第6章 化学镀与电镀技术
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第六章 电镀和化学镀
二、电镀溶液的基本组成
主盐：沉积金属的盐类，用于提供金属离子。
有单盐，如硫酸铜、硫酸镍等； 有能与金属离子形成络盐的成分，如锌酸钠、氰锌酸钠等。
络 合剂：络合剂与沉积金属离子形成络合物，改变镀液的 电化学性质和金属离子沉积的电极过程，对镀层质量有很 大影响，是镀液的重要成分。
常用络合剂有氰化物、氢氧化物、焦磷酸盐、酒石酸盐、 氨三乙酸、柠檬酸等。
e
阴极反应： Cu2++ 2e = Cu 2H+ + 2e = H2↑
阴 极 阳 极
阳极反应： Cu- 2e = Cu2+ 4OH- -4e = 2H2O+O2↑
Cu2+ H+
＋
－
SO4 2OH—
工 件
CuSO4
以镀镍为例：将零件浸在 NiSO4 溶液中作为阴极，金属 Ni 板 作为阳极，接通电源后，在零件表面就会沉积出金属Ni层。 在阴极上发生还原的反应： Ni2++2e-→Ni 副反应： 2H++2e-→H2↑ 镍阳极上发生金属镍失去电 子变为镍离子的氧化反应： Ni→Ni2++2e副反应： 4OH-→2H2O+O2+4e-
板、螺钉、螺栓、仪器仪表外壳等。
镀锌层特性
纯净的镀锌层，在常温和大陆性气候条件下比较稳定； 在温度高于70℃的热水中，锌的电势变得比较正，失去对黑 色金属的保护作用。 它在潮湿的介质中容易生成一层主要由碱式碳酸锌组成的薄 膜(3Zn(OH)2· ZnCO3)，这层薄膜有一定防护能力。
在含氮离子介质中，锌不耐腐蚀，在海水中不稳定（Cd），
• 光亮剂——提高镀层的光亮度。 • 整平剂——改善镀液微观分散能力，使基体显微粗糙表面变平 整。 • 润湿剂——降低金属与溶液的界面张力，使镀层与基体更好地 附着，减少针孔。 • 掩蔽剂——消除微量杂质的影响。
第6章 电镀和化学镀
电镀过程中的基本术语
6．阴极性镀层：电极电位的代数值比基体金属大 的金属镀层。 7．阳极性镀层：电极电位的代数值比基体金属小 的金属镀层。 8．阳极泥：在电流作用下阳极溶解后的残留物。 9．沉积速度：单位时间内零件表面沉积出金属的 厚度。 10．初次电流分布：在电极极化不存在时，电流在 电极表面上的分布。
镀覆方法术语
6．钢铁发蓝（钢铁化学氧化）：将钢铁制件在空 气中加热或浸入氧化性的溶液中，使之于表面形成 通常为蓝（黑）色的薄氧化膜的过程。 7．冲击电流：电流过程中通过的瞬时大电流。 8．光亮电镀：在适当条件下，从镀槽中直接得到 具有光泽镀层的电镀。 9．合金电镀：在电流作用下，使两种或两种以上 金属（也包括非金属元素）共沉积的过程。 10．多层电镀：在同一基体上先后沉积上几层性质 或材料不同的金属层的电镀
＋ ＋ ＋ ＋
6.1.1 电镀过程及反应
6.1 电镀与电刷镀
6.1.1 电镀过程及其反应
阴极反应： Men++ ne = Me 2H+ + 2e = H2
阳极反应： Me- ne = Me n+。 OH- - 4e = 2H2O+O2
＋
Me n+
－
SO4 2Cl -
OH -
6.1.1 电镀过程及反应
阴极上的电镀过程包括五个步骤：
1）液相传质 2）前臵转化 3）电荷转移 4）晶核的形成 5）晶体生长
常见镀膜方式
电铸
− 通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将 铸模和金属沉积物分开）的过程。
常见镀膜方式
真空镀
− 主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型， − 采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在制件表面沉 积各种金属和非金属薄膜 − 可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的 突出优点 − 但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少 − 一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽 层使用。
电镀和化学镀技术
第六章电镀和化学镀技术
1. 电镀和化学镀在印制电路板工业应用的意义和目的是什么？印制电路板制造工业中常用到哪些电镀和化学镀镀种和技术，各镀种的作用是什么？
2. 铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求是什么？
3. 解释和说明表6－2电镀铜镀液配方和工艺条件中，各组分和工艺条件的功能和作用。
4. 什么叫做霍尔槽试验，如何进行霍尔槽试验，霍尔槽试验在电镀工艺试验中有何作用？
5.酸性光亮电镀铜故障原因及排除方法有哪些？试作适当的说明。
6.印制板镀铜的工艺过程有哪几种？简述全板电镀和图形电镀的工艺流程，并说明这两种工艺的优缺点和适用范围。
7.什么叫做脉冲电镀？与直流电镀铜相比，脉冲电镀铜有何优点？
8.说明表6－8电镀锡铅合金配方中各主要成分的作用和工艺参数对镀层质量的影响。
9.电镀镍/金镀层的作用是什么？插头部位电镀镍层厚度应在什么范围，电镀金层厚度又应该控制在什么范围，才能满足要求。
10．来改善可焊性，并作抗蚀用的电镀镍/闪镀金对镍层和金层厚度的要求是多少？常采用什么电镀工艺配方。
11．化学镍和化学浸金层有何作用和优点？化学镀镍的基本原理是什么？化学镀和浸镀在原理上有何不同？
12．与直流镀金相比，脉冲镀金有何优点？采用脉冲镀金的镀液配方与相应的直流镀金的配方是否相同？
13．化学镀锡、镀银、镀钯和镀铑在印制电路板生产中有何应用？其相应的镀液配方和工艺参数是什么？。
第6章 电镀和化学镀
