(工藝技術(shù))電鍍銅工藝

1、電鍍銅工藝n 銅的特性-銅，元素符號 Cu,原子量 63.5,密度 8.89 克/立方厘米,Cu2+的電化當(dāng)量1.186 克/安時.-銅具有良好的導(dǎo)電性和良好的機械性能.-銅容易活化，能夠與其他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(jié)合力.電鍍銅工藝的功能n 電鍍銅工藝-在化學(xué)沉銅層上通過電解方法沉積金屬銅，以提供足夠的導(dǎo)電 性/厚度及防止導(dǎo)電電路出現(xiàn)熱和機械缺陷.電鍍銅工藝的功能n 電鍍銅層的作用-作為孔的化學(xué)沉銅層的加厚層，通過全板鍍銅達(dá)到厚度 5-8 微米，稱為加厚銅.-作為圖形電鍍錫或鎳的底層，其厚度可達(dá) 20-25 微米，稱為圖形鍍銅.硫酸鹽酸性鍍銅的機理電極反旄樟

2、準(zhǔn)電極電位(:產(chǎn)i.Jrxi：Cxi*fCii0. 34V副反應(yīng)Cu2+1 (?xU+qv Cu3+/ Cu卜K). 15V30 Cu+/ Cu0.51VCu2e Z Cu2廠e O2(LnJi 1+ 21- xJCn2Cu+2H2032CUOH卜2H+Cu2O IbO2Cu K Cu2+ CLI酸性鍍銅液各成分及特性簡介 g 酸性鍍銅液成分硫酸銅(CuS04.5H2O)硫酸(H2SO4)氯離子(Cl-)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(dǎo)電能力 H2SO4 ：主要作用是提高鍍液導(dǎo)電性能，提高通孔電鍍的均勻性。 Cl- :主要作用是幫助陽

3、極溶解，協(xié)助改善銅的析出，結(jié)晶。 添加劑:主要作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結(jié)晶細(xì)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(dǎo)電性差，鍍液分散能力差。 濃度太高，降低 Cu2+勺遷移率，電流效率反而降低，並對銅 鍍層的延伸率不利。 Cl- :濃度太低，鍍層出現(xiàn)臺階狀勺粗糙鍍層，易出現(xiàn)針孔和燒焦； 濃度太高，導(dǎo)致陽極鈍化，鍍層失去光澤。 添加劑:（後面專題介紹） 操作條件對酸性鍍銅效果勺影響 g 溫度 溫度升高，電極反應(yīng)速度加快，允許電流密度提高，鍍層沉 積速度加快，但加速

4、添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結(jié) 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(fù)荷不大于 0.2A/L ，選擇導(dǎo)電性能優(yōu) 良勺掛具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。g 電流密度 提高電流密度，可以提高鍍層沉積速率，但應(yīng)注意其鍍層 厚度分布變差。g 攪拌 陰極移動:陰極移動是通過陰極桿勺往複運動來實現(xiàn) 工件勺移動。 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 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 2 mn 孔間距 80 - 130

5、mm 孔中心線與垂直方向成 45o角。g 過濾PP 慮芯、5- 10m 過濾精度、流量 2-5 次循環(huán)/小時g 陽極磷銅陽極、含磷 0.04-0.065%操作條件對酸性鍍銅效果勺影響磷銅陽極勺特色g 通電后磷銅表面形成一層黑色 （或棕黑）的薄膜g 黑色（或棕黑色）薄膜為 Cu3 取稱磷銅陽極膜g 磷銅陽極膜的作用陽極膜本身對（Cu+-e Cu2+）反應(yīng)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(chǎn)生陽極膜的電導(dǎo)率為 1.5X104e-1 cm-1 具有金屬導(dǎo)電性 磷銅較純銅陽極化小（1A/dm2 P0.04-0.065% 磷銅的陽極化 比無氧銅低 50mv-80

6、mv 不會導(dǎo)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g 圓形鈦籃銅陽極表面積估算方法 pdlf /2F p=3.14 d=鈦籃直徑 1=鈦籃長度 f=系數(shù)g 方形鈦籃銅陽極表面積估算方法 1.33lwf1=鈦籃長度可=鈦籃寬度 f=系數(shù)g f 與銅球直徑有關(guān)：直徑=12mm f=2.2直徑=15mm f=2.0 直徑=25mm f=1.7直徑=28mm f=1.6 直徑=38mm f=1.2磷銅陽極材料要求規(guī)格g 主成份-Cu : 99.9% min-P : 0.04-0.065%g 雜質(zhì)-Fe : 0.003%

