PCB电镀铜原理简介电镀工艺
pcb水平电镀技术介绍.
PCB水平电镀技术介绍一、概述随着微然而当通孔的纵横比继续增大或出现深盲孔的情况下，这两种工艺措施就显得无力，于是产生水平电镀技术。
它是垂直电镀法技术发展的继续，也就是在垂直电镀工艺的基础上发展起来的新颖电镀技术。
这种技术的关键就是应制造出相适应的、相互配套的水平电镀系统，能使高分散能力的镀液，在改进供电方式和其它辅助装置的配合下，显示出比垂直电镀法更为优异的功能作用。
二、水平电镀原理简介水平电镀与垂直电镀方法和原理是相同的，都必须具有阴阳两极，通电后产生电极反应使电解液主成份产生电离，使带电的正离子向电极反应区的负相移动；带电的负离子向电极反应区的正相移动，于是产生金属沉积镀层和放出气体。
因为金属在阴极沉积的过程分为三步：即金属的水化离子向阴极扩散；第二步就是金属水化离子在通过双电层时，逐步脱水，并吸附在阴极的表面上；第三步就是吸附在阴极表面的金属离子接受电子而进入金属晶格中。
从实际观察到作业槽的情况是固相的电极与液相电镀液的界面之间的无法观察到的异相电子传递反应。
其结构可用电镀理论中的双电层原理来说明，当电极为阴极并处于极化状态情况下，则被水分子包围并带有正电荷的阳离子，因静电作用力而有序的排列在阴极附近，最靠近阴极的阳离子中心点所构成的设相面而称之亥姆霍兹（Helmholtz）外层，该外层距电极的距离约约１－１０纳米。
但是由于亥姆霍兹外层的阳离子所带正电荷的总电量，其正电荷量不足以中和阴极上的负电荷。
而离阴极较远的镀液受到对流的影响，其溶液层的阳离子浓度要比阴离子浓度高一些。
此层由于静镀液的对流的产生是采用外部现内部以在电埸的作用下，电镀液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。
其迁移的速率用公式表示如下：ｕ＝ zeoE/６πrη要。
其中ｕ为离子迁移速率、ｚ为离子的电荷数、eo为一个电子的电荷量（即1.61019C）、Ｅ为电位、ｒ为水合离子的半径、η为电镀液的粘度。
根据方程式的计算可以看出，电位Ｅ降落越大，电镀液的粘度越小，离子迁移的速率也就越快。
电镀铜的原理
电镀铜的原理
电镀铜是一种常见的金属表面处理工艺，它通过电化学方法在金属表面镀上一
层铜，以提高金属的导电性、耐腐蚀性和美观性。
电镀铜的原理主要包括电镀液的配方、电流密度和电镀时间等因素。
下面将详细介绍电镀铜的原理及其相关知识。
首先，电镀铜的原理涉及到电化学反应。
在电镀过程中，电镀液中的铜离子在
电流的作用下被还原成固态铜沉积在工件表面。
电镀液中通常含有硫酸铜、硫酸、氯化物等物质，这些物质在电流的作用下发生离子化反应，使得铜离子在工件表面析出形成均匀的铜层。
其次，电流密度是影响电镀铜质量的重要因素之一。
电流密度过大会导致电镀
铜层过厚、结晶粗糙，甚至出现气孔、裂纹等缺陷；电流密度过小则会导致电镀铜速度缓慢，影响生产效率。
因此，合理控制电流密度对于获得均匀、致密的电镀铜层至关重要。
另外，电镀时间也是影响电镀铜质量的重要因素之一。
电镀时间过长会导致电
镀铜层过厚，而且容易出现结晶粗糙、孔洞等问题；电镀时间过短则会导致铜层不够厚实，影响其导电性和耐腐蚀性。
因此，合理控制电镀时间能够获得均匀、致密的电镀铜层。
此外，电镀液的配方也是影响电镀铜质量的重要因素之一。
不同的电镀液配方
会影响铜层的结晶形态、颜色、硬度等性能。
因此，合理选择和调配电镀液对于获得高质量的电镀铜层至关重要。
综上所述，电镀铜的原理涉及到电化学反应、电流密度、电镀时间以及电镀液
的配方等多个方面。
合理控制这些因素能够获得均匀、致密的电镀铜层，提高金属的导电性、耐腐蚀性和美观性。
因此，在实际生产中，需要严格控制电镀工艺参数，确保电镀铜质量达到要求。
PCB工艺电镀一次铜工艺介绍
PANEL PLATING PROCESS
1000
WHAT IS PULSE PLATING? Amps 0
-1000
电流以脉冲的方式输出，达到瞬间
-2000
反电解的效果，使电路板上高电流
-3000
Amps
区造成之差异减至最低。
0.5 sec 10 sec
36
PANEL PLATING PROCESS DC 与 PULSE电镀间的差异
Manganate:
Mn6+ + 4 e- Mn2+
Manganese dioxide:
Mn4+ + 2 e- Mn2+
還原劑可以為 Glyoxal, H2O2 or Hydroxylamine sulfate.