镀层按镀层的性能分为三类：
(1) 防护性镀层 镀锌及锌合金，镀镉等； (2) 防护装饰性镀层 多层镍+铬，钢+镍+铬，铜
+锡+铬，镍+铜+镍+铬等； (3) 功能性镀层
电镀层必须满足的三个条件：
1) 与基体金属结合牢固，附着力好； 2) 镀层完整，结晶细致，孔隙少； 3) 镀层厚度分布均匀。
1.2、电镀溶液的基本组成
1 析出金属的易溶于水的盐类，称为主盐； 2 能与析出的金属离子形成络盐的成分； 3 提高镀液导电性的盐类； 4 能保持溶液的PH值在要求范围内的缓冲剂； 5 有利于阳极溶解的助溶阴离子； 6 影响金属离子在阴极上析出的成分——添加剂。
考察一个电镀溶液是否满足生产的需要，一般 要了解一些基本的性能参数：包括电流效率、 分散能力、整平能力、覆盖能力等。
电刷镀设备石的墨用的电形量状、可用根水据量需比要槽制镀成少各很种多样，式，以 可以节约能适源应、被资镀源工。件表面形状为宜。刷镀某些镀 液时，也可以采用金属材料作阳极。
(2)镀液特点
电刷镀溶液大多数是金属有机络合物水溶液，络合物 一般在水中溶解度大，并且稳定性好。因而镀液中金 属离子含量通常比槽镀高几倍到几十倍。
1.3.3 刷镀
采用直流电源，电源的正极接镀笔，作为阳极，电源的负 极接工件，作为阴极。刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的 相对运动速度在工件表面上移动。随着刷镀时间的增长， 镀层逐渐增厚。
在镀笔与工件接触的部 位，镀液中的金属离子 在电场力的作用下扩散 到工件表面，并在工件 表面获得电子被还原成 金属原子，形成镀层。
电刷镀技术的特点：
(1)设备特点
电刷镀设备简单，体积小、重量轻，多为便携式 或可移动式，便于现场使用或进行野外抢修。
第六章 电镀、化学镀及化学热处理
缺点：
劳动强度大，消耗镀液较多，消耗阳极包缠材料。
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电刷镀应用
修复 表面强化 表面改性处理 与其他技术复合
22
一、基本原理
图 电刷镀工作原理示意图
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二、电刷镀设备
设备特点
多为便携式或可移动式，体积小、重量轻，便于拿到现 场使用或进行野外抢修。 既不需要镀槽，也不需要挂具，设备数量大大减少。 占用场地也小，设备对场地设施的要求大大降低。 一套设备可以完成多种镀层的刷镀。 镀笔（阳极）材料主要采用高纯细石墨，是不溶性阳极。 石墨的形状可根据需要制成各种样式，以适应被镀工件 表面形状。 刷镀某些镀液时，也可以采用金属材料作阳极。 设备的用电量、用水量比槽镀少得多，可以节约能源、 资源。
搅拌的影响
搅拌可降低阴极极化，使晶粒变粗，但可提高电 流密度，从而提高生产率。此外，搅拌还可增强整平剂的 效果。
16
二、镀前预处理和镀后处理
电镀工艺过程一般包括电镀前预处理、电 镀及镀后处理三个阶段。
镀前处理
第一步 使表面粗糙度达到一定要求，磨光、抛光； 第二步 去油脱脂，溶剂溶解、化学、电化学； 第三步 除锈，机械、酸洗、电化学； 第四步 活化处理，弱酸中侵蚀。
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三、电刷镀溶液
镀液特点
电刷镀溶液大多数是金属有机络合物水溶液，络合物在水中有相 当大的溶解度，并且有很好的稳定性。 镀液中金属离子的含量通常比槽镀高几倍到几十倍。 不同镀液呈不同的颜色，透明清晰，没有浑浊或沉淀现象，便于 鉴别。 性能稳定，能在较宽的电流密度和温度范围内使用、使用过程中 不必调整金属离子浓度。 不燃、不爆、无毒性，大多数镀液接近中性，腐蚀性小 ．因而能 保证手工操作的安全，也便于运输和储存。 除金、银等个别镀液外，均不采用有毒的络合剂和添加剂。现无 氰金镀液已经研制出来。 镀液固化技术和固体制剂的研制成功，给镀液的运输、保管带来 了极大的方便。
电镀和化学镀
化学镀镍
用还原剂将镀液中的镍离子还原为金 属镍并沉积到基体金属表面上去的方法称 为化学镀镍。
1. 化学镀镍机理
➢ 原子氢态理论 ➢ 氢化物理论 ➢ 电化学理论
原子氢态理论
H2PO2- + H2O → HPO3- + 2H + H+ ➢ Ni2+ + 2H → Ni + 2H+ ➢ H2PO2- + H → H2O + OH- + P
一、什么是化学镀？ 化学镀是指在没有外电流通过的情况下，利
用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积 在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。
化学镀与电镀相比的优点
➢ 化学镀不需要外电源，设备简单、操作容易，可用于 各种基体，如：金属（钢、铝、镁等）、非金属（陶 瓷、塑料、木材等）及半导体等。
➢ 均镀能力和深镀能力好，无论工件如何复杂（深孔、 凹槽、盲孔等），只要采取适当的技术措施，均可得 到均一的镀层。
化学镀镍磷零件
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
化学还原镀
还原镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧 化还原反应而产生金属沉积的过程。这种方法不是通 过金属的溶解，而是依靠还原剂的化学反应：
Rn+ + MZ+ → R(n+z)＋ + M 在这里还原剂Rn+被氧化成R(n+z)＋，而自由电子 使MZ+还原，还原剂的电位应该显著低于沉积金属的 电位。
活化可将金属表面的氧化物、盐加以去除， 使金属表面容易与后续电镀金属紧密结合。
