电镀铜讲义
电镀铜原理
电镀铜原理
电镀铜原理是利用电化学原理，在铜质基材上通过电解方法沉积一层薄而均匀的铜层。
具体的步骤如下：
1. 准备工作：准备一块纯铜质的阳极和需要镀铜的物体作为阴极。
将两者分别连接到正负极，放置在含有铜离子的电解液中。
2. 铜离子在电解液中：电解液通常是含有铜盐的溶液，如铜硫酸或铜氯化物。
当电流通过电解液时，铜盐分解成铜离子和阴离子。
3. 阴极反应：阴极上的铜离子通过电化学还原反应被还原成纯铜，并沉积在阴极表面。
反应方程式为：Cu2+ + 2e- → Cu。
4. 阳极反应：阳极上同时发生氧化反应，阴离子被氧化成气体（如氧或氯气）。
反应方程式为：2Cl- - 2e- → Cl2 + 2e-。
5. 镀铜过程：经过一定时间的运行，阴极表面积累的铜层逐渐增厚，直到达到所需的厚度。
如果需要更厚的铜层，可以延长电解时间。
6. 电流密度控制：在电镀过程中，控制电流密度非常重要。
适当的电流密度可以确保铜层的均匀和牢固性。
过高的电流密度可能导致铜层不均匀，过低的电流密度可能导致铜层松散容易脱落。
通过以上步骤，就可以在物体表面成功实现电镀铜，使其具备铜的外观和性质。
电镀基础知识讲座
电镀基础知识讲座(五)电镀的分类有很多，主要是根据镀层种类或者根据获得的镀层性能和作用来分。
表1-1是根据获得的镀层为单金属或者合金镀层来分类的，也就是常说的单金属电镀和合金电镀。
表1-1 常用单金属和合金电镀的种类单金属电镀二元合金电镀三元合金电镀四元合金电镀Zn，Cd，Cu，Ni，Cr，Sn，Au，Ag，Pb，Fe，Pd，Pt，Co，Mn，Rh，In，Re，Ru，Sb，Bi等Cu-Zn，Cu-Sn，Cu-Cd，Sn-Ni，Sn-Zn，Sn-Co，Sn-Cd，Sn-Bi，Au-Cu，Au-Ag，Au-Co，Au-Ni，Au-Sb，Ag-Sb，Ag-Cd，Ag-Zn，Ag-Pb，Ag-Cu，Ag-Sn，Ag-Pd，Ag-Pt，Zn-Ni，Zn-Fe，Zn-Sn，Zn-Co，Cd-Ti，Pb-Sn，Ni-Co，Ni-W，Ni-Fe，Ni-P，Ni-Mo，Ni-Cu，Cr-Ni，Cr-Mo，Cr-Fe，Pd-Ni，Pd-Pt，Co-Fe，In-Pb，Re-Fe，Re-Co等Cu-Zn-Sn，Cu-Sn-Ni，Ni-W-B，Ni-W-P，Ni-Co-Fe，Ni-Co-Cu，Cr-Fe-Ni，Sn-Ce-Sb，Sn-Ni-Cu，Sn-Co-Zn，Au-Pd-Cu，Ag-Pt-Pd，Zn-Ni-Fe等Cu-Sn-In-Ni，Co-Ni-Re-P，Au-Pd-Cu-Ni等另外还可以根据获得的镀层功能性来分：防护性镀层、装饰性镀层、耐磨、减摩性镀层，以及抗高温氧化、耐热、电性能、磁性能、光学性能、半导体性能、超导性能、杀菌性能等镀层。
也就是除了在传统的装饰、防护方面的应用外，目前的电镀技术主要是制备一些新型的功能性镀层，如目前大量应用于IT产业的印制板电镀层、磁记录介质膜层等。
还有就是根据金属电镀层的实际状态（如叠层、功能作用等）来划分一些镀层的类型（见图1-1）。
单金属镀层合金镀层复合镀层缎面镍镀层沙面镍镀层装饰镀银层装饰镀铬层图1-1 常见镀层的分类电镀基本概念电镀技术又称为电沉积，是在材料表面获得金属镀层的主要方法之一。
电镀铜工艺流程及原理