insoluble MnO2
Cu
Mn2+ (soluble)
Cu
9
DESMEAR PROCESS Neutralizer / 中和槽 :
DEBURR设备配置图：
风刀 超音波 风刀 刷磨段
水洗 高压水洗 水洗 超音波 中压 水洗
5
除胶渣(DESMEAR)
WHAT IS SMEAR?
钻孔时树脂产生高温超过Tg
值，而形成融熔状，冷却后
凝固形成胶渣。
Cu
功能 :
去除鑽孔後殘留孔內之基材膠渣 形成孔壁微粗糙度
DESMEAR基本流程：
Sweller
H O
+HNH +HNH +HNH +HNH
Positive charged conditioning polymer
10
DESMEAR PROCESS DESMEAR 后以电子显微镜观察之孔壁粗化清洁情形
PCB电镀铜锡工艺资料
34
电镀铜溶液的控制
n 赫尔槽试验(Hull Cell Test)
n仅高电流密度区烧焦,试片的其它区域仍然正常----Copper Gleam 125T-2(CH) Additive 低 n改正方法:添加1ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive
: 濃度太低，Байду номын сангаас液導電性差，鍍液分 散能力差。
濃度太高，降低Cu2+的遷移率，電流 效率反而降低，❹對銅鍍層的延伸 率不利。
: 濃度太低，鍍層出現台階狀的粗糙 鍍層，易出現針孔和燒焦；濃度太 高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤 。
: （後面專題介紹）
11
操作條件對酸性鍍銅效果的影響
溫度
溫度升高，電極反應速度加快，允許電流密度提高，鍍 層沉積速度加快，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結 晶粗糙，亮度降低。
31
电镀铜溶液的控制
n 赫尔槽试验 (Hull Cell Test)
阴极-
阳极+
32
电镀铜溶液的控制
n 赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数
n — 电流: 2A n — 时间: 10分钟 n — 搅拌: 空气搅拌 n — 温度: 室温
33
电镀铜溶液的控制
n 赫尔槽试验(Hull Cell Test)
28
电镀铜溶液和电镀线的评价
n 热冲击测试
测试步骤
(1) 裁板16""x18"’ (2) 进行钻孔； (3) 经电镀前处理磨刷； (4) Desmear + PTH + 电镀； (5) 经电镀后处理的板清洗烘干； (6) 每片板裁上、中、下3小片100mm x 100mm测试板；
pcb板电镀原理 -回复
pcb板电镀原理-回复PCB板电镀原理是在印刷电路板(PCB)制造过程中，利用电化学方法将金属覆盖在电路表面，形成连续的电器连接，以提供电气连接和保护的一种常用技术。
下面将详细介绍PCB板电镀的原理和步骤。
1. 前期准备在进行电镀之前，需要先将PCB板的表面清洁干净，以便金属能够充分附着。
一般采用一系列的化学清洗工艺，包括去除表面的油污、尘埃和氧化物等，使PCB板表面变得光滑，提高电镀的附着性。
2. 电解液的制备电解液是进行电镀的关键因素之一。
通常情况下，铜是最常用的电镀金属。
铜电解液的主要组成部分包括硫酸铜、化学草酸，以及调节液体酸度和电阻的添加剂等。
这些成分能够提供可溶的金属离子以供电镀。
3. 电化学反应原理电镀过程是基于电化学原理进行的。
在电镀槽中，有两个电极：阳极和阴极。
阳极通常是由纯铜材料制成，而阴极则是需要进行电镀的PCB板。
电解液中的硫酸铜溶解成Cu2+ 离子，并通过电解液中的带电粒子的运动进行传输。
当电流通过电解液和板面之间时，Cu2+ 离子会被还原成铜原子，并附着在PCB板的表面上。
4. 电镀槽的工作电镀槽是一个容器，内部充满了电解液。
在槽中，阳极和阴极都会被浸没在电解液中，然后通过外部电源来提供电流。
一般情况下，阳极会比阴极大，以便在向阳极提供电流时，可以提供足够的离子溶液。
5. 电镀过程控制在电镀过程中，需要控制电流的大小和时间，以确保电镀的均匀性和质量。
电流的大小会影响到电镀速度，而电流的时间则影响到镀层的厚度。
因此，需要根据具体要求来调整电流和时间的参数。