需要慎重选择合适的酸液及缓蚀剂，避免过 度浸蚀底材。
镀后处理
➢ 钝化处理 是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形
电镀和化学镀技术的主要工艺流程
电镀和化学镀技术的主要工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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1. 前处理，包括除油、酸洗、活化等步骤，以去除金属表面的氧化物和杂质，增加电镀层的附着力。
电镀、电刷镀与化学镀
16
1、阴极反应与阳极反应
即阴极反应为： M ne M 另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反 应，即阳极界面上发生金属离子的溶解，释放n 个电子而生成金属离子Mn+。 因此、阳极反应为： M ne M n 上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这 类由电子直接参加的化学反应，称为电化学反 应。
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5．电镀液的覆盖能力
在电镀生产中，常用到的另一个概念是覆 盖能力，亦称深镀能力，它是指电镀液所 具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的 能力。 分散能力和覆盖能力不同， 前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度 的问题，它的前提是在阴极表面都有镀层； 而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无 沉积层的问题。
m kIt
式中，I为电流；t为通电时间。 只要知道比例常数k，根据实测的电流强度I和时 间t，就可以用上式来计算电极上析出（或溶解） 物的质量。
法拉第第二定律：
镀同种材料、在不同的电解液中，通过相同 的电荷［量］时，在电极上析出（或溶解） 物的物质的量相等。 在不同的电解液中，电极上每析出或溶解1 电化当量的任何物质所需的电量都是1法拉 第（F）即96500库仑（C）的电量。 对参加电极反应的物质来说，它的电化当量 即是该物质的原子量与它在电极反应时得失 的电子数之比，并以“克/法拉第”为单位。
15
二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
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1、阴极反应与阳极反应
即阴极反应为： M ne M 另一方面，在阳极则发生与阴极完全相反的反 应，即阳极界面上发生金属离子的溶解，释放n 个电子而生成金属离子Mn+。 因此、阳极反应为： M ne M n 上述电极反应是电镀反应中最基本的反应。这 类由电子直接参加的化学反应，称为电化学反 应。
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5．电镀液的覆盖能力
在电镀生产中，常用到的另一个概念是覆 盖能力，亦称深镀能力，它是指电镀液所 具有的使镀件的深凹处沉积上金属镀层的 能力。 分散能力和覆盖能力不同， 前者是说明金属在阴极表面分布均匀程度 的问题，它的前提是在阴极表面都有镀层； 而后者是指金属在阴极表面的深凹处有无 沉积层的问题。
m kIt
式中，I为电流；t为通电时间。 只要知道比例常数k，根据实测的电流强度I和时 间t，就可以用上式来计算电极上析出（或溶解） 物的质量。
法拉第第二定律：
镀同种材料、在不同的电解液中，通过相同 的电荷［量］时，在电极上析出（或溶解） 物的物质的量相等。 在不同的电解液中，电极上每析出或溶解1 电化当量的任何物质所需的电量都是1法拉 第（F）即96500库仑（C）的电量。 对参加电极反应的物质来说，它的电化当量 即是该物质的原子量与它在电极反应时得失 的电子数之比，并以“克/法拉第”为单位。
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二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
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现代表面工程技术-电镀和化学镀
电镀的电源发展介绍
• 电镀电源经历了四个发展阶段: (1) 直流发电机阶段这种电源耗能大、效率低、噪声 大, 已经被淘汰。 (2) 硅整流阶段是直流发电机的换代产品, 技术十分成 熟, 但效率低, 体积大, 控制不方便。目前, 仍有许多企业使 用这种电镀电源。 (3) 可控硅整流阶段是目前替代硅整流电源的主流电源, 具有效率高、体积小、调控方便等特点。随着核心器件— ——可控硅技术的成熟与发展, 该电源技术日趋成熟, 已获 得广泛应用。 (4) 晶体管开关电源即脉冲电源阶段脉冲电镀电源是 当今最为先进的电镀电源, 它的出现是电镀电源的一次革 命。这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数 稳定, 而且不易受输出电流影响等特点。脉冲电镀电源是 发展的方向, 现已开始在企业中使用。
• • • • • 电镀概念 电镀原理 电源发展介绍 镀层 电镀作用 电镀方式 几种电镀技术 • • • • • • • 化学镀综述 化学镀概念 化学镀特点 仪器与流程 化学镀预处理 化学镀的镀液 化学镀工艺参数的影 响
一、电镀技术
电镀概念