电镀铜工艺流程及原理下载温馨提示：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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电镀铜工艺原理
电镀铜工艺原理
电镀铜是一种常见的金属表面处理工艺，其主要原理是通过电解作用，在金属表面镀上一层均匀的铜膜，提高金属的质量和美观度。
在电镀铜的过程中，常用的电解液是含有铜离子的溶液。
在电极槽中，放置有被镀件作为阴极，以及被称为“铜源”的铜板或铜丝作为阳极。
在通电的情况下，铜离子从铜源中溶解出来，由电解液向阴极移动，并在阴极表面沉积下来，形成一层均匀的铜镀层。
电镀铜的质量和均匀性与电流密度、电解液浓度、温度、PH值等多个因素相关。
因此，在进行电镀铜之前，需要对电镀工艺参数进行仔细地调节和控制，以确保铜镀层的厚度和均匀性符合要求。
除了提高金属表面的美观度，电镀铜还具有很好的耐腐蚀性和导电性。
这使得电镀铜广泛应用于电子、电器、机械等行业中，尤其是在制造电子电路板、连接器、导电线路等方面发挥着重要作用。
然而电镀铜也存在一定的安全问题，如电镀液中含有有毒物质，通电时也需注意安全。
另外，电镀铜工艺也需要严格遵守环保法规，否则会对环境造成严重的污染。
综上所述，电镀铜是一种重要的金属表面处理工艺，其工艺参数调节、安全措施以及环保要求都是需要重视的。
只有加强对电镀铜工艺的研究和掌握，才能更好地发挥其作用，并在实践中不断完善和创新。
PCB电镀铜原理简介电镀工艺
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
酸性电镀铜基本资料
酸性镀铜溶液的常见故障及处理方法氯离子含量高会影响酸性亮铜层质量酸性光亮镀铜溶液中含有适量的氯离子(30～90mg／L)能提高陵层的光亮度和平整性，还能降低镀层应力。
但不可过多，否那么镀层失去光泽，光亮度下降，光亮范围狭窄，镀层还会产生树枝状的条皎，阳极发生钝化，电压明显上升，电流升不上去。
为防止过多的氯离子进入镀液，配制溶液用水必须用去离子水，瓯然配方中有少量的氯离子要求，但也无需单独参加，因为配制材料即会有少量氯离子存在，根本能满足要求。
假设溶液中有过高的氯离子存在，可参加计算量的氧化亚铜予以群决。
某厂新配制的1000L酸性亮铜溶液，使用的材料除去离子水之阶，所有材料都是试剂级的，配成试镀时发现镀出样板平整性很差，也不太光亮，还见有条纹。
根据试样情况，经多方检查，无论是配制过程，还是使用材料均．无可疑之处，最后考虑到可能与氯离子含量有关。
估计氯离字含量过高的可能性不大，因为使用的材料都是试剂级的，于是吸出5L溶液，先在此小槽中镀出样板，然后参加250mg氯化钠(当时无试剂级的盐酸)约含30mg／L氯离子，然后在同样工艺条件下再镀样板，结果外表质量明显不一样。
由此可见，但凡用试剂级材料配制的光亮酸性镀铜溶液，假设试镀结果质量不够理想的，有可能是氯离子浓度太低，但补充时还是先做小试为好，以免因其他原因而参加过高氯离子后引出麻烦。
用水不当引起酸性镀铜层的质量故障由水质不符合酸性光亮镀铜工艺要求而引起镀层质量或溶液遭到污染的例子很多，在此仅举一例。
某乡办电镀厂发生一起光亮酸性镀铜的槽端电压升高、电流升不上去，继续升高电压时电流虽暂时能上去，但不久又回落下来，镀层光亮区狭窄，补充光亮剂也无济于事。
阳极上还蒙有一层灰白色的膜等质量故障。
