電路板電鍍工藝技術(shù)

1、電路板電鍍工藝技術(shù),1,PCB電鍍工藝,電路板電鍍工藝技術(shù),2,誰的問題最難？,機械問題：易找難修,電鍍問題：難找難修,電氣問題：難找易修,Why training ?,電路板電鍍工藝技術(shù),3,課程目標(biāo),了解電鍍在印制板行業(yè)中的應(yīng)用； 掌握鍍銅藥水的管控知識； 熟悉生產(chǎn)線保養(yǎng)和維護(hù)的基本內(nèi)容； 掌握鍍層品質(zhì)的評價方法。,電路板電鍍工藝技術(shù),4,課程內(nèi)容,第一部分：電鍍及化學(xué)鍍簡介； 第二部分：印制板鍍銅介紹； 第三部分：電鍍藥水管理； 第四部分：生產(chǎn)線保養(yǎng)及維護(hù)； 第五部分：電鍍效果評價； 第六部分：鍍層物理性能評估； 第七部分：電鍍創(chuàng)新及技術(shù)展望。,電路板電鍍工藝技術(shù),5,第一部分：電鍍簡介

2、,采用電解方法沉積形成鍍層的過程 印制線路板加工的核心技術(shù)之一 各種技術(shù)相互滲透的邊緣科學(xué) 電鍍?nèi)笠兀涸O(shè)備、藥水、工藝 三大主題：均勻性、深鍍能力、電鍍效率,電路板電鍍工藝技術(shù),6,電鍍關(guān)系圖,設(shè)備,工藝,藥水,電鍍效率,深鍍能力,均勻性,優(yōu)異電鍍效果,電路板電鍍工藝技術(shù),7,印制板電鍍分類,電鍍?nèi)芤海哄冦~、鍍（鉛）錫、鍍鎳、鍍金等 電鍍方法：有外加電流（鍍銅）、無外加電流（化學(xué)鍍）、表面轉(zhuǎn)化（沉錫） 電鍍電源：直流電鍍、脈沖電鍍 電鍍方式：垂直電鍍、水平電鍍 電鍍陽極：可溶性陽極、不溶性陽極,電路板電鍍工藝技術(shù),8,化學(xué)鍍(Electroless),利用還原劑使金屬離子在被鍍表面上自催化

3、還原沉積出金屬層； 還原劑種類：次磷酸鹽和醛類 沉積時不需外加電源； 鍍層分布均勻、結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)良； 印制板主要化學(xué)鍍：化學(xué)沉銅、化學(xué)沉鎳等,電路板電鍍工藝技術(shù),9,化學(xué)沉銅(Electroless Copper),化學(xué)沉銅：完成金屬銅的沉積，實現(xiàn)孔的導(dǎo)通(金屬化)，是印制板的重要加工流程。 簡單反應(yīng)原理：在Pd的催化作用下發(fā)生反應(yīng)： Cu2+ + HCHO +3OH Cu0 +HCOO +2H2O 完成化學(xué)沉銅后孔壁及表面如下圖所示：,電路板電鍍工藝技術(shù),10,第二部分：印制板鍍銅介紹,在板件表面和孔壁上鍍銅，滿足客戶要求 深孔電鍍是印制線路板的關(guān)鍵所在 鍍銅分類：全板電鍍和圖形電鍍,Lay

4、er 1,Layer 6,Layer 2,Layer 3,Layer 4,Layer 5,Copper,Dry Film,copper,Tin,Dry Film,電路板電鍍工藝技術(shù),11,電鍍理論依據(jù),法拉第定律：Qn*z*F D*S*t* Q 通電量(C) n 沉積出金屬物質(zhì)的量(mol) z 被還原金屬離子價態(tài) F 法拉第常數(shù)(F=96485) D 電流密度（ASD或ASF） S 電鍍面積(dm2或in2):元件面、焊錫面 t 電鍍時間(Min) 電流效率(%),電路板電鍍工藝技術(shù),12,電鍍銅基本原理,電鍍液組成(H2O+CuSO4.5H2O+H2SO4+Cl-+添加劑),整流器,離子交

