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電鍍銅培訓教材 銅的特性 銅 元素符號Cu 原子量63 5 密度8 94克 立方厘米 Cu2 的電化當量1 186克 安時 銅具有良好的導電性和良好的機械性能 銅容易活化 能夠與其它金屬鍍層形成良好的金屬 金屬間鍵合 從而獲得鍍層間的良好結合力 電鍍銅工藝的功能 電鍍銅工藝通過電解方法沉積金屬銅 以提供足夠的導電性 厚度及防止導電電路出現(xiàn)熱和機械缺陷 電鍍示意圖 硫酸鹽酸性鍍銅的機理 電極反應陰極 Cu2 2e Cu 副反應Cu2 e Cu Cu e Cu陽極 Cu 2e Cu2 Cu e Cu 2Cu 1 2O2 2H 2Cu2 H2O副反應2Cu 2H2O 2CuOH 2H Cu2O H2O2Cu Cu2 Cu 酸性鍍銅液各成分及特性簡介 酸性鍍銅液成分硫酸銅 CuSO4 5H2O 硫酸 H2SO4 氯離子 Cl 電鍍添加劑 酸性鍍銅液各成分功能 CuSO4 5H2O 主要作用是提供電鍍所需Cu2 及提高導電能力 H2SO4 主要作用是提高鍍液導電性能 提高通孔電鍍的均勻性 Cl 主要作用是幫助陽極溶解 協(xié)助改善銅的析出 結晶 添加劑 主要作用是改善均鍍和深鍍性能 改善鍍層結晶細密性 酸性鍍銅液中各成分含量對電鍍效果的影響 CuSO4 5H2O 濃度太低 高電流區(qū)鍍層易燒焦 濃度太高 鍍液分散能力會降低 H2SO4 濃度太低 溶液導電性差 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 并對銅鍍層的延伸率不利 Cl 濃度太低 鍍層出現(xiàn)臺階狀的粗糙鍍層 易出現(xiàn)針孔和燒焦 濃度太高 導致陽極鈍化 鍍層失去光澤添加劑 后面專題介紹 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 溫度降低 允許電流密度降低 高電流區(qū)容易燒焦 防止鍍液升溫過高方法 鍍液負荷不大于0 2A L 選擇導電性能優(yōu)良的掛具 減少電能損耗 配合冷水機 控制鍍液溫度 操作條件對酸性鍍銅效果的影響 電流密度提高電流密度 可以提高鍍層沉積速率 但應注意其鍍層厚度分布變差 攪拌陰極移動 陰極移動是通過陰極桿的往復運動來實現(xiàn)工件的移動 移動方向與陽極成一定角度 陰極移動振幅50 75mm 移動頻率10 15次 分 操作條件對酸性鍍銅效果的影響 空氣攪拌無油壓縮空氣流量0 3 0 8m3 min m2打氣管距槽底3 8cm 氣孔直徑2mm孔間距80 130mm 孔中心線與垂直方向成45 角 過濾PP濾芯 1 5 m過濾精度 流量2 6次循環(huán) 小時陽極磷銅陽極 含磷0 04 0 065 磷銅陽極的特色 通電后磷銅表面形成一層黑色 或棕黑 的薄膜黑色 或棕黑色 薄膜為Cu3P又稱磷銅陽極膜磷銅陽極膜的作用陽極膜本身對 Cu e Cu2 反應有催化 加速作用 從而減少Cu 的積累 陽極膜形成后能抑制Cu 的繼續(xù)產生陽極膜具有金屬導電性磷銅較純銅陽極化小 1A dm2P0 04 0 065 磷銅的陽極化比無氧銅低50mv 80mv 不會導致陽極鈍化 陽極膜會使微小晶粒從陽極脫落的現(xiàn)象大大減少陽極膜在一定程度上阻止了銅陽極的過快溶解 電鍍銅陽極表面積估算方法 