电镀铜材料
《电镀铜技术》课件
目录
CONTENTS
• 电镀铜技术概述 • 电镀铜的工艺流程 • 电镀铜的设备与材料 • 电镀铜的环保与安全 • 电镀铜的发展趋势与未来展望
01 电镀铜技术概述
CHAPTER
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过程。
电镀铜技术广泛应用于电子、航空航天、汽车、建筑等领域 。
分类处理
电镀铜废弃物应按照危险废物和一般废物的分类原则进行 分类处理。危险废物应交由有资质的单位进行处置，一般 废物可按照当地有关规定进行处置。
合理利用
对于可回收利用的电镀铜废弃物，应进行合理利用，减少 资源浪费。
规范处置
对于不能回收利用的电镀铜废弃物，应按照国家和地方有 关规定进行规范处置，防止对环境造成二次污染。 Nhomakorabea调整pH值
通过加入酸或碱调整溶液 的pH值，保持电镀液的稳 定性。
电镀铜的操作步骤
挂具准备
根据工件形状和大小，选择合适 的挂具，确保工件在电镀过程中 稳定悬挂。
电镀液的加热
将电镀液加热至适宜的温度，以 提高电镀效率和镀层质量。
通电电镀
将工件浸入电镀液中，通过直流 电源通电进行电镀。控制电流密 度、电镀时间和温度等参数，以 获得良好的镀层质量。
03
汽车行业
电镀铜被用于汽车零部件的制造 ，以提高耐腐蚀性和外观质量。
02
航空航天
电镀铜被用于制造高性能的航空 航天材料，以提高耐腐蚀性和导
电性。
04
建筑行业
电镀铜被用于建筑装饰和结构件 的制造，以提高耐腐蚀性和美观
度。
02 电镀铜的工艺流程
CHAPTER
前处理
表面清洁
电镀硫酸铜成分
电镀硫酸铜成分
摘要：
1.电镀硫酸铜的概述
2.电镀硫酸铜的主要成分
3.电镀硫酸铜的配方调整
4.电镀硫酸铜的维护及安全注意事项
5.工业硫酸铜与电镀硫酸铜的区别
正文：
一、电镀硫酸铜的概述
电镀硫酸铜是一种广泛应用于金属表面处理的化学材料，其主要功能是提供金属表面一层光亮、平整的铜镀层，以提高金属制品的抗腐蚀性和美观性。
电镀硫酸铜溶液主要由硫酸铜、光亮剂、整平剂等添加剂组成。
二、电镀硫酸铜的主要成分
1.硫酸铜：作为电镀液的主要成分，硫酸铜可以提供铜离子，使金属表面形成铜镀层。
2.光亮剂：光亮剂可以提高镀层的光亮度和平整度，使镀层更加美观。
3.整平剂：整平剂可以消除镀层表面的粗糙和缺陷，使镀层更加平整。
三、电镀硫酸铜的配方调整
要得到光亮平整的镀层，需要严格按照配方调节电镀液的成分和浓度。
光亮剂的调节可以通过霍尔槽实验操作。
同时，还可以使用比较好的电镀槽，如氟塑料等，以提高电镀效果。
四、电镀硫酸铜的维护及安全注意事项
1.电镀硫酸铜的维护：按照产品的基本维护方法进行日常维护，并按照正确规则使用。
2.安全注意事项：电镀液中含有硫酸和铜离子等化学物质，对皮肤和眼睛有腐蚀性，应佩戴好防护设备。
同时，注意电镀液中是否有氰化物和六价铬等有害物质，如有，建议更换工作，并在一段时间后才能考虑生育。
五、工业硫酸铜与电镀硫酸铜的区别
工业硫酸铜和电镀硫酸铜的主要区别在于纯度。
工业硫酸铜的纯度较低，但常常被用来冒充电镀硫酸铜。
电镀铜晶体
电镀铜晶体随着现代科技的飞速发展，电镀技术作为一种常见的表面处理方法，被广泛应用于各个领域。
其中，作为一种重要的材料，具有许多优异的性能，因此备受关注。
本文将从电镀铜晶体的特性、制备方法、应用领域等方面进行深入探讨，旨在进一步了解并挖掘这一材料的潜力。
电镀铜晶体作为一种金属材料，具有较高的导电性和导热性，因此在电子行业、通信领域等得到广泛应用。
同时，它还具有良好的机械性能和化学稳定性，使其在制造工业中扮演着重要角色。
近年来，随着人们对高性能材料的需求不断增加，电镀铜晶体的研究也日益受到重视。
