电镀基础知识培训

2.
微电子器件一般是塑料封装体，为了减少电镀药水对微电 子器件电性影响（酸、碱的侧蚀作用）。电镀药水宜采用 性能比较柔和的烷基磺酸体系而尽量少用强酸体系，如硫 酸和氟硼酸等。
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3.
随着微电子技术的发展，微电子管的塑封体越来越小，微电子 电极的引线越来越细，塑封体小至芝麻粒大，电极引线细至 0.3mm左右，引线与引线之间的距离也不过0.3mm。在一个 微电子框架上聚集着上千个管子，为了避免线间短路，对镀层 的要求不宜太厚，尤其是镀层厚度误差精度的控制上高于五金 电镀。要求控制±2微米。 从微电子框架的基材特性说，镀前处理尤为重要。在用基材一 般是铜基和铁镍合金（Ni42Fe）。Ni42Fe在焊片（D/B）、 焊线（W/B）和塑封后固化的工序中极易氧化钝态。所以在电 镀过程中去氧化工序成了工艺成败的核心问题。
③
④ ⑤
电镀工程重要的技术之一就是控制络合剂和添加剂的浓度。如果二 者含量过多，阴极极化过大，会降低阴极电流效率，降低电析速度，增 加析氢量，造成严重的针孔镀层。
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六、微电子电镀技术的特点
1.
微电子电镀的目的是功能电镀，为了提高可焊性，所以电 镀的是可焊性金属镀层。如金、银、锡、锡铅合金、锡铜 银合金、锡铈合金、锡铋合金等镀层。
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3
镀后处理
电镀后处理的目的是使产品清洁和干燥。 用中和法除去镀层中的残酸，同时除去吸附在镀层表面的添 加剂有机薄膜。因为锡是两性金属（溶于也溶于酸），故通过用 碱中和也起到化学抛光作用。 通过清洗（或加超声波清洗）和烘烤，得到清洁和干燥的电 镀产品。 由以上电镀过程三部曲的分析，电镀工序中去溢料（残胶、 毛刺）、除油、去氧化、活化、电镀、中和、漂洗、干燥成为微 电子电镀常规的八个功能工序。
CH3 SO3− | − − − Sn2+ + 4CH3SO3 → CH3SO3 − Sn2+ − CH3SO3 Ag+ + 2CN− → CN− − Ag+ − CN− | CH3 SO3−
2−
[
]
−
络合物对中心金属离子的配位络合作用，降低了金属离子的有效浓度， 控制了金属离子的活度，增加了阴极的极化，为镀层晶格的细化创造了条件， 也就是说络合配位作用控制了金属离子的电化学行为，控制了反应速度和电 结晶过程。
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八、去除塑封体溢料工艺流程
目前常用的有2种方法： 目前常用的有2种方法： 1 浸泡后高压水喷淋去除溢料（两步工序） 浸泡后高压水喷淋去除溢料（两步工序）
工件装料盒（挂上LOT牌） 浸泡6~8%稀硫酸（室温浸泡15-20 分钟，疏松溢料） 三级逆流漂洗 沥水 浸泡SYD712 （110±5℃，30-90分钟，视溢料严重程度而定） 热水 （60℃）三级逆流漂洗 6~8%稀硫酸中和 三级逆流漂洗 吹 去水珠 高压水喷淋去除溢料飞边
阳极溶解消耗的电流 通过镀槽的总电流
×100% ×100%
阴极电流效率： η K = 析出镀层消耗的电流 通过镀槽的总电流
例如：若通过镀槽的电流为100A，其中有90A用来析出镀层，有 10A用来析出了氢气。则阴极的电流效率 90 A ηK = = 90 % 100 A 若通过镀槽的电流为100A, 其中有95A用来溶解金属，有5A用来 析出了氧气。则阳极的电流效率
2 2
水溶液中的羟基氧化成氧气。 阴极反应： ※ 阴极反应： +n
M
+ ne → M
（主反应）
正n价金属离子得到n个电子后还原成金属，成为电镀层。 2H + + 2e → H ↑ （副反应）
2