圓形鈦籃陽極表面積估算方法 Fdlf 2F 3 14d 鈦籃直徑l 鈦籃長度f 系數(shù) 方形鈦籃銅陽極表面積估算方法 1 33lwfl 鈦籃長度w 鈦籃寬度f 系數(shù) f與銅球直徑有關 直徑 12mmf 2 2直徑 15mmf 2 0直徑 25mmf 1 7直徑 28mmf 1 6直徑 38mmf 1 2 磷銅陽極材料要求規(guī)格 主成份 Cu 99 9 min P 0 04 0 065 雜質 Fe 0 003 max S 0 003 max Pb 0 002 max Sb 0 002 max Ni 0 002 max As 0 001 max影響陽極溶解的因素陽極面積 即陽極電流密度控制在0 5ASD 1 5ASD之間 陽極袋 聚丙烯 陽極及陽極袋的清洗方法和頻率 添加劑對電鍍銅工藝的影響 載體 吸附到所有受鍍表面 增加表面阻抗 從而改變分布不良情況 抑制沉積速率整平劑 選擇性地吸附到受鍍表面抑制沉積速率光亮劑 選擇性地吸附到受鍍表面 降低表面阻抗 從而惡化分布不良情況 提高沉積速率氯離子 增強添加劑的吸附 各添加劑相互制約地起作用 電鍍層的光亮度載體 c 光亮劑 b 的機理 載體 c 快速地吸附到所有受鍍表面并均一地抑制電沉積光亮劑 b 吸附于低電流密度區(qū)并提高沉積速率 載體 c 和光亮劑 b 的交互作用導致產生均勻的表面光亮度 電鍍的整平性能光亮劑 b 載體 c 整平劑 l 的機理 鍍銅添加劑的作用 載體抑制沉積而光亮劑加速沉積整平劑抑制凸出區(qū)域的沉積整平劑擴展了光亮劑的控制范圍 電鍍銅鍍層厚度估算方法 電鍍銅鍍層厚度估算方法 mil 0 0087 電鍍陰極電流密度 ASD X電鍍時間 分鐘 1mil 25 4 m 電鍍銅板面鍍層厚度分布評估方法 電鍍銅板面鍍層厚度分布評估方法 電鍍銅板面鍍層厚度分布評估方法 電鍍銅板面鍍層厚度分布評價標準 整缸板CoV 12 為合格 電鍍銅溶液的分散能力 ThrowingPower 電鍍銅溶液電鍍銅溶液的電導率硫酸的濃度溫度硫酸銅濃度添加劑板厚度 L 孔徑 d 縱橫比 板厚inch 孔徑inch 攪拌 提高電流密度表面分布也受分散能力影響 電鍍銅溶液的分散能力 ThrowingPower 電鍍銅溶液的分散能力 ThrowingPower ThrowingPower 電鍍銅溶液的控制 分析項目 硫酸銅濃度 硫酸濃度 氯離子濃度 槽液溫度 用CVS分析添加劑濃度 鍍層的物理特性 延展性 抗張強度 上述項目須定期分析 并維持在最佳范圍內生產 電鍍銅溶液的控制 赫爾槽試驗 HullCellTest 參數(shù)電流 2A時間 10分鐘攪拌 空氣攪拌溫度 室溫 電鍍銅溶液的控制 赫爾槽試驗 HullCellTest 高電流密度區(qū)燒焦 中高電流密度區(qū)無光澤酸銅光澤劑含量非常低改正方法 添加0 2 0 3ml l的酸銅光澤劑HULLCELL圖樣如下頁圖 赫爾槽試驗 HullCellTest 赫爾槽試驗 HullCellTest 僅高電流密度區(qū)燒焦 試片的其它區(qū)域仍然正常 僅酸銅光澤劑低改正方法 添加0 1 0 2ml l酸銅光澤劑HULLCELL圖樣如下頁圖 赫爾槽試驗 HullCellTest 赫爾槽試驗 HullCellTest 赫爾槽試驗 HullCellTest 高電流密度區(qū)呈不適當氯離子含量條紋沉積 整個試片光亮度降低 改正方法 分析氯離子含量 