电镀铜晶体的特性主要包括晶粒尺寸、结晶形貌、电化学性能等方面。
晶粒尺寸是影响材料导电性能的重要因素之一，通常来说，晶粒尺寸越小，导电性能就越好。
在电镀铜晶体的制备过程中，控制晶粒尺寸是一个关键技术，可以通过调控电镀工艺参数、添加合适的添加剂等手段来实现。
此外，结晶形貌也对材料的性能有着重要影响，不同的结晶形貌可能导致材料的导电性能、机械性能等方面存在差异。
而电化学性能则关系到材料在电化学反应中的表现，包括导电性、耐腐蚀性等方面。
在电镀铜晶体的制备方法中，常用的包括化学沉积法、电化学沉积法等。
化学沉积法是将金属离子还原为金属的方法，通常需要在一定的温度、溶液中进行反应。
这种方法制备出的电镀铜晶体晶粒尺寸较小，结晶形貌较规整，广泛应用于微电子器件、光学镀膜等领域。
而电化学沉积法则是通过在电解质溶液中施加电场，使金属离子在电极表面沉积形成金属。
这种方法制备的电镀铜晶体具有较好的纯度和致密性，适用于要求较高的电子元器件制造。
除了制备方法外，电镀铜晶体的应用领域也是一个备受关注的研究方向。
目前，电镀铜晶体广泛应用于电子器件、通信设备、汽车零部件等领域。
在电子器件中，电镀铜晶体常用于印制电路板、集成电路封装等领域，其优良的导电性能和机械性能使得器件性能得到提升。
在通信设备领域，电镀铜晶体则主要用于微波天线、光纤接头等部件的制造，其高频性能和耐腐蚀性得到了广泛认可。
电镀铜锡合金
• 低锡青铜含锡质量分数在8%~15%，镀层呈黄色，对钢铁 基体为阴极镀层，硬度较低，有良好的抛光性，在空气中 易氧化变色而失去光泽，因此表面必须套铬，套铬后有很 好的耐蚀性，是优良的防护装饰性底镀层或中间镀层。低 锡青铜现已广泛应用于日用五金、轻工、机械，仪表等工 业中。
• 中锡青铜含锡质量分数为15%~40%，镀层呈金黄色。其硬 度和耐蚀性介于低锡于高锡之间，光亮金黄色镀层通常含 30%~35%的锡。中锡青铜套铬时容易发光和色泽不均匀， 故在工业上应用不多。
阳极的影响
电镀低锡青铜多用铜锡合金可溶性阳极，其阳极溶解曲线比 较复杂。当电解液中的铜含量为18.4g/L锡28g/L、游离氰化钾 27.2g/L，游离氰化钠13.2g/L时，测得的合金阳极极化曲线如 图7-13所示。 在ab段电位下，铜以一价铜离子形式进入溶液，而锡则 以二价锡离子形式溶解哦i，随电流密度升高，电位上升至某 数值，出现电位第一次突跃，在bc段电位下，铜一一价，锡 以四价形式溶解，这时阳极上出现黄绿色的膜，此时阳极处 于半钝化状态。
改变电解液中金属离子的总浓度（金属离子浓度 比不变），对合金镀层成分的影响不大，它主要 影响阴极的电流效率。当总浓度提高时，阴极的 电流效率有所提高，但总浓度不能过高，否则镀 层结晶粗糙。 电解液中铜和锡的含量比，对合金镀层成分影响 较大，如图7-8。通常降低电解液中铜与锡的含量 比，镀层中铜含量下降，而锡含量升高。这是因 为含金沉积的阴极极化增大，使沉积电位向负方 向偏移，有利于锡的析出，因而，合金中锡的含 量升高。为了获得含锡量为10－15％的低锡铜合 金，电解液中应维持Cu：Ｓｎ为３：1。
电镀铜基合金
电镀铜-锡合金
电镀铜基合金
• 概述 电镀铜合金可以提高硬度（如作为装饰性的仿古镀 层，仿金镀层等）以及获得其他特殊的性能。 • 电镀铜合金在生产中应用较多的为 铜锌（黄铜）、铜锡合 金（青铜）和仿金镀层。
半导体电镀中类别
半导体电镀中类别
半导体电镀是一种重要的制造工艺，其目的是在半导体器件表面形成金属薄膜，以实现不同器件之间的电连接或作为电极。
根据金属材料的不同，半导体电镀可以分为以下几类：
1. 铜电镀：铜是一种常见的半导体电镀金属，被广泛应用于半导体器件的制造中。
铜电镀可分为硫酸铜电镀、醋酸铜电镀、氯化铜电镀等。