• 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而 起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光 性及增进美观等作用。
电镀的检验
• 镀端子的检验是电镀完成后不可缺少的工 作，只有检验合格的产品才能交给下一工 序使用。通常驻的检验项目为：膜厚 （thickness）,附着力（adhesion）,可焊性 （solderability）,外观（appearance）,包 装（package）.盐雾实（salt spray test）, 对于图纸有特别要求的产品，有孔隙率测 试（30U”）金使用硝酸蒸气法，镀钯镍产 品（使用凝胶电解法）或其它环境测试。
化学镀与电镀技术讲解
沉铜覆盖能力（%）图1：沉铜的覆盖能力及气孔发生率活化处理时间（分）图2：处理条件及金属钯的吸附量⊙清净处理：基板的表面脱脂与孔内壁表面调整同时进行，使铜的表面氧化物、油污除去，促进表面对金属钯的吸附量（见图3）。
增加孔内壁润湿性的处理溶液采用碱性表面活性剂。
⊙酸洗：经过彻底清洗干净后，再进行中和处理保持界面活性状态。
通常酸洗采用硫酸、盐酸。
⊙表面腐蚀处理：主要目的是除去铜焊盘与内层铜表面上的氧化物，确保沉积铜层的密着性和均匀性，增加其可靠性。
采用腐蚀剂有过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸-双氧水系。
⊙硫酸：经腐蚀后，表面存有残留的硫酸盐被处理掉，获得洁净的铜表面。
一般采用5%(体积比)的硫酸。
⊙预处理：活化处理前，先在低浓度的预浸催化液中进行处理，以防止对活化液的污染。
曾采用过以盐酸系列工艺方法进行处理，但由于对内层铜表面影响而产生晕圈现象。
现采用盐基系处理溶液进行处理。
⊙活化处理：沉积速度(μm) 0.35-0.5 0.35-0.5 1.5-2.5 2.0-2.5 1.0-3.0时间 (分钟) 20-30 20-30 30 30 60三、电镀多层印制电路板制造工艺规程中，采用的电镀液的种类很多，其中有：□焦磷酸盐镀铜电解液：⊙全板镀铜工艺方法；⊙图形电镀工艺方法。
□硫酸镀铜电解液：⊙全板镀铜工艺；⊙图形镀铜工艺。
□锡焊料电镀液：⊙图形电镀工艺方法□镀镍电解液：⊙插头镀镍；□镀金电解液：⊙插头镀金。
（1）镀铜电解液：在多层印制电路板制造过程对电镀铜层的物理性要求是很高的。
特别对小孔径和高孔径与板厚比，要求铜层厚度均匀性、铜层的物理性能要优越，以确保在热冲击时不发生质量缺陷。
基板表面与孔内壁经过预处理后，要特别注意的清洁处理时，小孔径（高纵横尺寸比）与孔壁内部状态，确保通孔内被溶液浸润性（孔内气泡全部除去）和催化处理后内孔壁吸附金属钯量，并依次进行处理，特别要保持清洁调节器内的表面活性剂的含量，这是解决铜层致密性不良的十分重要的对策。
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6.1.2 镀铜液的选择
镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型， 氟硼酸盐型以及氰化物型。 硫酸盐型镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并 且镀液成分简单，分散能力和深镀能力好，电流 效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印 制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。
20-25
1-3.5 0.5-1.75 连续 空气搅拌 在2安培/分米2下， 0.45微米/分
36-40
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一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液
一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液， 这种镀液具有“高酸低铜”的特点，因而有很高 的导电性和很好的分散能力与深镀能力。
电镀液
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搅拌的方式
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。 2). 压缩空气搅拌：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。 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
2-4
1-2
1-3
0.3-2
0.1-8
1-2
0.1-8.6
温度（°C）
28-32
22-26
21-32
21-32
阳极（含P%）
0.045-0.06
0.02-0.06
0.03-0.08
搅拌方式
空气搅拌 连续过滤
阴极移动 20-25mm/次 5-45次/分 可调
空气搅拌 阴极移动 连续过滤
空气搅拌 阴极移动 连续过滤
名称成分 硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升) 添加剂
普通硫酸盐镀液 180-240 45-60 20-100 适量
高分散能力镀液 60-100 180-220 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