上述现象与溶液被氯离子污染引起的相似。
据查是用水不洁所故。
原来该厂地处偏僻，靠用井水，且井水由于电镀废水未能正规治理，就地排放而被污染，长期用此井水清洗工件又难免被带入镀槽，因而出现上述质量故障，由此可见电镀用水对镀层质量影响很大。
二次铜蚀刻讲义
三.操作条件及工艺参数: CuSO4.5H2O:60--90g/l H2SO4 :180--225g/l Cl- :30--80PPM 光泽剂:0.3%--1% 阳极磷铜块:含P0.004%--0.0065% 阴极电流密度:25ASF左右
四.槽液维护及注意事项: 1.正常生产时,每周必须添加阳极铜块并做 弱电解. 2.每班必须对阴,阳极杆进行擦拭,保证阴, 阳极杆之清洁. 3.槽液成份严格按化验单添加. 4.每月必须进行一次小过滤,每年进行一次 大过滤. 5.不生产时应将槽子盖好,避免槽液被污染. 五.主要问题点: 烧焦,发红,梯镀(花斑),氧化.
13.化学铜:
作用:在线路板表面及孔内沉积一层均匀之铜层, 以保证电镀时能导电. 条件及工艺参数: 化学铜A:10% 化学铜B:10% 搅拌 :打气 T :20--27℃ TIME :12--18 分钟 化学铜在沉积时,Pd原子起催化作用,Cu2+→Cu, Cu自身取代Pd原子,起催化作用,促使反应进行 下去.CO2是一种镇定剂,为保证槽液之稳定必须 连续打气.
5.预中和:
作用:清除板面及孔内的KMnO4和MnO2,中和板面 及孔内NaOH,以防污染后工序. 条件及工艺参数: H2SO4: 3%--5% H2O2: 1.5%--2.5% T : 常温 TIME: 5--15 sec 要点:因H2SO4,H2O2混和溶液对铜层浸蚀现象 十分严重,• 须严格控制溶液之浸泡时间. 必
14.水洗:
在PTH全流程中水洗起着十分重要 的作用,为保证水洗充分,• 厂采用二级逆 本 流水洗,以保证水洗干净避免污染下一工 序,在整个制程中,• 于清洗的工序还加装 难 打气管,以确保水洗彻底.另外:浓度,温度, 时间及充分水洗的严格控制,是保证产品 品质的重要因素.
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在导电基材表面的工艺。
而电镀镀铜作为一种重要的金属表面处理方法，被广泛应用于电子、通讯、汽车、家电等领域。
本文将介绍电镀镀铜的原理及其在工业生产中的应用。
首先，电镀镀铜的原理是利用电解质溶液中的铜离子在电场作用下，沉积到工件表面形成一层致密、均匀的铜层。
通常情况下，电镀液中的主要成分包括硫酸铜、硫酸、氯化物等。
在电镀过程中，阳极通常采用铜板或铜棒，而阴极则是待处理的工件。
当施加电压后，阳极上的铜会溶解成铜离子，并在阴极上沉积形成一层均匀的铜层。
其次，电镀镀铜的原理还涉及到电化学反应。
在电解质溶液中，硫酸铜分解成铜离子和硫酸根离子。
当施加电压后，铜离子会向阴极迁移，而硫酸根离子则向阳极迁移。
在阴极表面，铜离子接受电子，还原成固态的金属铜，从而形成一层均匀的铜层。
而在阳极表面，硫酸根离子接受电子，氧化成二氧化硫释放出氧气。
此外，电镀镀铜的原理还与电镀工艺参数密切相关。
电镀工艺参数包括电镀液的成分、温度、PH值、电流密度等。
其中，电流密度是影响电镀速度和镀层质量的重要参数。
