电镀面铜与孔铜关系01
电镀铜配方工艺、盲孔电镀配方工艺及电镀处理技术开发
电镀系列之二：电镀铜工艺及配方技术开发线路板在制作过程中，通孔经过孔金属化后往往要经过电镀铜来加厚孔铜，增强电路的耐候性能。
通常涉及到的镀铜过程包括普通电镀铜以及盲孔填孔。
线路板中使用的电镀铜技术主要还是酸铜，其镀液组成为硫酸、硫酸铜、氯离子、光亮剂（B）、整平剂（L）以及载运剂（C）。
B L C B B C B C B C B B B B L B L C B B C B C B C B B B B L B C L B C L B C LB C L图1、添加剂B、C、L 的作用机理光亮剂（B）：吸附于低电流密度区并提高沉积速率；整平剂（L）：快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积；载运剂（C）：携带光剂进入低电流密度区，提高低电流密度区的沉积速率；三剂一起作用，达到铜面、孔铜一起电镀，产生光亮镀层。
（1）PCB 普通电镀铜禾川化学经过研究，开发出一款适用于PCB 孔电镀铜药水，具有以下特点：（1）镀液容易控制，镀层平整度高；（2）镀层致密性好，不易产生针孔；（3）可快速获得镜面光亮及整平特性；（4）添加剂消耗量稳定，消耗量少；（5）通孔电镀效果好，TP 值大于80%，延展性，热应力等参数符合PCB标准。
图2、PCB电镀铜效果图（2）FPC普通电镀铜禾川化学经过研究，开发出一款适用于FPC孔铜电镀的药水，具有以下特点：（1）镀液容易控制，镀层平整度高；（2）镀层延展性好，耐折度好；（3）可快速获得镜面光亮及整平特性；（4）添加剂消耗量稳定，消耗量少；（5）通孔电镀效果好，TP值大于120%，延展性，热应力等参数符合PCB 标准。
图3、FPC电镀铜效果图（3）盲孔填空电镀填孔电镀添加剂的组成：光亮剂（B又称加速剂），其作用减小极化，促进铜的沉积、细化晶粒；载运剂（C又称抑制剂），增加阴极极化，降低表面张力，协助光亮剂作用；整平剂（L），抑制高电流密度区域铜的沉积。
微盲孔孔底和孔内沉积速率的差异主要来源于添加剂在孔内不同位置吸附分布，其分布形成过程如下：a、由于整平剂带正电，最易吸附在孔口电位最负的位置，并且其扩散速率较慢因此在孔底位置整平剂浓度较低；b、加速剂最易在低电流密度区域富集，并且其扩散速率快，因此，孔底加速剂浓度较高；c、在孔口电位最负，同时对流最强烈，整平剂将逐渐替代抑制剂加强对孔口的抑制，最终使得微孔底部的铜沉积速率大于表面沉积速率，从而达到填孔的效果。
镀铜工艺流程说明
锰离子是重金属离子，它旳存在会引起“钯中毒”，使钯离子或原子失去活化活 性，从而造成孔金属化旳失败。 所以，化学沉铜前必须清除锰旳存在。 在酸性介质中： 3MnO42-+4H+ = 2MnO4-+MnO2(↓)+2H2O 2MnO4- +5C2O42-+16H+ = 2Mn2++10CO2(↑)+8H2O C2O42-+MnO2+4H+ = Mn2++2CO2 (↑) +2H2O
Cu2+
・以Pd为媒介在基板銅表面和孔内进行还原反应，进行化学镀铜
Beijing
化学镀铜
基本构成
基板旳孔壁上形成Pd旳活化中心，这是化学沉 铜旳先决条件
(1) CuSO4 ・5H2O 主要反应物
(2) HCHO
主要反应物
(3) NaOH
氧化还原速度旳控制
络合剂 EDTA： 乙二胺四醋酸 罗谢尔盐 ：酒石酸钾钠
PNP2#线
电镀铜工程
Cleaner 酸浸渍 电镀铜
化学铜后
电镀铜后
Beijing 溶胀