2. 镍电镀：镍电镀具有较好的耐腐蚀性和导电性，在半导体制造中被用作金属膜的保护层和连接层。
3. 铬电镀：铬电镀主要用于制造光刻掩膜和光刻模板等器件，具有较好的耐腐蚀性和抗磨损性。
4. 银电镀：银电镀具有较好的导电性能和较高的光反射率，常用于制造光电器件和光学器件。
5. 钨电镀：钨电镀具有较高的熔点和硬度，被广泛应用于半导体器件的制造中。
综上所述，不同的金属材料在半导体电镀中具有不同的应用场景和优劣势，选择合适的金属材料进行电镀是半导体制造中的重要环节之一。
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酸性电镀铜基本资料
酸性电镀铜基本资料酸性电镀是金属电镀中最常见的一种方法，其中酸性电镀铜具有广泛的应用，尤其在电子、电器行业中，它是最常用的一种电镀，也是生产中必不可少的一种材料之一。
在本文中，我们将讨论关于酸性电镀铜的基本资料。
1. 什么是酸性电镀铜？酸性电镀铜是通过电解过程在铜的表面镀上一层铜。
这个过程涉及到将铜铸坯在一个电解槽中作为阳极，将电解液放在槽中，然后将铜板放置在电解槽中作为阴极。
在这个过程中，电流通过电解液，金属离子被释放，并沉积在铜板的表面。
2. 酸性电镀铜的优点酸性电镀铜在制造电子和电器方面具有许多优点，这些优点使其成为行业中的首选材料之一。
以下是酸性电镀铜的优点：- 良好的导电性能：铜本身是良好的导电性材料，因此酸性电镀铜也有相同的特性。
- 良好的可塑性：酸性电镀铜不仅具有良好的导电性，而且具有优秀的可塑性，在制造电器和电子元件时非常常用。
- 耐蚀性：酸性电镀铜的抗氧化性能非常好，不容易被腐蚀，也不容易受到氧化的影响。
3. 酸性电镀铜电解液成分酸性电镀铜的电解液通常包括铜盐、硫酸和硫酸氢钾。
钠盐也可用于电解液中。
这些成分的配比会影响电镀过程的速度和均匀度。
4. 酸性电镀铜的应用酸性电镀铜广泛应用于电子、电器、汽车电器、医疗、电信等行业。
酸性电镀铜可以用于生产PCB、板载器件、关闭器件、绕线线材、高真空管子等组件。
5. 酸性电镀铜的工艺流程酸性电镀铜的工艺流程包括以下步骤：- 表面处理：搓洗、除油、除氧。
- 浸泡镀前处理：微酸洗、活化药水处理、精洗。
- 镀铜处理：控制铜离子浓度、温度、PH值和电流密度。
- 机械抛光：通过磨光、抛光来得到光滑的表面。
- 镀后处理：包括酸洗、清洗、热退火、冷浸镀等处理方式。
6. 酸性电镀铜的缺陷尽管酸性电镀铜有许多优点，但它也存在一些缺点。
最大的缺点之一是在电镀厚度较大的情况下，不容易形成均匀的表面。
此外，它对环境的影响比较大。
结论总之，酸性电镀铜是制造电子和电器中应用最为广泛的一种材料之一。
电镀铜的要求
电镀铜的要求电镀铜是一种将铜沉积在物体表面的电化学过程，广泛应用于金属加工、电子、电器、汽车等行业。
电镀铜的要求主要包括镀层的厚度、均匀性、附着力、光亮度以及耐腐蚀性等方面。
镀层的厚度是衡量电镀铜质量的重要指标之一。
一般来说，镀层的厚度应满足工程要求，不同行业、不同产品对镀层厚度的要求也有所不同。
在电子行业中，对于电子器件的接触材料，要求镀层薄而均匀，一般在几微米到几十微米之间；而在汽车制造中，对于车身零部件的防锈保护，要求镀层厚度较大，一般在几十微米到几百微米之间。
镀层的均匀性也是电镀铜的重要要求之一。
均匀的镀层可以确保物体表面的铜分布均匀，避免出现镀层薄厚不一的情况。
在电子行业中，均匀的镀层可以确保电子器件的接触性能稳定；在汽车制造中，均匀的镀层可以确保车身零部件的防锈性能一致。
镀层的附着力也是电镀铜的重要指标。
良好的附着力可以确保镀层与基材之间的结合牢固，不易剥落或脱落。
附着力的测试方法有多种，如剥离试验、冲击试验等。
合格的电镀铜应能通过这些测试，并保持良好的附着力。
光亮度也是电镀铜的重要要求之一。