适当的电流密度可以保证镀层均匀、致密，而过高或过低的电流密度则会导致镀层粗糙、孔洞、气孔等缺陷。
因此，在实际生产中，需要根据工件的材质、形状和要求，合理选择电镀工艺参数，以获得理想的镀层质量。
最后，电镀镀铜在工业生产中有着广泛的应用。
在电子领域，电路板上的导线、焊盘、插孔等通常需要进行电镀镀铜，以提高导电性和耐腐蚀性。
在通讯领域，手机、电脑等设备的金属外壳也常常采用电镀镀铜工艺，以增加外观质感和防腐蚀性能。
在汽车和家电领域，各种金属零部件也经常进行电镀镀铜处理，以提高表面硬度和耐磨性。
综上所述，电镀镀铜是一种重要的金属表面处理方法，其原理涉及电化学反应和电镀工艺参数的影响。
在工业生产中，电镀镀铜广泛应用于电子、通讯、汽车、家电等领域，为产品的性能和外观提供了重要保障。
希望本文能够帮助读者更好地理解电镀镀铜的原理及应用。
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a. CuSO4：主盐，提供Cu2+；浓度太低，高电流 区易烧焦；浓度太高，镀液分散能力会降低；
b. H2SO4：导电作用，使阳极正常溶解；浓度太 低，溶液导电性差，镀液分散能力差；浓度太高，降 低Cu2+的迁移率，电流效率反而下降，并对镀层的延 伸不利；
C、Cl
◇. 提高光亮度和整平性；CL－太低，镀层出现 台阶状的粗糙镀层，易出现针孔和烧焦；浓度太高
2.温度
控制在20-300C；温度升高，电极反应速 率加快，允许电流密度提高，镀层沉积速率加 快，但会加速添加剂分解，增加添加剂消耗， 镀层结晶粗糙，亮度降低。温度过低，烧板。
3.铜阳极
⑴在光亮酸性镀铜液中，需采用含磷量0.040.08%的磷铜球作阳极，溶解时表面生成一层 棕黑色的Cu3P，可以阻止产生金属粉和一价铜。 ⑵为甚么使用含磷铜阳极？因为不含磷的铜阳 极在镀液中溶解速度快，其阳极电流效率〉 100%，导致镀液中铜离子积累，又由于溶解 速度快，导致大量Cu+进入溶液，从而形成
铜离子于溶液中可能之错合物
铜离子与抑制剂形成错合离子(complexion)
c: 抑制剂（carrier）
（3）整平剂
成份：本剂常见者为聚胺类（Polyamines),在 酸液中带有很强的正电性（比Carrier更强），容 易在被镀表面负电镀较强处（如凸起处、板角板边 或孔上转角之高电流处），会与带正电的Cu＋＋形 成有我无你的竞争局面，在高电流处不利于铜厚的 增长，而有利于整平。
d.有机添加剂（又称有机助剂）成份及用：
（1）光泽剂（Brightener)
成份 含硫之有机物，最常见者“硫酸丙硫 醇”(MPSA),或其他含双硫者。
作用 此剂会在氯离子协助下产生一种“去 极化” （极化：电极附近发生电化学反应而增加溶液 中之电阻。）或压低“过电位”(Overpotential or Overvotage)的动作，因而会出现加速镀铜的 效应，故又称加速剂(Accelerator)。由于可使镀 层外表变得平滑而反光，故此剂就顺理成章叫光 亮剂。 （参考下图）
5.电流密度
a.工件单位面积上所通过的电流叫电流密度。
b.当镀液组成、添加剂、温度、搅拌等因素 一定时，镀液所允许的电流密度范围也就一定了， 提高电流密度，可以提高镀层沉积速度，因此在保 证镀液质量的前提下，尽量使用较高的电流密度， 一般操作时平均电流密度1.5—3/Adm2 。
6.过滤 PP滤芯5—10UM过滤精度，流量2—5次循环/时。