5、換,ne-,ne-,電鍍上銅 陰極(板件),陽極,Cu Cu2+ + 2e-,Cu2+ + 2e- Cu,電路板電鍍工藝技術(shù),13,可溶性陽極不足之處,陰陽極面積要求比例1：1-1：2！ 陽極面積不足（陰極）： 電流密度過大，電鍍效率下降 容易產(chǎn)生銅粉、高電流區(qū)燒焦 嚴(yán)重時出現(xiàn)銅球鈍化或不溶解 陽極面積太大（2倍陰極）： 影響電流一次分布 容易出現(xiàn)鍍液銅離子濃度上升 鍍層質(zhì)量較差，影響分散能力,電路板電鍍工藝技術(shù),14,二種陽極類型的電流分布圖,電路板電鍍工藝技術(shù),15,可溶性陽極與不溶性陽極比較,電路板電鍍工藝技術(shù),16,電鍍設(shè)備介紹,較先進(jìn)設(shè)備： PAL（亞洲電鍍）:垂直連續(xù)電鍍 AEL（

6、亞碩科技）:垂直連續(xù)電鍍 ATO（安美特）:水平脈沖電鍍 傳統(tǒng)設(shè)備： PENC（電鍍工程及化工原料有限公司 ） Protek（保德公司） PAT（億鴻-俊杰）,電路板電鍍工藝技術(shù),17,電鍍藥水介紹,ATOTECH（安美特化學(xué)公司） TP光劑： Cupracid TP Brightener/ Leveller U+光劑： Cupracid Universal Plus 脈沖光劑：Cuprapulse S3/S4 inpulse /H6 ROHM AND HASS（羅門哈斯化學(xué)公司） 125光劑： Copper Gleam 125T-AB(CH) PCM光劑：Copper Gleam PCM P

7、lus Additive EP-1000光劑：Electroposit 1000 acid Copper,電路板電鍍工藝技術(shù),18,第三部分：電鍍藥水管理,化學(xué)成份控制：自動添加、分析補加 鍍液凈化處理： 有形雜質(zhì)：棉芯過濾、洗缸 無機雜質(zhì)：不同電流密度拖缸 有機雜質(zhì)：碳芯過濾、碳處理,碳處理前后,棉芯過濾,電路板電鍍工藝技術(shù),19,電鍍液分析方法,無機化學(xué)成份分析:Cu2+、 H2SO4 、Cl- 鍍液專業(yè)分析方法: 赫氏槽分析 哈林槽試驗 CVS添加劑分析 定期測量鍍液TOC值，確認(rèn)污染程度。,電路板電鍍工藝技術(shù),20,一、赫氏槽片分析,研究鍍液主要組份和添加劑的影響 可顯示不同電流密度下

8、的鍍層質(zhì)量 快速分析鍍液產(chǎn)生故障的原因,赫氏槽片,赫氏槽,電路板電鍍工藝技術(shù),21,二、哈林槽試驗,模擬生產(chǎn)線實際鍍液工作狀態(tài) 實驗室評估鍍液深鍍能力的最佳方法 用于關(guān)鍵工藝參數(shù)的篩選試驗,試驗樣板,哈林槽試驗,電路板電鍍工藝技術(shù),22,三、CVS-循環(huán)伏安剝離法,CVS (Cyclic Voltammetric Stripping) 采用電化學(xué)分析手段對鍍液進(jìn)行管理 定量測定有機添加劑濃度 監(jiān)控電鍍?nèi)芤何廴镜某潭?為研究、優(yōu)化新的電鍍技術(shù)提供條件,CVS機,工作曲線,電路板電鍍工藝技術(shù),23,第四部分：生產(chǎn)線保養(yǎng)和維護(hù),保養(yǎng)是電鍍線穩(wěn)定的前提，需要做細(xì)做足！ 設(shè)備保養(yǎng)：機器檢修、故障排除等

9、陽極保養(yǎng)：添加銅球、調(diào)整位置等 藥水保養(yǎng)：更換藥水、凈化鍍液等 清潔保養(yǎng)：缸體沖刷、導(dǎo)電部件清洗等 拖缸處理：銅球形成陽極膜，除金屬雜質(zhì),磨刀不誤砍柴工！,電路板電鍍工藝技術(shù),24,保養(yǎng)過程（1）,清潔飛巴,保養(yǎng)陽極,電路板電鍍工藝技術(shù),25,保養(yǎng)過程（ 2 ）,擦亮V座,清潔水缸,電路板電鍍工藝技術(shù),26,保養(yǎng)過程（ 3 ）,電路板電鍍工藝技術(shù),27,第五部分：電鍍效果評價,孔銅和面銅厚度滿足客戶要求 不出現(xiàn)夾膜（圖形電鍍）、孔徑超差等 不出現(xiàn)燒焦、鍍層不良、顏色不良等缺陷 鍍銅質(zhì)量三保證: 電鍍均勻性 深鍍能力 電鍍效率,電路板電鍍工藝技術(shù),28,一、電鍍均勻性,一次電流分布：主要取決于鍍