水溶液中的氢质子得到电子还原成氢气。 在电镀过程中，以上四个反应同时发生。即阳极金属不断失去电子而 氧化成为金属离子溶解在药水中（阳极金属的溶解）；同时阳极上有氧 气析出。阴极（工件）表面金属离子不断得到电子而还原成金属，即成 为电镀层；同时阴极上不断析出氢气。
2
一、什么叫电镀
1，模拟说法：把一种金属通过某种手段和方法包封到另一种金属表面上 模拟说法： 去的过程称为电镀。 2，电镀的硬件说法：实现电镀过程必须有五个硬件，即: 电镀的硬件说法：
（1） 直流电源； （2） 镀槽； （3） 含电镀金属的离子的药水； （4） 阳极（要电镀的金属）和阴极（加工的工件）； （5） 导电棒、电缆、挂架等。把五种硬件组合成电镀电路。开通 电源后就能把电镀金属包封到工件上（阴极上）去，称为电镀。
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如上所言，通过络合物配位的方法和加入添加剂的方法，虽然方法 不同，理论也不同，但都能达到阴极极化的目的。既然用两种不同的理 论和方法都能增加阴极极化，很自然的，我们经常把二者结合起来同时 作用于某种镀液，使起到协同作用，增加阴极极化。所以常规的属离子。 络合剂：用于与金属离子络合配位，提高阴极极化。同时增加药水导电 能力。 添加剂（包括光亮剂）：吸附在工件表面提高阴极极化。有增加药水电 阻的效应。 润湿剂：使工件表面与镀液亲润（它常存在于添加剂中）。 抗氧化剂：防止变价金属氧化（它常存在于添加剂中）。
4.
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七、电镀过程三部曲和电镀工序功能
1. 电镀前处理
电镀前处理的目的是为了使工件表面彻底干净，为电镀作 准备。彻底干净是指工件表面无溢料（残胶、毛刺）、无油污 染、无氧化物、表面是活化的。表面活化是指金属表面的晶格 暴露得很新鲜。 以上的处理都是为了提高镀层与基材的结合力。
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2
电镀： 电镀：微电子器件锡铅合金电镀有四个基本技术指标。
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1.4 1.5
控制或检查各槽位的温度，使符合规范。 控制除油槽、去氧化槽、活化槽、电镀槽、中和槽的 液位高度。这五种功能槽液位应该一致，是同样的高 度。
ηA =
95 A = 95 % 100 A
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五、络合物的配位理论和 添加剂的表面吸附理论应用
电镀药水中不是有了金属离子，一通电就能在工件上析出合格的 金属镀层的。而是要使阴极在一定的极化条件下，才能析出合格的镀 层。 那么什么是阴极的极化呢？金属离子在原始的药水中（没有络合 剂和添加剂的药水）有一个析出电位，当阴极上加上这个析出电位值 时，金属离子就接受电子还原析出金属镀层。但是析出的金属是没有 规律的晶格，是疏松的镀层。 通过加入络合剂或添加剂能使金属子还原析出镀层的电位向负方 向移动的现象称之为阴极的极化现象。例如：原来析出金属镀层的电 位为-1.2伏，加入了络合剂或添加剂以后使析出金属镀层的电位为-1.8 伏。这说明阴极极化了，其极化的值为 - （1.8-1.2）= -0.6伏。阴极极化了，使析出金属镀层相对困难了，需 要消耗比原来较高的电能。
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电解高压水喷淋去除溢料（一步工序） 电解高压水喷淋去除溢料（一步工序）
上料（Loading） 干 下料 电解去溢料 水洗 高压水喷淋 吹干/烘
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九、电镀工艺流程
1 挂镀自动线
上挂具 氧化 电镀 化学/电解除油 2~3级热自来水逆流漂洗 2级纯水逆流漂洗 中和 活化 下挂具 去 2级自来水逆流漂洗 3级自来水逆流漂洗
2级自来水逆流漂洗