据以上特点，PCB电镀铜绝大多数都采用酸性 硫酸铜体系。
七、电镀铜常见问题与解决方案
问 可能原因 题
解决方案
1.CL-浓度不
1.分析并补加至
足；
工艺范围
板 2.电Cu槽打气 （50ppm）；
面 毛
较弱；
3.催化后两道 水洗量不足且较
2.调整打气量， 满足Cu槽需要；
3.更换并清洗催
刺 脏；
化后两道水洗，并
③碳膜法（又称黑孔法）
以精细的炭黑或石墨微粒(1-3μm)形成悬胶 体（悬浮液），并浸涂于孔壁等形成导电碳膜。
四、镀液成分及作用
1. 铜的特性 : 元素符号Cu，原子量63.5，密度 8.89克/立方厘米，电化当量1.186克/安时；
2. 镀液组成: CuSO4、 H2SO4、 Cl-和添加剂；
很多铜粉浮于液中，或形成Cu2O，使镀层粗糙， 产生结瘤，同时阳极泥也增多。(参考下图）
a.表面形成均匀、细密的阳极膜（成份：CuCl 、 Cu3P)
b.表面阳极膜形成不理想
4.阴极膜
电镀进行时愈接近阴极被镀物表面时，其 金属表面离子浓度愈低，现以其浓度下降1% 处到被镀物表面为止的一薄层液膜称之为“阴 极膜”，薄层中，由于金属离子渐少且发生氢 气以致电阻增加，导电不良阻碍金属之顺利登 陆。且此膜也因镀体之外形起伏而有不同，外 形突起峰处膜层较薄，故远处之高浓度离子容 易补充，使该处优先被镀上，而所谓之高电流 密度区；反之低谷处自然不容易镀上。
水源十分脏；
2.检查市水或纯水
层
3.脱脂、催化、 水源，并联系工务改
化铜等药液杂质粒 进水源质量，检查更
突 子较多，污染药液； 换过滤泵(桶)滤芯；
起 4.飞巴上CuSO4 结晶不及时清洗，
3.清洗(更换)脱脂、 催化、化铜等药液滤
污染各药水槽； 芯；
问 可能原因 题
解决方案 备注(图片)
1.水洗槽水源不
铜离子于溶液中可能之错合物
铜离子与光泽剂形成错合离子(complexion)
B:光泽剂（Brightener）
（2）载运剂(Carrier)
成份 此剂有机物多为聚醚（Polyther)， 此剂可协助光泽剂前往阴极凹陷各分布，故称为载 运剂，但必需在氯离子地协助下才能发挥作用。
作用 由于会协助光剂剂往镀面的各处分布， 故称为载运剂。此剂在槽中液反应中会呈现“增极 化”或增加“过电位”的作用，对镀铜沉积会产生 “减速”的现象，此剂还具有降低液表面张力的作 用，或增加湿润的效果，于是又称为润湿剂 （Wetting Agent or Wetter）。
电 镀 铜 讲义
电镀定 义
利用电解的方法使金属或合金沉积在工 件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的 金属层的过程叫电镀。
一、电 镀 原 理
参考图
法拉第定律
A.法拉第第一定律：在镀液进行电镀（电解）时阴 极上所“附积”的金属重量（或阳极所溶解者）与所通 过的电量成正比。
B.法拉第第二定律：在不同镀液中以相同电量进行 电镀时，其各自“附积”出来的金属重量与其化学当量 成正比。
③有利于蚀刻精细导线，可提高有特性阻抗控制的 PCB生产合格率。
狗 骨 状 镀 铜
理 想 镀 铜 层
层
理想的电镀盲孔
（2）直接电镀
a.定义：直接电镀又称直接金属化 （Direct metallizationsystem,Dms), 主要是避开化学镀铜工艺而直接电镀。