6. 后期处理在完成电镀后，需要对PCB板进行后期处理，以消除表面的残留物和提高电镀层的耐腐蚀性能。
后期处理通常包括金属除锡，去除残留的电解液和添加保护层等步骤。
总结：PCB板电镀是一种常用的技术，可以在PCB板表面形成连续的金属电镀层，以提供电气连接和保护。
电镀过程利用电化学原理，在特定的电解液中，通过电流的作用将金属离子还原成金属原子，并将其附着在PCB板表面。
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。
电镀镀铜原理
电镀镀铜原理电镀是一种利用电化学原理将金属离子沉积到导体表面的方法。
电镀镀铜是一种常见的电镀工艺，在电子、通信、汽车等领域有着广泛的应用。
电镀镀铜的原理主要包括电解液、阳极、阴极和电流等要素。
下面将详细介绍电镀镀铜的原理及相关知识。
首先，电镀镀铜的原理是利用电解液中的铜离子在电流的作用下沉积到导体表面。
电解液中的铜离子是通过铜盐溶液或酸性铜盐溶液提供的。
在电镀过程中，阳极是铜板或铜棒，而阴极则是需要进行镀铜的导体表面。
当外加电流通过电解液时，铜离子会向阴极移动，与阴极上的金属离子结合，从而在导体表面形成一层均匀的铜镀层。
其次，电镀镀铜的原理还涉及电流密度的控制。
电流密度是指单位面积上通过的电流量，它对电镀的均匀性和质量起着重要作用。
在电镀过程中，需要根据不同的导体形状和表面特性来控制电流密度，以确保铜镀层的均匀性和致密性。
通常情况下，电流密度较大的地方会形成较厚的铜镀层，而电流密度较小的地方则会形成较薄的铜镀层。
另外，电镀镀铜的原理还与电解液的温度、搅拌速度、PH值等因素有关。
这些因素会影响电解液中铜离子的浓度和运动速度，进而影响铜镀层的厚度和质量。
在实际生产中，需要根据具体的工艺要求和产品特性来合理控制这些因素，以确保电镀效果符合要求。
总的来说，电镀镀铜的原理是利用电化学原理将铜离子沉积到导体表面，通过控制电流密度和电解液的各项参数，实现对铜镀层厚度和质量的精确控制。
电镀镀铜工艺在现代工业生产中有着重要的应用，它不仅可以提高导体的导电性能和耐腐蚀性能，还可以美化产品表面，增加产品的附加值。
因此，深入理解电镀镀铜的原理对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
综上所述，电镀镀铜的原理涉及电解液、阳极、阴极、电流密度等多个方面的因素，通过合理控制这些因素可以实现对铜镀层厚度和质量的精确控制。
电镀镀铜工艺在现代工业生产中有着广泛的应用前景，对于提高产品质量和附加值具有重要意义。
线路板电镀铜的原理
线路板电镀铜的原理
线路板电镀铜的原理是利用电解的原理，在导电性好的基材上通过电解过程将铜离子还原成固态铜沉积在基材表面。
具体步骤如下：
1. 准备工作：选择一块基材（通常为玻璃纤维胶片或陶瓷基板），将其清洗干净，使其表面无尘和污渍。
2. 铜离子溶液准备：制备铜离子溶液，通常是通过将铜金属放入含有酸或者盐的溶液中进行离子化（氧化）。
3. 电解槽准备：将清洁的基材放入电解槽中，与铜离子溶液相隔一定的距离。
4. 电极准备：将一块纯铜板作为阳极（正极）和基材一起放入电解槽中，与基材相隔一定距离。
5. 电流施加：通过外部电源将正极与负极连接，施加一定的直流电流。
6. 电化学反应：在电流的作用下，铜离子在阳极上氧化成Cu2+，并溶解到溶液中；而在基材上，阴极反应发生，铜离子还原成固态的Cu，从而固定在基材表面。
7. 镀铜完成：经过一定的电镀时间后，基材上形成一层均匀的铜镀层。
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b. 提高Throwing power 的方法很多，包括： (1) 降低ηcts 和ηcth 之差值(△ηct)：其方法包括： －改善搅拌效果 －降低IR 值，包括提高酸度及加入导电盐 －强迫孔内对流(降低IR) －添加改变Charge transfer 能力之添加剂包括载体光泽剂等 (2) 修正极化曲线：如之前所提藉降低极化曲线的斜率降低△J
槽液中各成分作用机制
1.提供反应所必须之金属离子,即供给槽液铜离子的主源. 2.配槽时要用化学级之含水硫酸铜结晶溶解使用,平常作业中则由阳极磷铜块解
离补充之,为一盐桥并增加槽液的极限电流密度,配液后要做活性炭处理及假镀 (dummy).