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没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153和 SH-110等。 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
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镀液中各成份的作用
(1). 硫酸铜 硫酸铜是镀液中主盐，它在水溶液中电离出铜离 子，铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。硫 酸铜浓度控制在60-100克/升。 (2). 硫酸 硫酸的主要作用是增加溶液的导电性。硫酸的浓 度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响
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名称配方及工艺条件
SH-110
100 200 40
LC153
100 200 20-90
表 国 产 镀 铜 添 加 剂 及 其 工 艺
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升）
6-2
SH-110（毫克/升）
HB（毫克/升） OP-21（克/升） LC153起始（毫克/升） LC153补充剂（毫克/升） 温度（°C） 阴极电流密度（安培/分米2） 阳极 搅拌方式
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(3). 定期用活性碳处理：
在电镀过程中，添加剂要分解，同时干膜或抗电 镀油墨分解物及板材溶出物等都会对镀液构成污 染，因此要定期用活性炭净化。一般每年至少用 活性炭处理一次
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表6-6 半光亮酸性镀铜Cu-200*的配方及操作条件
普通电流密度 硫酸铜(克/升) 硫酸(克/升) 氯离子(克/升) 60-98 160-200 40-100 高电流密度 90-106 230-250 80-120
温度（0C）
阴极电流密度（安培/分米2） 阳极电流密度（安培/分米2） 过滤 搅拌 沉积速度
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1. 电镀铜机理
镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电 压的作用下，在阴，阳极上发生如下反应：
阴极：Cu2++2e → Cu 阳极： Cu-2e → Cu2+ 在直流情况下电流效率可达98％以上。
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化学镀与电镀技术
现代印制电路原理和工艺
化学镀与电镀技术
1 2 3 ４ ５ ６
电镀铜 电镀Sn/Pb合金 电镀镍和电镀金 化学镀镍/浸金 脉冲镀金、化学镀金 化学镀锡、镀银、镀钯
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电镀的目的在于为制造中的印制电路板提供其本 身欠缺及并非固有的表面特性。
元素符号Cu, 具有良好的导电性和良好的机械性 能，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成 良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良 好的结合力。
电镀厂
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6.1.1 铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求
1. 镀铜层的作用
（1）是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米） 的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般 称为加厚铜；
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3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保 证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
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(2). 电流密度
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。
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(3). 搅拌
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。
3）加入1-1.5毫升/升双氧水,搅拌1小时，升温至 650°C，保温1小时，以赶走多余的双氧水。
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4）加入3克/升活性炭，搅拌1小时，静止半小时 后过滤，直至没有炭粒为止。将溶液转入镀槽。 5）加入计量的盐酸，加入计量的添加剂，加蒸馏 水或去离子水至所需体积。放入予先准备好的阳 极。 6）以1-1.5安培/分米2阳极电流密度进行电解处 理，使阳极形成一层致密的黑色薄膜。大约3-4小 时以后，可以投入使用。