一般来说，电镀铜的镀层应具有一定的光亮度，即表面应光洁、平整、无明显的凹凸和颗粒。
光亮度的要求与应用领域有关，对于一些高要求的产品，如高端电子器件、精密仪器等，要求镀层具有较高的光亮度，以保证产品外观质量。
电镀铜的耐腐蚀性也是需要考虑的重要因素。
镀层的耐腐蚀性主要取决于镀层的结构和成分。
一般来说，电镀铜具有较好的耐腐蚀性，可以在一定程度上保护基材不受腐蚀。
但对于一些特殊环境下的应用，如海洋环境、酸碱腐蚀环境等，可能需要采用特殊的电镀工艺或添加合适的添加剂，以提高镀层的耐腐蚀性。
电镀铜的要求主要包括镀层厚度、均匀性、附着力、光亮度和耐腐蚀性等方面。
在实际应用中，根据不同行业和产品的需求，可以制定相应的电镀工艺，以满足各项要求。
通过科学的电镀工艺和严格的质量控制，可以获得高质量的电镀铜产品，为各行各业提供优质的金属材料。
电镀铜工艺规范
电镀铜工艺规范ComPany DoCUment number : WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT电镀铜工艺规范1主题内容及适用范围本规范规定了在金属零（部）件上电镀装饰和防护性铜层的通用工艺方法。
本规范适用于装饰、防护和工程用途的铜电镀层。
进行处理前前零（部）件表面状态应符合《金属零（部）件镀覆前质量控制要求》中相应规定。
本规范不适用于电铸用的铜镀层。
2引用标准HB 5034零（组）件镀覆前质量要求HB 5037铜镀层质量检验HB 5064铜及铜合金钝化膜层质量检验HB 5065铜及铜合金氧化膜层质量检验HB 5226金属材料和零件用水基清洗剂技术条件HB 5335电镀和化学覆盖工艺质量控制标准HB 5472金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规HB/Z 5081铜及铜合金化学钝化工艺HB/Z 5082铜及铜合金氧化工艺3主要工艺材料电镀铜所需主要工艺材料要求见表1。
表1主要工艺用材料4工艺过程1.1预镀鎳；1.2清洗；1.3镀铜;14清洗；1.5出光；1・6清洗；1-7钝化或氧化；18清洗；1.9下挂具；I lO清除保护物；1.11除氢；1.12检验；1.13油封。
2主要工序说明2.1预镀鎳按电镀暗鎳工艺执行（电镀暗鎳工艺条件见表2）表2电镀暗鎳工艺条件2.2电镀铜电镀铜工艺条件见表3表3电镀铜工艺条件2.3出光出光工作条件见表442.4钝化钝化工作条件见表552.5氧化为获得防护装饰性黑色氧化膜层，铜镀层可按HB/Z 5082进行化学或电化学氧化。
检验5.6.1铜镀层质量检验按HB 5037进行。
5.6.2铜镀层钝化膜质量检验按HB 5064进行。
563铜镀层氧化膜质量检验按HB 5065进行。
6质量控制槽液配制用水和清洗用水应符合HB 5472进行；电镀车间环境、设备、仪表及工艺过程等的质量控制按HB 5335及GJB480A进行。
7电镀液的配制根据欲配溶液体积计算好所需化学药品量，将硫酸铜用热蒸镭水（或去离子水）溶解，加入少量硫酸（化学纯或电池级，其数量约为需求量的1/10左右），以防止硫酸铜水解；加入L~lml∕L的双氧水（30%）,加入lg∕L~2g∕L活性碳，搅拌半小时,静止数小时（最好过夜）；过滤溶液，加入硫酸、光亮剂，搅拌均匀；取样分析，经调整试镀合格后即可投入生产。
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电镀铜材料
1.电镀铜工艺
1.1电镀铜原理
借助外界直流电的作用，在电镀液中进行电解反应，使导电体例如金属的表面沉积一金属或合金层。
镀铜是电镀工业中使用最广泛的一种预镀层，包括锡焊件、铅锡合金、锌压铸件在镀镍、金、银之前都要镀铜，用于改善镀层结合力。