目旳：溶胀环氧树脂，使其软化，为高锰酸钾去钻污作准备。
药液：溶胀液、NaOH
反应：
环氧树脂是高聚形化合物，具有优良旳耐蚀性。 其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解。 根据“相同相溶”旳经验规律，醚类有机物一般极性较弱，且有与环氧树脂有相同旳分子构造（R-O-R‘ ），所以对环氧树脂有一定旳溶解性。 因为醚能与水发生氢键缔合，所以在水中有一定旳溶解性。 所以，常用水溶性旳醚类有机物作为去钻污旳溶胀剂。
1、清除铜表面有机薄膜。假如不加 以处理，这层薄膜将使铜表面在活 化溶液中吸附大量旳钯离子，造成 钯离子旳大量挥霍； 2、因为薄膜旳存在，将降低基体铜 层与化学镀铜层旳结合力。经粗化 处理后，基体铜层形成微观粗糙表 面，增长结合力。 主要反应： Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4
PCB孔金属化与电镀
PCB孔金属化与电镀讲座提纲1孔金属化孔金属化是指在PCB生产中使孔导通而达到层间互连的重要课题和关键工种（序）。
孔是PCB在制板经钻孔（机械或激光等方法）而形成的，而孔金属化主要是把孔壁非导体部分形成导电层。
1.1 孔的结构与质量⑴孔的结构。
经钻孔过的孔壁是由环状的铜层截面和介质材料（一般为树脂和玻纤布等组成）层截面组成的。
铜环截面有着厚度的差别。
介质层截面有着树脂类型差别和玻纤布结构不同。
⑵孔的质量。
孔的质量是指孔壁的质量，主要是指孔壁的粗糙度和污染（钻污）程度。
①孔壁粗糙度。
主要是由钻头（嘴）质量和钻孔参数来决定的。
孔壁粗糙度要求将随着孔径减小而缩小，一般为孔径的10%左右。
实际上，由于孔的减小，孔壁粗糙度要求由过去40∽50µm减小到≤20µm，以保证导通的可靠性。
的树脂）②孔壁污染程度。
当钻头高速旋转时，由于发热引起树脂（特别是低Tg融（熔）化或焦化，从而在孔壁上形成一层薄的介质材料，不仅影响孔金属化进行，而且影响导通孔的可靠性。
1.2 去钻污方法从去钻污发展过程来看，有以下几种方法。
⑴浓硫酸去钻污方法。
利用浓硫酸的强氧化性来清除去孔壁上的树脂污染。
浓硫酸去钻污有效浓度为92∽98%之间，实际上，低于95%浓度的浓硫酸去钻污速度（率）太低，时间太长，因而大多采用≥95%浓度的浓硫酸去钻污。
由于浓硫酸极易吸收空气中的水分而使浓硫酸浓度迅速下降和波动，难以保证去钻污质量，因而也难以实现自动化生产。
同时，由于浓硫酸的粘度大，均匀性处理效果差，而细小孔去钻污根本无法实现。
加上浓硫酸有强烈的腐蚀性，特别要注意劳动保护与条件。
⑵铬酸去钻污方法。
利用铬酸的强氧化性清除孔壁上的树脂钻污。
此法优于浓硫酸，可自动化生产。
但铬酸污染性大，较难于处理。
同时，经铬酸处理的树脂表面光滑，结合力不强。
⑶高锰酸钾处理方法。
利用高锰酸钾的强氧化性而除去污染的树脂。
其加工步骤如下。
①溶胀（swelling）。
一种印制电路板密集孔电镀能力的评估方法
一种印制电路板密集孔电镀能力的评估方法摘要 PCB业界常用的深镀能力（TP）计算方法是孔壁6点的平均镀铜厚度与板两面孔口周围的平均镀铜厚度的比值。
该方法通常适用于钻孔密度比较低的电路板，但是对于钻孔密度较高而且厚径比较高(AR>6:1)的电路板，这种计算方法不能反映电镀液的真实能力，生产中会出现密集孔内的镀铜厚度不满足客户要求的问题。
本文结合电镀理论和生产实践验证，提出一种新的电路板密集孔的电镀能力评估方法，即CPD概念，计算方法是密集孔内的6点平均镀铜厚镀与板两面无孔区平均镀铜厚度的比值，该比值越大，表面药水对密集孔的电镀性能越好。
