于总电荷(沉积率)。
脉冲电镀制备ni-cbn复合镀层的性能
脉冲电镀制备ni-cbn复合镀层的性能
随着Ni-CBN复合镀层应用的不断深入，脉冲电镀制备Ni-CBN复合镀层的性能也受到越来越多的关注，这类电镀层具有优异的抗磨性、耐腐蚀性和易于加工的特点，受到广泛使用。
脉冲电镀制备Ni-CBN复合镀层是通过在电极上产生电脉冲来实现镀层形成的，此时电脉冲时间很短，采用脉冲电化学过程来实现高质量表面处理，具有使用灵活性高、易于控制、始终保持一致的优点。
脉冲电镀制备Ni-CBN复合镀层，主要是Ni-CBN和Ni-C组分，而这种Ni-CBN和Ni-C 的比例也会影响电镀层的性能。
Ni-C和Ni-CBN的组成比例取决于工艺流程参数。
随着扩散变量的变化，Ni-CBN比率从1/1变化到0.7/1.0，电镀层的抗磨性和易磨性会改变，其中Ni-C的比例越高，抗磨性就越好。
另外，脉冲电镀制备Ni-CBN复合镀层还受到电极位置、温度、浓度、电脉冲宽度等多种因素的影响，这些参数都会影响电镀层的性能。
当不同参数都满足要求时，Ni-C比例可以提高，Ni-CBN可以稳定存在，这样Ni-CBN复合镀层的性能和结构的稳定性就可以得到改善。
双脉冲电镀计算
双脉冲电镀计算
双脉冲电镀是一种电镀工艺，通常用于改善电镀层的均匀性和光亮度。
在双脉冲电镀中，电镀过程分为两个阶段：沉积阶段和熔化阶段。
沉积阶段用于在基材上沉积金属，而熔化阶段则有助于使电镀层更加均匀和致密。
要进行双脉冲电镀计算，需要考虑以下几个参数：
1. 沉积时间（t1）：沉积阶段的持续时间，通常以秒为单位。
2. 熔化时间（t2）：熔化阶段的持续时间，也以秒为单位。
3. 沉积电流密度（i1）：沉积阶段的电流密度，通常以安培/平方厘米（A/cm²）为单位。
4. 熔化电流密度（i2）：熔化阶段的电流密度，同样以安培/平方厘米为单位。
5. 沉积效率（η1）：沉积阶段的电镀效率，表示电流被用于金属沉积的比例，通常以百分比表示。
6. 熔化效率（η2）：熔化阶段的电镀效率，表示电流被用于熔化电镀层的比例，同样以百分比表示。
根据以上参数，可以进行一些基本的计算：
1. 沉积量（m1）：沉积阶段的金属沉积量，可以通过以下公式计算：
m1 = i1 * t1 * η1
2. 熔化量（m2）：熔化阶段的金属熔化量，可以通过以下公式计算：
m2 = i2 * t2 * η2
3. 总沉积量（m_total）：沉积阶段和熔化阶段的总金属沉积量，可以通过以下公式计算：
m_total = m1 + m2
需要注意的是，以上计算只是基于一些简化的假设和模型，实际的双脉冲电镀过程可能会受到许多其他因素的影响，例如溶液组成、电极形状和电镀设备的特性等。
因此，在实际应用中，最好参考具体的电镀工艺参数和经验数据，或者进行实验验证。
脉冲电镀 产品说明书
脉冲电镀产品说明书
脉冲电镀
1.脉冲电镀添加剂产品介绍
PPR1010酸铜电镀工艺是专为脉冲电镀产品应用开发的电镀铜添加剂产品，适用于全板电镀，适用于垂直连续电镀和龙门电镀设备。
镀层结晶状态优异，镀层延展性和分布均匀性十分优异。
在脉冲波形作用下能够获得出色的深镀能力，从而减少电镀时间、节约铜球，从而提高产量和良率。
工艺优点如下：
深镀能力优异
有着优异的延展性表现和抗热冲击性能
所有有机组分均可以用CVS分析
阳极膜稳定附着力强，不容易脱落
2.脉冲电镀工艺流程以及参数
3.小试设备
搅拌：喷流搅拌；
喷流量：0.5L/min每只喷嘴
喷嘴数：4只/侧
阳极类型:可溶性
电镀窗口:15cm*5cm;
摇摆摆幅:±3cm
摇摆频率:10cycles/min
阴阳极间距:25cm
电镀槽体体积:12L
脉冲整流器：德国PE
4.中试设备
搅拌：喷流搅拌；
喷流量：0.5~L/min每只喷嘴
喷管数：12只/侧
阳极类型:可溶性
电镀窗口:40”*24”
摇摆摆幅:±20cm
摇摆频率:5-7cycles/min
阴阳极间距:25cm
电镀槽体体积:700L
脉冲整流器：力源
设备商：东威
5.深镀能力计算
6.镀铜产品深镀能力表现
7.延展性数据
8.浸锡测试表现（288℃*10s,6次）。
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脉冲电镀技术参数介绍
信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：
脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。
自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。
70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。
PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。
常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。
目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。
其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）
1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。
波形如下所示：
2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。
有以下几种：
a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，
这种波形在实际中极小使用，波形如下图：
b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间