7、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g 陽極面積（即陽極電流密度控制在 0.5ASD-1.5ASD 之間）g 陽極袋（聚丙烯）g 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g 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g 整平劑-選擇性地吸附到受鍍表面 抑制沉積速率*各添加劑相互制約地起作用 g 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g 氯離子-增強添加劑的吸附電鍍層的光

8、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n 光亮劑(b)吸附于低電流密度區(qū)并提高沉積速率.n 載體(c)和光亮劑(b)的交互作用導(dǎo)致產(chǎn)生均勻的表面光亮度 電鍍的整平性能光亮劑/戟體 AS 平劑的混合II cI- h光亮劑(b),載體(c),整平劑(I)的機理光亮劑和載體過量光亮刑heCL b r c cb b(_ b r h h bc i 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）電鍍陰極電流密度（ASD） X 電鍍時間（分鐘）/ 114 1 mil = 2

9、5.4 卩 m電鍍銅溶液的分散能力（Throwing Power） 電鍍銅溶液-電鍍銅溶液的電導(dǎo)率硫酸的濃度溫度-硫酸銅濃度-添加劑-板厚度（L）,孔徑（d）L2/d :（板厚 inch ） 2 / （孔徑 inch ）攪拌：提高電流密度 表面分布也受分散能力影響.電鍍銅溶液和電鍍線的評忻電鍍銅板面鍍層厚度分布評估方法( octTiclent f Variance:( I =一x 11 IJ平均fS“丄匕 Mfor I 1,2, - . n n no. otpointsX嚴(yán) 7何R樣點值（電KWEJ?度不含基材銅）標(biāo)準(zhǔn)偏斧電鍍銅溶液和電鍍線的評價g Throwing Power 的測定方法電鍍

10、銅溶液的分散能力(Throwing Power)電鍍銅溶液和電鍍線的評價g 電鍍銅溶液和電鍍線的評價Throwing Power 的測定方法Thro wi ng p o wc r =x 100%pointl + poirtti+ point lF+ points11/4電鍍銅溶液和電鍍線的評價g 延展性00O00O000OO000O0002用不銹鋼片在鍍槽或延展性測試槽鍍上2mil 銅片.再以 130oC 把銅片烘 2 小時.用延展性測試機進行測試 g 熱沖擊測試測試步驟裁板 16*18進行鉆孔；經(jīng)電鍍前處理磨刷；Desmear + PTH + 電鍍；(5)經(jīng)電鍍后處理的板清洗烘干；每片板裁上

11、、中、下 3 小片 100mm x 100mi 測試板; 電鍍銅溶液和電鍍線的評價g 熱沖擊測試以 120oC 烘板 4 小時.把板浸入 288oC 鉛錫爐 10 秒.以切片方法檢查有否銅斷裂電鍍銅溶液的控制-硫酸銅濃度-硫酸濃度-氯離子濃度-槽液溫度-用 Hull Cell 監(jiān)控添加劑含量-鍍層的物理特性(延展性/抗張強度)g 分析項目上述項目須定期分析，并維持在最佳范圍內(nèi)生產(chǎn) 電鍍銅溶液的控制g 赫爾槽試驗(Hull Cell Test)電鍍銅溶液的控制g 赫爾槽試驗(Hull Cell Test)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g 赫爾槽試驗(Hul

12、l Cell Test)高電流密度區(qū)燒焦,中高電流密度區(qū)無光澤-Copper Gleam 125T-2(CH) Additive 非常低改正方法：添加 2-3ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive電鍍銅溶液的控制g 赫爾槽試驗(Hull Cell Test)僅高電流密度區(qū)燒焦,試片的其它區(qū)域仍然正常-Copper Gleam 125T-2(CH) Additive低改正方法：添加 1ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive電鍍銅溶液的控制g 赫爾槽試驗(Hull Cell Test)高電流密度區(qū)呈不適當(dāng)氯離子含量條紋沉積，整

13、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(diào)整電鍍工藝過程酸性除油酸性除油的主要作用為除去輕度氧化及輕度污漬和手印。流程說明浸酸(10%硫酸)除去經(jīng)過水洗后板面產(chǎn)生的輕微氧化，此酸通常為 10% 電鍍銅Copper Gleam 125T-2(CH)特性及優(yōu)點：1. 鍍層有光澤而平均2. 特佳孔內(nèi)覆蓋能力3. 特佳的分布能力4. 優(yōu)良的鍍層物理特性5. 易于分配及控制Coppw Gknm 125T-2(CH)銅添加劑鍍層特性導(dǎo)電性 0.59 微姆歐/厘米延展性 16-20%密度 8.9 克/立方厘米Throwing t*()()werPkiling turent density at