1.增加溶液的导电性及阳极的溶解,镀液在不镀时要关掉吹气(air),以防铜量上升 酸量下降及光泽剂之过度消耗.
双面板以上完成钻孔后即进行镀通孔(Plated Through Hole, PTH) 步骤，其目的使孔壁上之非导体部份之树脂及玻纤束进行金属化 (metalization )，以进行后来之电镀铜制程,完成足够导电及焊接之金属 孔壁。
2
电镀流程
一次铜：
酸洗 → 电镀 → 水洗 → 水洗
二次铜：
清洁剂 → 水洗 → 水洗 → 微蚀 → 水洗 → 水洗 → 酸洗→ 电镀 → 水洗 → 水洗 → 镀锡铅 → 水洗
c. 修正极化曲极化曲线的方法： 降低金属离子浓度： 基本上过电压就是赋予带电离子反应所需能量，以驱使反应进行。因此离子愈少则要 维持定量离子在定时间内反应之难度愈高，因此必须给予较大能量。其结困即使得 J-η曲线愈平,可得几项推论： －CuSO4 浓度愈低，Throwing power 愈好 －上述结果也可推论到二次铜电镀线路不均的板子，其Distribution 也将改善 －必须强调的是随CuSO4 降低，相同电路密度下所消耗的能量更大
酸洗主要去除板面及孔内之氧化物之用。
3
酸性镀铜液各成分功能
— CuSO4.5H2O：主要作用是提供电镀所需Cu2＋及提高导电能力 — H2SO4：主要作用是提高镀液导电性能，
提高通孔电镀的均匀性。 — Cl-：主要作用是帮助阳极溶解，协助改善铜的析出，结晶。 — 添加剂:主要作用是改善均镀和深镀性能，
)
(
阳 极
氧 化 反 应
电流方向
电子流方向
Cl--
Cu++
Cu++ Cu++
SO4=
H+ Cu++
Cl-Cu++
Cu++
Cl--
Cu++
SO4=
Cl--
Cu++ CuO
H+
SO4=
Cu++ CuO
H+ H+
Cu++பைடு நூலகம்
CuO
Cu++
CuO
H+
)
(
阴 极 还 原 反 应
11
硫酸铜电镀液中主要发生之半反应
Cu2+ + 2e- Cu
镀槽
- 电镀液组成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl +添加剂)
阳极：Cu→Cu2+ +2e- 铜球将逐渐消失
阴极：2H+ +2e-→H2 氢气产生，需震动或摇摆
2Cu2+ +2e-→Cu 铜附着于表面
9
H2
板子
铜球
Cu2+
10
硫酸铜电镀液中各离子的迁移示意图
Brightener会降低R值，所以我们希望板面Carrier多、而
Brightener少，则其电镀 效率变慢；而孔内相反，希望
电镀效率增快，如此T/P将提升。
17
电双层(HELMHOLTZ DOUBLE LAYER)内离子的移动情形
(Secondary current distribution)
15
一次电流分布(Primary current distribution)
电流分布只受阴阳极的几何形状所影响
__ __ _
+
+
__
+
_
+ + +
+
+
+
+
尖端效应：电流集中在板中凸出部份或板之边缘(高电流区)，造成板面均匀性不佳。
+ +
_－
－
_
_
_
_
_
_
_
_
_－
－
+ +
+
+
+ +
__________
2.通常为聚醚类的长链聚合物，因其易与铜离子形成错合物，受到电 场之影响，载运着铜离子一同迁移至阴极表面；所以易于吸附在板 面上高电位区形成电阻层，使板面之均匀性提高。
B Brightener 光泽剂、细晶剂
1.可作为铜离子沉积在阴极表面之晶种，降低铜离子还原时的
活化能，进而增加铜沉积速率。
2.光泽剂的加入利于新晶核的形成，所以使铜沉积时之晶粒较
如何让T/P接近100%？
() ()
阴
极 板
Rcth Rmh
子
阴 极