1.2常见电镀铜镀液
电镀铜镀液镀液特点
硫酸盐镀液镀液的分散能力和深镀能力比较好，电流效率高，成本较低；需在不同添加剂协同作用下方能达到所需效果，目前被广泛应用在电子行业
焦磷酸盐镀液20 世纪40 ~ 60 年代，电子行业基本上全用焦磷酸盐体系镀铜，镀液分散能力很好，但是镀层结合力差、镀液不稳定且维护困难、镀液的废水处理难度较大
氰化物镀液镀层结晶细致，镀液分散能力好，但是镀液有剧毒，废液处理困难，电子行业基本不用，其它行业也将逐渐淘汰
2.电镀铜材料及应用
铜镀层由于具有良好的可塑性、结合性及易抛光性，广泛用于装饰性保护镀层的底层，这样不但可以减少镀层孔隙，而且可以节约贵重金属的耗用量。
另外，由于碳在铜中扩散渗透困难，在工业生产中为了防止局部渗碳往往也要采用镀铜工艺。
因此，作为可以改变固体材料表面特性的镀铜工艺在工业上广泛采用。
电镀铜层因其具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点而被广泛应用于电子信息产品领域，电镀铜技术也因此渗透到了整个电子材料制造领域，从印制电路板（PCB）制造到IC 封装，再到大规模集成线路（芯片）的铜互连技术等电子领域都离不开它，因此电镀铜技术已成为现代微电子制造中必不可少的关键电镀技术之一。
电子行业的电镀铜技术含量很高，电镀铜层的功能、质量和精度以及电镀方法等方面与传统的装饰性防护性电镀铜技术
有所不同。
中国的电子信息产业正在迅速崛起，并且电镀铜技术的应用领域正在扩大。
电镀铜技术常用于铸模，镀镍，镀铬，镀银和镀金的打底，修复磨损部分，防止局部渗碳和提高导电性。
分为碱性镀铜和酸性镀铜二法。
通常为了获得较薄的细致光滑的铜镀层，将表面除去油锈的钢铁等制件作阴极，纯铜板作阳极，挂于含有氰化亚铜、氰化钠和碳酸钠等成分的碱性电镀液中，进行碱性（氰化物）镀铜。
为了获得较厚的铜镀层，必须先将镀件进行碱性镀铜，再置于含有硫酸铜、硫酸镍和硫酸等成分的电解液中，进行酸性镀铜。
3.先进电镀铜技术
3.1脉冲电镀铜技术
人们在材料生产中逐渐引入周期脉冲反向电流（PPR—Periodic Pulse Reverse）电镀铜技术。
脉冲反向电流电镀铜的主要工作原理是应用较小的正向电流电镀较长的一段时间，然后再用较大的反向电流电镀较短一段时间，并配合一定的载运剂、光亮剂、整平剂等可以达到较好的深镀能力。
脉冲电镀，正向电流时铜在PCB 上沉积，反向电流时PCB 上的铜溶解。
它实质上是通过周期性反向电流的变化来改变添加剂在电极表面的吸附状况，使具有促进作用的添加剂吸附在低电流密度区，而具有抑制作用的添加剂被吸附在高电流密度区，从而改变阴极表面的极化电阻而达到整平效果。
尽管使用脉冲电镀的设备投入较高，但随着材料行业的发展，设备价格将会逐渐下降，脉冲电镀在电子技术等领域的应用也将会越来越多。
3.2水平直接电镀铜技术
水平电镀时，工件在镀液中水平放置并随传送装置传送，镀液通过泵加压后经喷嘴垂直喷出促使其在板面和孔内流动并在孔内形成涡流，加快了孔内镀液的交换，减小了板面与孔内的电流密度差别。
使用该电镀系统并配合脉冲直接电镀微孔的效果非常好且工艺简单，尽管其成本较高但目前在高密度印制板制作中必不可少。
3. 3 超声波电镀铜技术
为了改善镀层的质量，人们在印制电路电镀铜时引入超声波技术。
超声波的主要作用有：（1）超声波产生的强大冲击波能渗透到不同介质电极表面和空隙，达到彻底清洗的作用；（2）超声波产生的“空化”作用，加快了氢的析出；（3）超声波的空化作用产生的微射流强化对溶液的搅拌，加快了传质过程，降低了浓差极化，增加了极限电流密度，优化了操作条件。
超声波电镀铜之所以有很好的电镀效果，主要是空化现象产生的强烈搅拌作用优化了电镀条件。
氰酸镀液
电镀原理图。