b.优点：①取消甲醛，改善了操作环境， 使操作人员的健康得到了改善。危害生态环 境的化学物质，EDTA等不再在配方中使用。
作用：此剂与Cu＋＋一样带有很强的正电性，很 容易被吸附在被镀件表面电流密度较高处（即负电 级性较强处）。并与铜离子出现竞争的场面，使得 铜离子在高电流处不易落脚，但又不致影响低电流 区的镀铜，使得原本起伏不平的表面变得更为平坦， 因而称为Leveller。
铜离子于溶液中可能之错合物
铜离子与水形成水合离子（Hydratedion）
(1)脉冲电镀
a.所谓脉冲电镀就是电流随时间周期性地 变化，其波形有方波、正弦波、三角波和锯 型波等。（参考下图）
b.脉冲电镀优点：
①显著提高或较好地解决PCB孔内铜镀层厚度均匀 性问题，并使PCB孔内铜镀层厚度接近或等于板面铜 镀层厚度。（参考下图）
②较好地解决了高厚径比（5：1~~20：1）、微 小孔和盲孔和盲导通孔的电镀问题。
催化、速化、化铜 催化、速化、化
滤芯更换不及时； 铜滤芯要按要求
残
定时检查更换；铜来自塞孔2.切片分析并 2.NC工艺失控； 联络NC改善；
问 可能原因 解决方案
题
1.催化、速化、 1.检查催化、
化铜过滤不良； 速化、化铜滤芯，
2.化铜打气不 不能清洗的要更
足；
换；
镀 层 粗
3.化铜掉板不 及时打捞上来， 引起副反应加速；
导致阳极钝化，镀层失去光泽。 ◇ b.在电场作用下，负电性的CL－绝大部分集聚 在阳极表面，阳极溶解的Cu+，几乎全部和CL－化 合成CuCl，并呈胶体状态吸附在阳极表面上；一 阶的Cu+放电形成两价Cu2+，并和(SO4)2-化合进 入镀液中。解放出来的CL-又重新与新生的Cu+化 合，所以，在酸性电镀铜的电解过程中CL－起着 Cu+ 、 Cu2+的媒介作用或调节和控制作用。
①钯膜法
技术原理：钯系列方法是通过吸附pd胶体或 Pd离子，使印刷板非导体的孔壁获得导性，
为后续电镀提供了导电层。
②导电高分子薄膜法
多层板或芯板经过KMno4进行氧化处理后， 孔壁的非导体上形成一层Mno2，然后浸入单体有 机化合物，经过这种氧化形成高分子聚合物。由于 这种高分子聚合物所特有的共轭双键中的电子可以 在电场的作用下产生移动，因而形成导电高分子薄 膜而直接进行电镀。
2.检查并加大 打气量；
添4加.结不晶当；CuSO4
3.生产线生产 时要专人巡线，
5.电Cu前掉板，发现掉板要及时
糙
引起局部电流增 而烧板；
6.赤手上板；
捞上来； 4.CuSO4结晶
要溶解后才能补
7.上板手套十 分脏；
加；
5.加强巡线工
作；
备注(图片)
明视图
暗视图
问题 可能原因
解决方案
备注(图片)
1.检查水洗槽水 镀铜后凹陷
清；
源质量，检查清洗
2.化铜后水洗量 水源滤芯；
不足，不及时清洗
2.及时清洗更换
从化铜带过来的副 水洗槽，并加大水
凹 陷
产物；
3.速化后水洗槽 水洗较脏；
洗槽进水量；
3.及时清洗更换 水洗槽，并加大水 洗槽进水量；
蚀刻后凹陷
问 可能原因 题
解决方案 备注(图片)
1.脱脂、预浸、 1.脱脂、预浸、
电镀（panel plating）或图形电镀(pattern plating)来实现层间的可靠的互连。(参考下图)
镀 铜前
镀铜后
盲孔图片
镀铜前
内层铜 外层铜
镀铜后
底材
通孔、肓孔、埋孔参考图
（肓孔）
（通孔）
（埋孔）
三、电 镀 种 类