10、槽和電極的形狀，也稱為初次電流分布； 二次電流分布：考慮濃差極化和電化學(xué)因素影響后的電流分布； 三次電流分布：板件實際鍍層的厚度分布,電路板電鍍工藝技術(shù),29,均勻性評價標(biāo)準(zhǔn),CoV（Coefficient of Variance）： 鍍層厚度平均值： 標(biāo)準(zhǔn)偏差： 銅厚均勻:(評價標(biāo)準(zhǔn):CoV12%） 板面厚度極差：10um（鍍厚25um） 勻均性公差百分比：如20%,電路板電鍍工藝技術(shù),30,二、電鍍深鍍能力,有機添加劑：光亮劑、整平劑濃度 電流密度：低電流(如：1.5ASD以下) 無機化學(xué)成份：高酸低銅(10:1以上) 電鍍方式：脈沖電鍍、直流電鍍 藥水交換：搖擺、振蕩、打氣（噴射）、循環(huán)

11、、氣動、水平方式等,電路板電鍍工藝技術(shù),31,深鍍能力（Throwing power),評價標(biāo)準(zhǔn)： AR =8：1 TP65% （6點法） 相關(guān)說明： 板厚:2.4mm，孔徑0.3mm！,電路板電鍍工藝技術(shù),32,三、電鍍效率,陰陽極面積：合適比例（1：11：2） 陽極電流密度：0.31.8ASD（保養(yǎng)前后） 板件電流密度：0.52.5ASD（孤立、大銅面） 導(dǎo)電性能：整流機、電纜、V座、飛巴、夾具 鈦籃陽極袋：合適的空隙率大小 藥水壽命：新開缸藥水或老缸藥水,電路板電鍍工藝技術(shù),33,第六部分：鍍層物理性能評價,延展性及抗拉強度測試 測試要求：鍍銅層厚度2mil 評價標(biāo)準(zhǔn):延展性12%，抗拉

12、強度248MPa 熱沖擊測試 測試方法：288/10s/3循環(huán) 評價標(biāo)準(zhǔn):3Cycle未發(fā)現(xiàn)Cracks現(xiàn)象,電路板電鍍工藝技術(shù),34,鍍層物理性能評價,高低溫冷熱循環(huán)測試 測試條件：125，30min-65，30min 評價標(biāo)準(zhǔn)：100 Cycle 孔電阻變化率10%。 SEM分析鍍層結(jié)晶結(jié)構(gòu) 評估標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)晶致密、雜亂無章 無出現(xiàn)柱狀或有方向性晶體 互連應(yīng)力測試（I.S.T） 評價標(biāo)準(zhǔn)：100 Cycle 孔電阻變化率10%。 參考標(biāo)準(zhǔn)：IPC-TM-650 2.6.26,電路板電鍍工藝技術(shù),35,優(yōu)異品質(zhì)的穩(wěn)定控制,穩(wěn)定的整流機輸出和良好的導(dǎo)電性 徹底的設(shè)備維護(hù)和生產(chǎn)保養(yǎng) 合適的鍍液成份和控制條件 合理的工藝參數(shù)（如：電流密度等） 嚴(yán)格的有機添加劑控制方法 定期污染測試及鍍液凈化(如：3KAH/L),電路板電鍍工藝技術(shù),36,第七部分：電鍍創(chuàng)新及新技術(shù)展望,1.技術(shù)創(chuàng)新: 對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造 對現(xiàn)用藥水進(jìn)行改良和優(yōu)化 2.管理創(chuàng)新: 設(shè)備、藥水定期保養(yǎng) 制程能力與品質(zhì)定期驗證 3.制度創(chuàng)新: 維護(hù)和保養(yǎng)形成制度,不斷改進(jìn)和提升,電路板電鍍工藝技術(shù),37,電鍍新技術(shù)展望,二個提高： 提高板面均鍍能力 提高深孔深鍍能力 二種技術(shù)： 采用電鍍填孔新技術(shù) 采用脈沖電鍍新技術(shù) 二個降低： 降低耗用，節(jié)