10-20
0.5-1 0.5 3-5 1-2 10-40 0.5-4 磷铜 阴极移动 10-40 1-2.5 磷铜 阴极移动
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名称配方及工艺条件 硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升） 添加剂（毫克/升）
MHT 60-75 180-200 50-100 MHT8-16
印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少， 但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制 电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的 镀金或浸金工艺技术。
印制电路板化学镀和电镀的主要目的是确保印制 电路板的可焊性、防护性、导电性和耐磨性。
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6. 常见故障及处理
表6-5 电镀铜故障原因及排除方法
生产故障 镀层烧焦 可能原因 1) 铜含量过低 2) 阴极电流过大 3) 液温太低 4) 镀层的延性降低 5) 搅拌差 6) 光亮剂失调 7) 阳极过长或过多 纠正方法 1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动 ，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为 2：1 1) 赫尔槽实验确定其添加量 2) 连续过滤镀液 3) 通过分析调整Cl-量 4) 调整到适当值 5) 活性炭处理
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4. 阳极 硫酸盐光亮，铜含量不小于99.9％。 其它杂质 的允许含量见表6-4。
主成分 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe 杂质 Sb Se Te As Bi
> 99.9
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3. 操作条件的影响
(1). (2). (3). (4). (5). 温度 电流密度 搅拌 阳极 镀液的维护
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(1). 温度
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，一般以 20-300°C为佳。
0.0040 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 -0.064
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为什么使用含磷铜阳极？
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 并大大减少了阳极泥。
本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的
化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍/浸金、激光化 学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀 钯、
电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金、脉冲镀 金、电镀银及其它金属的技术。
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6.1 电镀铜
铜
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5．镀液的维护
(1). 定期分析调整镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子 的浓度，使之经常处于最佳状态。
(2). 添加剂的补充：在电镀过程中，添加剂不断 消耗，可以根据安时数，按供应商提供的添加量 进行补充，但还要考虑镀件携带的损失，适当增 加5-10％。
2. 镀铜液的配制
1）以10％NaOH溶液注入镀槽，开启过滤机和空气搅 拌。将此液加温到60°C，保持4-8小时，然后用清水 冲洗。再注入5％硫酸，同样浸洗然后用清水冲洗。
6.1.2 镀铜液的选择
镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型， 氟硼酸盐型以及氰化物型。 硫酸盐型镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并 且镀液成分简单，分散能力和深镀能力好，电流 效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印 制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。
20-25
1-3.5 0.5-1.75 连续 空气搅拌 在2安培/分米2下， 0.45微米/分
36-40
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一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液