该方法应用于生产，能更准确地制定电镀参数和评估电镀添加剂的性能。
关键词深镀能力，密集孔电镀能力，电路板，电镀添加剂，CPD，CPI1.引言深镀能力（TP）是评价一种电镀液性能优劣程度的重要指标之一[1]，业界常用的计算方法是孔壁6点的平均镀铜厚度与板两面孔口周围的平均镀铜厚度的比值（图-1）。
该方法通常适用于钻孔密度比较低（孔数<10个/每平方厘米）的电路板，但是对于钻孔密度较高（孔数≥10个/每平方厘米）而且厚径比较高(AR>6:1)的电路板，这种计算方法不能反映药水真实的电镀能力，生产中会出现以下两个问题：第一，生产时按照常规方法测定的TP值来设定电镀参数，往往会导致密集孔内的镀铜厚度不能满足客户要求；第二，为了使密集孔的铜厚满足客户要求，加大电流密度或延长电镀时间，导致板面镀铜偏厚而造成蚀刻困难，同时也浪费了电镀和蚀刻的物料成本。
本文结合电镀理论和长期的电镀生产实践，提出电路板密集孔电镀能力概念和计算方法，能更准确地评价电镀液的性能和制定电镀参数。
2.2理论电镀铜厚铜的电化当量为1.1854，假设电流效率E为99%, 每平方厘米基板表面理论电镀铜厚（单面）计算如下：THK1= 1.1854*A*T*E*100/(S*60*929*8.93) (um)= A*T*E/42.1 (um)= A*T/41.7 (um)2.3密集孔铜厚计算公式2.3.1 根据法拉第定律，1安培每小时（1AH）可电镀出1.1854克铜，由此可计算出每平方厘米电镀面积上的电镀铜重量(双面)：W = A/ ft2 *T*E/60 *1.1854g*2*1 cm2= 2.371ATE/(60*929) (g) (1 ft2=929 cm2)假设密集孔的深镀能力为100%，即孔壁铜厚与表面镀铜厚度一致，则实际电镀面积上(包括密集孔区域的表面和所有孔壁)的电镀铜厚计算如下：THK2 = W/(8.93g/ cm3*S)= 2.371A*T*E*10^6/(S*60*929*8.93) (um)= 2.3735A*T*E/[100+πrd(h-r)] (um)从以上计算公式可以看出，密集孔内的镀铜厚度与孔径、钻孔密度、板厚与孔径的差值有关。
图形电镀工艺教材
图形电镀工艺教材图形电镀工艺教材一. 图形电镀简介：在平板电镀后，板件经过干膜曝光显影后需要经过图形电镀。
图形电镀的目的在于加大线路和孔内铜厚（主要是孔铜厚度），确保其导电性能和其他物理性能。
根据不同客户不同板件的性能要求，一般孔壁铜厚在0.8mil-1.2mil之间（平板层+图电层），由板件特性决定其平板层和图电层的分配。
一般来说，平板电镀层仅保证可以保护稀薄的沉铜层即可，一般在0.3mil-0.4mil左右，特殊铜厚要求和线路分布不均除外，图形层则保证在0.4-0.6mil，在保证总铜厚的基础上，如果图形分布均匀，比较厚的图形层可以节省铜球耗用和蚀刻成本，提高蚀刻速度，降低蚀刻难度。
反之，如果线宽要求不严，而图形分布不均线路孤立，则可以提高平板层厚度，降低图形电镀层厚度。
图形电镀后是蚀刻流程。
二. 图形电镀基本流程：板件经过贴膜曝光显影后形成一定的线路，图形电镀就是针对干膜没有覆盖的铜面进行选择性加厚。
图形主要流程如下（水洗视条件不同，为一道至两道）：进板—除油—水洗—微蚀—水洗—酸浸（硫酸）—电镀铜—水洗—酸浸（氟硼酸）—电镀（铅）锡—水洗—出板—退镀（蚀夹具）—水洗—进板1 .除油：电镀除油流程为酸性除油，主要是除去铜面表面的污物。