的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。
这种波形能改善镀层的厚度分布，
但对镀层的结构改善无作用。
c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波
形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结
晶结构。
d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程
序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。
多脉冲电镀在适当的参数下能形
成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗
疲劳强度提高。
PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。
一般使用的是脉动脉冲波形。
周期脉冲反向电镀(PPR) 的工作原理是应用正向电流电镀一段时间(10-20ms)，然后以一高电流短时间反向电镀(约0.5-2ms)。
PPR 与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度区域极化，重新将电镀电流再分配到低电流区域，其效果是在高电流密度区域的铜镀层厚度减少，故此，在电路板的小孔中电镀铜层的厚度会接近甚至超过表面铜层的厚度。
脉冲参数
脉冲参数有：(1) 脉冲的频率；(2)占空比；(3)正反时间比；(4) 电流；(5)脉冲波形。
脉冲频率off
on t t f +=1，高频脉冲指大于5000Hz ，中频500-5000Hz ，低频小于500Hz ，其中低频用于阳极氧化很少用于电镀，实际电镀贵金属多用1000Hz 左右，对应一个周期1ms 。
占空比%100)
(⨯+=off on on t t t γ指脉冲导通时间占整个脉冲周期的比率 电流分为峰值电流J p 和平均电流J m ，两者之间的关系：γ⨯=p m J J ，脉冲整流器中显示的是平均电流。
脉冲电流由正向稳态向负向稳态转换过程中并非是突变，而是逐渐变化的，主要原因：
1.电源、电缆、电镀设备存在电感，在转换过程中会阻碍电流的换向，这也是评价整流器和整个电镀体系的关键参数；
2.电镀体系中电极-溶液之间存在电容，在电流转向过程中有个充放电的缓冲。
以典型的无关断时间的单个换向的PPR 为例，为了计算方便简化模型，将电流正反向转换过程电流变化为直线，对其时间点进行分段，t ab 为正向至0的时间，t bc 为0至负向时间，依次如下图:
当我们的PPR 都取常用参数正向20ms ，反向1ms ，正向电流I ，反向电流3I ，进行如下计算：
由几何关系：3t ab =t bc =t de =3t ef
总正向电流电量I 正：I*(20-t ef -t de )+I*(t ab +t ef )/2=I(20-3t ab )
总负向电流电量I 负：3I*(1-t ab -t bc )+3I*(t bc +t de )/2=I(3-3t ab )
正反向电流电量比：I 正/I 负= (20-3t ab )/ (3-3t ab )=1+17/(3-3t ab ) 从上式可以看出当t ab 等于0时，正反向电量比才是理论上的20:3，当t ab 等于1时，正反向电量比为无穷大，说明没有反向电流，为达到脉冲电镀的目的需要尽量减小t ab ，需要降低整流器、电缆、电镀设备的电感。
深镀能力与正反向实际脉冲电量有密切关系，一般来说比值越小，深镀能力越好，但
是过小会影响生产效率和镀层性能。
研究表明：1.对于每种脉冲电镀药水都有对应的最适合的正反电流比，延长反向电流的时间在一定范围内能帮助提高药水的深镀能力；2.不同波形适当的组合会对电镀效果有改善作用。
PPR的优势
1.所获得的镀层比直流电镀的结晶细致，这是脉冲电镀最最突出的特点；
2.分散能力更强，可获得孔内更均匀厚度的铜镀层，对于高厚径比的通孔TP%会比直流
电镀高很多
3.所获得的镀层纯度高，镀层物性好；
4.添加剂的使用和消耗比直流电镀要小；
5.可采用更高的电流密度进行电镀，提高生产率；
6.在药水和PPR脉冲参数匹配好的情况下所获得镀层的物性优于直流电镀。
PPR的问题
1.PPR的图形调整是很困难的，对每一种药水都不一样的。
因为脉冲电镀的特点：电流
转换方向时，添加剂的脱吸附以及铜通过扩散层的补给的时间对每一个药水都是不一样的，都必须经过大量的测试；
2.脉冲上升时间tr对槽体的电连接要求非常高，因此脉冲整流器的电缆以及飞靶连接处
的电阻都必须要小，并且整流器尽量靠近槽体减少电阻，电缆的长度不能超过两米，并且采取比直流电镀更粗的导线，为减小电感还要将阴阳极电缆扭成麻花状；
3.成本高，脉冲电源是普通电源价格10倍以上。
PPR的应用领域
PPR电镀层应力小，物性好，但是成本高，其主要应用领域：
1.晶圆电镀：TSV极小盲孔填孔电镀，对于孔径在10微米左右，深300微米左右的极
小盲孔，直流电镀很难以达到好的效果；
2.PCB高厚径比通孔电镀（12:1以上）对于厚径比大的盲孔能提高TP%，对于20:1的
盲孔TP%能达到90%；
3.PCB厚径比1.4:1及以上的深盲孔电镀，厚径比大的盲孔直流电镀后孔内铜厚往往不
足，用PPR能改善此情况；
4.水平电镀填孔，如Atotech水平电镀填孔，填孔速度快，一致性好。
总结
在PCB行业内脉冲电镀一般指周期反向脉冲电镀(PPR),所选择的波形为脉动脉冲换向的方波，提高正方向时间比一定范围内能提高电镀的分散能力。
但是对每种添加剂作用不相同，因此很难直接借鉴别人的研究成果应用在自己的添加剂上，选择与添加剂适应的波形参数是获得性能优秀的镀层的关键因素。
脉冲电镀的成本也高出普通直流很多，因此其应用在高端领域较多。