一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液， 这种镀液具有“高酸低铜”的特点，因而有很高 的导电性和很好的分散能力与深镀能力。
电镀液
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搅拌的方式
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。 2). 压缩空气搅拌：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。 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
2-4
1-2
1-3
0.3-2
0.1-8
1-2
0.1-8.6
温度（°C）
28-32
22-26
21-32
21-32
阳极（含P%）
0.045-0.06
0.02-0.06
0.03-0.08
搅拌方式
空气搅拌 连续过滤
阴极移动 20-25mm/次 5-45次/分 可调
空气搅拌 阴极移动 连续过滤
空气搅拌 阴极移动 连续过滤
名称成分 硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升) 添加剂
普通硫酸盐镀液 180-240 45-60 20-100 适量
高分散能力镀液 60-100 180-220 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
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没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153和 SH-110等。 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
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镀液中各成份的作用
(1). 硫酸铜 硫酸铜是镀液中主盐，它在水溶液中电离出铜离 子，铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。硫 酸铜浓度控制在60-100克/升。 (2). 硫酸 硫酸的主要作用是增加溶液的导电性。硫酸的浓 度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响
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名称配方及工艺条件
SH-110
100 200 40
LC153
100 200 20-90
表 国 产 镀 铜 添 加 剂 及 其 工 艺
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升）
6-2
SH-110（毫克/升）
HB（毫克/升） OP-21（克/升） LC153起始（毫克/升） LC153补充剂（毫克/升） 温度（°C） 阴极电流密度（安培/分米2） 阳极 搅拌方式
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(3). 定期用活性碳处理：
在电镀过程中，添加剂要分解，同时干膜或抗电 镀油墨分解物及板材溶出物等都会对镀液构成污 染，因此要定期用活性炭净化。一般每年至少用 活性炭处理一次
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表6-6 半光亮酸性镀铜Cu-200*的配方及操作条件
普通电流密度 硫酸铜(克/升) 硫酸(克/升) 氯离子(克/升) 60-98 160-200 40-100 高电流密度 90-106 230-250 80-120
温度（0C）
阴极电流密度（安培/分米2） 阳极电流密度（安培/分米2） 过滤 搅拌 沉积速度
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1. 电镀铜机理
镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电 压的作用下，在阴，阳极上发生如下反应：
阴极：Cu2++2e → Cu 阳极： Cu-2e → Cu2+ 在直流情况下电流效率可达98％以上。
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化学镀与电镀技术
现代印制电路原理和工艺
化学镀与电镀技术
1 2 3 ４ ５ ６
电镀铜 电镀Sn/Pb合金 电镀镍和电镀金 化学镀镍/浸金 脉冲镀金、化学镀金 化学镀锡、镀银、镀钯
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电镀的目的在于为制造中的印制电路板提供其本 身欠缺及并非固有的表面特性。
元素符号Cu, 具有良好的导电性和良好的机械性 能，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成 良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良 好的结合力。
电镀厂
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6.1.1 铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求
1. 镀铜层的作用