因板件经过干膜流程后，不可避免地会在板面带上手印、灰尘、油污等，为使板面洁净，保证平板铜层和图形铜层的层间结合力，必须在电镀前加上清洁板面的流程。
采用酸性环境除油效果比碱性除油差，但避免了碱性物质对有机干膜的攻击，主要成分为硫酸和供应商提供的电镀配套药水（安美特—FR，B图电\\C图电\\脉冲线；罗门哈斯—LP200，B（II）线；成分均为酸性表面活性剂）。
酸性除油剂的浓度测定是通过测定计算浓硫酸（98%）浓度来相对估算（无法直接测定，而配缸和消耗都是1：1比例），因此在换缸和补充的时候要保证两者要等量添加，以保证测定浓度和实际浓度的一致性。
2. 微蚀：除油的微蚀流程主要作用为去除表面和孔内的氧化层，并将铜层咬蚀出微观上粗糙的界面，以进一步提高图形电镀层和平板层的结合力。
通孔镀铜技术详解
通孔镀铜技术详解通孔镀铜技术详解在印制电路板制造技术中，虽关键的就是化深沉铜工序。
它主要的作用就是使双面和多层印制电路板的非金属孔，通过氧化还原反应在孔壁上沉积一层均匀的导电层，再经过电镀加厚镀铜，达到回路的目的．要达到此目的就必须选择性能稳定、可靠的化学沉铜液和制定正确的、可行的和有效的工艺程序。
一．工艺程序要点：1．沉铜前的处理；2.活化处理；3．化学沉铜。
二．沉铜前的处理：1．去毛刺：沉铜前基板经过钻孔工序，此工序虽容易产生毛刺，它是造成劣质孔金属化的最重要的隐患。
必须采用去毛刺工艺方法加以解决。
通常采用机械方式，使孔边和内孔壁无倒刺或堵孔的现象产生．2．除油污：⊙油污的来源：钻头由于手接触造成油污、取基板时的手印及其它。
⊙油污的种类：动植物油脂、矿物等。
前者属于皂化油类；后者属于非皂化油类。
⊙油脂的特性：动植物油类属于皂化油类主要成分高级脂肪酸，它与碱起作用反应生成能溶于水的脂肪酸盐和甘油；矿物油脂化学结构主要是石腊烃类，烯属烃及环烷属烃类和氯化物的混合物，不溶于水也不与碱起反应。
⊙除油处理方法的选择依据：根据油的性质、根据油沾污的程度。
⊙方法：采用有机溶剂和化学及电化学碱性除油。
⊙作用与原理：□可皂化性油类与碱液发生化学反应生成易溶于水的脂肪酸盐和甘油。
反应式如下：(C17H35COO)3十3NAOH3C17H35COON a+C2H5(OH)2□非皂化油类：主要靠表面活性剂如OP乳化剂、十二烷基磺酸钠、硅酸钠等。
这些物质结构中有两种基团，一种是憎水性的；一种是亲水性．首先乳化剂吸附在油与水的分界面上，以憎水基团与基体表面上的油污产生亲和作用，而亲水基团指向去油液，水是非常强的极性分子，致使油污与基体表面引力减少，借者去油液的对流、搅拌，油污离开基体表面，实现了去油的最终目的。
3.粗化处理：⊙粗化的目的：主要保证金属镀层与基体之间良好的结合强度。
⊙粗化的原理：使基体的表面产生微凹型坑，以增大其表面接触面积，与沉铜层形成机械钮扣结合，获得较高的结合强度。
PCB成品铜厚和孔铜的由来
PCB成品铜厚和孔铜的由来前不久，某客户⾃⾏设计和制造的⼀款⼩批量的PCB,在我司的PCBA⼯⼚贴装，贴装过程很顺利，但是在成品测试时，发现有45%的不良，不是没有信号就是就是信号失真。
经过多天排查，最终发现不良的原因是因为在PCB制作时，过孔孔铜厚度不均匀，PCB过孔局部孔铜过薄，导致在回流焊接时，因为受热冲击的影响，过孔孔铜断裂，造成开路出现失效的不良。
过孔局部铜厚过薄和过孔开路是PCB 制造⾏业共同⾯临的重⼤技术课题之⼀，以往对过孔开路的讨论与研究⽂章多局限在PCB 制板时板材的选⽤,因板材的CTE热膨胀系数较⼤，在后期装配冷热冲击导致孔铜开裂等失效案例的分析，⽽没有从PCB 本⾝加⼯，孔铜电镀⽅⾯去分析解决问题。