1.使IR drop愈小愈好：拉高酸铜比增加导电度(必须超过10， 例如Cu=20g/L & H2SO4=230g/L ) 、升温或降低电流密度。
板 子
2.使Rms与Rmh接近：加强对流效果。 3.使Rcth小于Rcts：藉由Additive之作用，Carrier会增加R值，
改善镀层结晶细密性。 例如：光泽剂使镀层有平整、光泽及结构细致的铜层表面，并增加其延伸 性及热冲击的能力，提高其信赖度。
4
添加剂对电镀铜工艺的影响
载体 吸附到所有受镀表面, 增加 表面 阻抗,从而改变分布不 良情况. 抑制沉积速率
整平剂 选择性地吸附到受镀表面 抑制沉积速率
光亮剂 选择性地吸附到受镀表面,
但在不溶性阳极，主要之半反应只有氧气的生成。
12
铜离子(Cu2+)浓度在镀液中之分布情形
Concentration of copper ion
阴极 Cathode
Convection Velocity almost zero
If convection velocity↑then δ
阳极 Anode
降低表面阻抗,从而恶化分布不 良情况.
提高沉积速率；
对镀层有平整、光泽及结构细致 的铜层表面，并增加其延伸性及 热冲击的能力，提高其信赖度 氯离子 增强添加剂的吸附
＊各添加剂相互制约地起作用.
5
电镀铜槽液中各成分之作用机制
Item CuSO4．5H2O
硫酸铜
H2SO4 硫酸
HCl 氯离子
C Carrier 抑制剂、载运剂
－－
－－
+ +
通孔电镀中之狗骨现象及T/P始终
小于100%之道理即在于此。
16
二次电流分布：电流分布受到活化过电压及浓度过电压之影响。
Hole
Rcth + Rmh + IR drop
Throwing Power(T/P) =
=
Surface
Rms + Rcts
+++++++++++
+ + + 阳极
Rms
Rcts
IR drop
1. IR drop ：孔内外电位差之电阻(包括溶液)。 2. Rms与Rmh：孔内外之表面因反应而产生的diffusion
layer其间有质传之电阻(浓度过电压))。 3. Rcth与Rcts ：孔内外之表面的double layer其间有电
荷转换之电阻(活化过电压) 。
20
PCB流程简介-电镀工艺简介
PCB电镀銅原理簡介-电镀工艺
Version 1 Date: Aug ,2020
1
何谓电镀?
电镀，主要为利用直流(脉冲)电流，在溶液中将带正电的金属离子， 送到位于阴极的导体表面。即将溶液中金属成份利用电解还原的方法将其 附着于被电镀物之表面上,以提供足够的导电性/厚度及防止导电电路出现 热和机械缺陷. 在此制程即是将铜离子还原成铜金属，使板面及孔内得到我们所需要的镀 层厚度。PCB制程电镀铜又分为一次铜及二次铜与Tenting电镀。
δ
Diffusion layer
Double layer电双层 阴极膜
又称Helmholtz layer
离子主要之 输送现象
Charge Diffusion & Transfer Migration
厚度
~10nm 10~50μm
Bulk solution
Convection & Migration
Distance between cathode and anode
2.对可溶性阳极来说，可腐蚀阳极。
1.在阴极与Carrier协同作用，抑制铜的沉积速率。 2.对可溶性阳极来说，可腐蚀阳极，防止阳极钝化。 3.可以减缓阳极铜的析出率(均匀溶解),并担任电子传递之角色,氯离子正常时阳
极墨呈黑色,过量时变成灰白色.
1.与氯离子协同作用，与铜离子形成错合物，增加铜离子在阴极表面 还原之过电压，抑制铜的沉积速率。
Diffusion Layer Capacitance