（1）是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米） 的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般 称为加厚铜；
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3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保 证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
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(2). 电流密度
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。
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(3). 搅拌
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。
3）加入1-1.5毫升/升双氧水,搅拌1小时，升温至 650°C，保温1小时，以赶走多余的双氧水。
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4）加入3克/升活性炭，搅拌1小时，静止半小时 后过滤，直至没有炭粒为止。将溶液转入镀槽。 5）加入计量的盐酸，加入计量的添加剂，加蒸馏 水或去离子水至所需体积。放入予先准备好的阳 极。 6）以1-1.5安培/分米2阳极电流密度进行电解处 理，使阳极形成一层致密的黑色薄膜。大约3-4小 时以后，可以投入使用。
10-20
0.5-1 0.5 3-5 1-2 10-40 0.5-4 磷铜 阴极移动 10-40 1-2.5 磷铜 阴极移动
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名称配方及工艺条件 硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子（毫克/升） 添加剂（毫克/升）
MHT 60-75 180-200 50-100 MHT8-16
印制电路板的电镀相对比较简单，镀种也较少， 但电镀本身，其基本原理是相同的。在当前印制 电路板制造工艺上采取镀硬金方法或以镍打底的 镀金或浸金工艺技术。
印制电路板化学镀和电镀的主要目的是确保印制 电路板的可焊性、防护性、导电性和耐磨性。
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6. 常见故障及处理
表6-5 电镀铜故障原因及排除方法
生产故障 镀层烧焦 可能原因 1) 铜含量过低 2) 阴极电流过大 3) 液温太低 4) 镀层的延性降低 5) 搅拌差 6) 光亮剂失调 7) 阳极过长或过多 纠正方法 1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动 ，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为 2：1 1) 赫尔槽实验确定其添加量 2) 连续过滤镀液 3) 通过分析调整Cl-量 4) 调整到适当值 5) 活性炭处理
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4. 阳极 硫酸盐光亮，铜含量不小于99.9％。 其它杂质 的允许含量见表6-4。
主成分 Cu P Sn Pb Zn Ni Fe 杂质 Sb Se Te As Bi
> 99.9
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3. 操作条件的影响
(1). (2). (3). (4). (5). 温度 电流密度 搅拌 阳极 镀液的维护
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(1). 温度
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，一般以 20-300°C为佳。
0.0040 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 -0.064
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为什么使用含磷铜阳极？
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 并大大减少了阳极泥。
本章主要介绍在印制板生产工艺中必须用到的
化学镀铜、化学镀镍金、化学镀镍/浸金、激光化 学镀金、化学镀锡、化学镀银、化学镀铑、化学镀 钯、
电镀铜、激光镀铜、电镀锡铅、电镀镍金、脉冲镀 金、电镀银及其它金属的技术。
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6.1 电镀铜
铜
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5．镀液的维护
(1). 定期分析调整镀液中硫酸铜，硫酸和氯离子 的浓度，使之经常处于最佳状态。
(2). 添加剂的补充：在电镀过程中，添加剂不断 消耗，可以根据安时数，按供应商提供的添加量 进行补充，但还要考虑镀件携带的损失，适当增 加5-10％。
2. 镀铜液的配制
1）以10％NaOH溶液注入镀槽，开启过滤机和空气搅 拌。将此液加温到60°C，保持4-8小时，然后用清水 冲洗。再注入5％硫酸，同样浸洗然后用清水冲洗。