本⽂从PCB的电镀⽅⾯去分析过孔局部铜薄起因，告诉⼤家怎样从电镀⽅⾯避免因过孔铜薄⽽出现开路导致PCB失效。
客供OK及不良图⽚：⼀般⽽⾔，传统电路板的孔铜厚度⼤多数都要求在0.8-1mil之间。
⾄于某些⾼密度电路板，⽐如HDI，因为盲孔不易电镀同时为了细线制作的问题，会适度的降低对孔铜厚度的要求，因此也有最低成品孔铜厚度0.4mil以上的规格出现。
但是也有⼀些特殊的例⼦，例如：系统⽤的⼤型电路板，因为必须应付特殊的组装以及长时间使⽤的可靠性保证，因此要求孔内铜厚度⾼于0.8mil以上或更⾼。
IPC-6012⾥⾯对孔铜厚度是有明确的等级划分，因此需要什么样的孔铜规格，根据产品的需要，最终还是由客户指定的。
IPC对产品等级通⽤的定义：我们还回到我们⽂章的开头案例部分，怎么会出现孔铜开裂的失效情况呢，⾸先我们先要了解PCB的制作流程下图为常规PCB通⽤流程图：从上两个图中我们可以清楚看到，我们的PCB完成铜厚是由PCB的基铜厚度加上板电和图电最终厚度，也就是说完成铜厚⼤于PCB的基铜，⽽我们的PCB全部孔铜厚度，是在两流程中电镀完成，即全板电镀孔铜的厚度和图形电镀的铜厚度。
我们常规成品1OZ成品铜厚，孔铜按IPC⼆级标准，我们通常⼀铜（全板电镀）的厚度为5-7um,⼆铜（图形电镀）厚度为13-15um，所以我们的孔铜厚度在18-22um之间，加上蚀刻和其它原因导致的损耗，我们的最终孔铜就在20UM左右。
PTH与电镀铜知识讲座
PTH与电镀铜知识讲座大家好！今天我给大家带来的是关于PTH和电镀铜的知识讲座。
PTH是印刷电路板（Printed Circuit Board, PCB）制作过程中常用的一种技术，而电镀铜是在这个过程中必不可少的一个步骤。
首先，让我们来了解一下PTH的概念。
PTH，即通孔贴装（Plated Through Hole），是电路板上的一种特殊孔洞。
它是在两层电路板之间打孔，然后通过电镀的方式使得两层电路板之间形成电气连接。
PTH的存在为电路的信号传输和组件的安装提供了基础。
接下来，我们来具体了解一下电镀铜的过程。
电镀铜是将铜沉积在PTH孔洞的内壁和PCB表面上的一种技术。
这一过程经过以下几个关键步骤：1. 清洗：在进行电镀之前，需要对PCB进行清洗，去除表面的污垢和油脂，以确保铜层能够牢固地粘附在PCB上。
2. 化学镀膜：接下来将PCB浸泡在含有铜离子的化学溶液中，通过化学反应使得铜离子还原成固态的铜层，覆盖在PCB的表面和PTH孔洞内壁。
3. 电镀：将镀有化学铜的PCB放入电镀槽中，通过电流将铜与化学铜层进行化学反应，使得铜层变得更加均匀和致密。
电镀的时间和电流的大小会影响铜层的厚度和质量。
4. 清洗：最后一步是将电镀完的PCB进行清洗，去除残留的化学物质，以免影响下一步工序的进行。
通过以上的步骤，我们可以得到一块具有高质量电镀铜层的PCB。
PTH和电镀铜的应用广泛，能够满足电子产品对于高速传输、高可靠性和高密度组装的要求。
值得注意的是，在进行PTH和电镀铜的过程中，我们需要严格控制各个参数，比如温度、时间和电流等，以确保得到稳定和一致的产品质量。
同时，在选择电镀铜技术时，我们还需要考虑电流密度、铜层厚度等因素，以满足不同的需求。
总结一下，PTH和电镀铜是电路板制作过程中不可或缺的一部分，它们能够实现电气连接和高密度组装。
通过了解和掌握这些知识，我们能够更好地理解并应用于实际的PCB制作过程中。
谢谢大家的聆听！希望这次的讲座对大家有所帮助。