如有需要請作調整 HULLCELL圖樣如下頁圖 赫爾槽試驗 HullCellTest 赫爾槽試驗 HullCellTest 赫爾槽試驗 HullCellTest 嚴重污染改正方法 添加平整劑對抑制此現(xiàn)象可能有幫助 溶液必須安排作活性炭處理HULLCELL圖樣如下頁圖 赫爾槽試驗 HullCellTest 電鍍液維護 電鍍液維護電鍍液會發(fā)生成分變化 變質 的 為了調整 恢復原狀 需要補充藥品 如果有雜質的沉積 就要除掉雜質 再生 到了不能使用時就要全量或者部分報廢 更換新鍍液 鍍液的再生采用 1 活性碳處理 2 弱電解 拖缸 處理等 補充藥品方法有 1 分析補充 2 定量補充兩種 電鍍槽液的維護 問題1 板子正反兩面鍍層厚度不均 可能原因1 板子兩面的電鍍面積不一致 尤其當一面是接地層面而另一面是線路面時以正反排板方式將板子兩面的待鍍面積加以調整或適當增加DUMMYPAD 2 可能是某一邊陽極之線纜系統(tǒng)導電不良所致檢查及改善 問題2 鍍層過薄 可能原因1 電鍍過程中 電流或時間不足確認板子面積以決定總電流的大小 并確認電流密度及時間之無誤 2 板子與掛架或掛架與陰極桿的接觸導電不良檢查整流器 板子等所有的電路接點 問題3 全板面鍍銅之厚度分布不均 可能原因1 陽極籃與陰極板面的相對位置不當 以非破壞性的厚度量測法詳細了解其全面厚度之差異 根據(jù)鍍層厚度量測的結果重新安排陽極的位置 2 陽極接點導電不良 使用鉗形表定期檢查每一支陽極與陽極桿是否接觸良好 清潔所有接點 并確保陽極桿所有接點的電位降落 VoltageDrop 都要相同 3 鍍液中硫酸濃度不足 導電不良 檢查硫酸濃度并調整至最佳值 問題4 鍍銅層燒焦 1 電流密度過高或電鍍面積不均勻 導致板面上局部電流密度超過局限電流 降低所用之電流 在高電流密度區(qū)增加輔助陰極板 以吸收多余的電流2 鍍液攪拌不當或板架往復攪拌不足 利用循環(huán)過濾及低壓空氣進行攪拌 配合陰極桿往復擺動 與板面垂直 攪拌 檢查陰極之間的距離 在電流密度為30ASF的情況下 其距離至少應為15公分 3 在操作電流密度下的銅離子濃度過低維持銅離子的應有濃度或降低電流密度4 硫酸濃度過高稀釋槽液維持一定的酸濃度5 槽液溫度過低冬天須加熱槽液 最佳的操作溫度通常介于22 26 之間 問題5 鍍銅層燒焦 6 各添加劑含量已失去平衡 添加適用于高CD之添加劑 以減少燒焦 添加適用于低電流密度這之添加劑 以減少板面燒焦 線路 在正式添加大槽前應先于小槽內試驗添加劑的性能 7 陽極過長或數(shù)量過多 陽極長度應比板架略短2 3英寸 將陽極袋綁緊 自槽液中移走部分陽極棒 陽極對陰極的面積比不應該超過2 18 槽液攪拌太弱加強攪拌 問題6 鍍銅層出現(xiàn)凹點 1 鍍銅槽中空氣攪拌不足或不均勻增加空氣攪拌并確保均勻分布2 槽液遭到油漬污染進行活性炭處理及過濾 確認污染來源并加以杜絕3 過濾不當持續(xù)過濾槽液以去除任何可能的污染物 4 鍍槽內特定位置出現(xiàn)微小氣泡可能是過濾泵有空氣殘存 設法改善 問題7 添加劑未能發(fā)揮應有功用 1 陽極產生極化現(xiàn)象 整流器通常會出現(xiàn)電壓升高與電流下降現(xiàn)象 調整陽 陰極面積比為2 1 2 檢查槽液溫度是否太高 3 調整好各種參數(shù)后 再將陽極取出徹底洗凈 然后進行假鍍 以使重新建立一層陽極膜 2