2级热纯水逆流漂洗 或（线外）甩干/烘干
（线内）吹干/烘干 检验
（线外）挂具退镀
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高速自动线
上料 水洗 电解去毛刺 预浸 电镀 下料 自来水洗 水洗 钢带退镀 去氧化 水洗 自来水洗 纯 中和 自来水洗 纯水洗 上料
吹干/烘干
吹干/烘干
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十、电镀生产线的技术管理
挂镀自动线（手工线）的技术管理。 1 挂镀自动线（手工线）的技术管理。
※络合剂的配位理论
金属离子在无络合剂的条件时在溶液中是很自由的，加入络合剂后， 络合物能把中心金属离子以配位的方式束缚起来，使金属离子的放电行 为变得不自由，增加了放电的困难，甚至改变了离子的电荷性质，由正 离子转为负离子。
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例如：两个氰根“CN- ”与银离子“ Ag+ ”络合后，由正离子转为负离 子，使它靠近阴极去放电（接受电子）变得比较困难。 又例：四个甲基磺酸与二价的锡离子络合后由正离子转为负离子，增加 了放电的难度，即增加了阴极的极化。
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编辑： 编辑：上海新阳半导体材料有限公司 编制日期：2009-01编制日期：2009-01-20 修正日期：2008-12修正日期：2008-12-25 版本: 版本:第二版 状态： 状态：机密
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目录
什么叫电镀 电镀电路和电极反应 以电镀锡为例用电镀电路 解释电镀过程 电流效率 络合物的配位理论和添加 剂的表面吸附理论应用 微电子电镀技术的特点 电镀过程三部曲和电镀工 序功能 去除塑封体溢料工艺流程 电镀工艺流程 电镀线的技术管理 生产线平时维护要点 赫尔槽试验和赫尔片说明 对某些镀层弊病的描述及 原因 电功设计公式 电镀重要参数的计算公式
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三、以电镀锡为例用电镀电路解释电镀过程
在直流电源的作用下，电流通向阳极，阳极锡板（锡球）不 断失去电子氧化成金属离子扩散到药水中（阳极的溶解过程）， 失去的电子在电源电势的驱动下，向电流反方向运动，通过直流 电源富集到阴极上，锡离子在阴极上 不断得到电子而还原成金属 镀层。 用电化学反应式表示如下： 阳极：
1.1 电镀药水的正向控制。 每个班对电镀药水进行化学分析，主要分析主金属离子 浓度（Sn2+:g/L），酸浓度（H+: g/L ），通过分析及时 调整。 1.2 用赫尔槽试验，对赫尔样片的分析，判断添加剂或光亮 剂的 量，及时调整添加剂或光亮剂。也可用表面张力环 检查添加剂量。 1.3 用比重法或其他化学分析法，控制除油槽、去氧化槽、 活化槽、中和槽的浓度。
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※ 添加剂的表面吸附理论
加入镀液的添加剂、表面活性剂一般是有机物。有机物有两个特性： （1）具有电阻 （2）在工件表面有较大的吸附力。 金属离子要到工件表面（阴极）去放电（接受电子还原），受到吸附在 工件表面有机薄膜的阻挡（添加剂的阻挡）。原本可以还原析出的条件，因 为有了有机膜的阻挡而不能还原。如果要使其还原（接受阴极的电子），就 得增加阴极的电位，使阴极电位变得更负，也就是说有了添加剂的吸附作用， 增加了阴极极化。如果我们把吸附在工件表面的有机膜当作成千上万只电容 器（微观电容），金属离子要在阴极上放电（接受电子还原），就得冲破 （击穿）这些微观电容器，要击穿电容器，必须增加电场能，必须使阴极电 位变得更负，也就是说析出电位向负方向移动。上面说过，析出电位向负方 向移动的现象，就是阴极极化了。