14、 Z(l ASFHole Diameter, mmQ歹訂擊生od找ULHtuJSI抗拉強度 30-35Kg/mm2可焊性非常好結(jié)構(gòu)高純細(xì)致等軸晶粒熱沖擊(288C10 秒)可抵受 5 次而鍍層無裂痕 Copper Gleam125T-2(CH)之鍍液于投 入生產(chǎn)前需作假鍍處理，促使銅陽極上能形成一均勻之陽極膜，以確保能鍍出品質(zhì) 優(yōu)良之鍍層。假鍍之程序為先以假鍍板,用 1420 ASF (約 0.2 安培/公升)電鍍 24 小時直至達(dá)到5 安培小時每公升溶液。為避免過厚鍍層剝落在電鍍槽液，假鍍板每 24 小時更換。當(dāng)完成假鍍程序后,鍍液便可作生產(chǎn)之用。操作條件化學(xué)心名60加克 J 公升75,0

15、克眩升100-120 毫升/公升110 力毫 Jlf 上升氯離于40,060.0 ppm4 戈,0 ppnCopper Gleant125T-2 Additive2.SI0 老升熔升5 毫升熔升Copper Glcim125T-2 Carrier老升怡升10 電升/各升22-2724t1.0-10 空培/平方仔來L.5-1.8 安熔#平方分米沢枳謹(jǐn)軍以 2 劉和 T 方牙帳電劇忖扌可沉枳出25%電鍍線配線方法設(shè)備準(zhǔn)備程序槽子的清洗在配槽之前，工藝槽及附屬設(shè)備必須徹底清潔，并隨后用硫酸溶液中和 對于新設(shè)備或先前使用其它工藝的設(shè)備，本清洗程序更顯得重要。清潔液氫氧化鈉 20-50g/l中和液硫酸

16、20-50ml/l程序A. 用清水清洗各缸及其附屬設(shè)備B. 各缸注滿清水浸洗，如有打氣及過濾系統(tǒng)則開啟清洗(無需加濾芯)C. 排走廢水D. 加入清潔液(NaOH 20-50g/l)到槽內(nèi),浸洗 8 小時以上,并開啟所有打氣及過濾泵。E. 排走氫氧化鈉清潔液F. 注入清水,清洗干凈。G. 排走廢水H. 加入中和液(H2SO4 20-50ml/l)到槽內(nèi),浸洗 8 小時以上,并開啟所有打氣及過濾泵。I.排走硫酸溶液J. 再以清水清洗，排走廢水。K. 各槽注滿清水浸洗，開啟打氣及過濾泵，清洗整套設(shè)備。L. 排走廢水,槽子已清洗完畢。新陽極袋的清洗A. 用 50g/l 氫氧化鈉溶液加熱至 50T左右將

17、陽極袋放入該溶液 中浸泡 8 小時。B. 取出陽極袋用清水清洗干凈。C. 用 100ml/l 硫酸溶液浸泡 8 小時以上。D. 用純水徹底清洗干凈。 陽極籃的清洗A. 用 50g/l 氫氧化鈉溶液加熱至 50C左右，將陽極籃放入 該溶液中浸泡 8 小時。B. 取出陽極籃用清水清洗干凈。C. 用 100ml/l 硫酸溶液浸泡 8 小時以上D. 用純水徹底清洗干凈 聚丙烯過濾芯的清洗A. 以熱純水清洗B. 以 100ml/l 硫酸浸泡 8 小時以上C. 用純水徹底清洗干凈 新銅陽極的清洗A. 用 50g/l 氫氧化鈉溶液浸泡 8 小時以上B. 用清水沖洗干凈C. 再以 50ml/l 硫酸+50ml

18、/l 雙氧水浸泡，陽極呈鮮紅色即可。D. 用清水清洗干凈E. 用 100 ml/l 硫酸浸泡F. 用純水徹底沖洗干凈即可使用Copper Gleam 125T-2(CH) 配槽步驟a. 計算配槽所需的已碳處理好的硫酸銅濃縮液的 體積并加入至槽中，補加 DI 水至 60%液位。b. 根據(jù)計算在打氣攪拌下補充不足的 AR 硫酸， 開啟循環(huán)泵。c. 加入 DI 水至標(biāo)準(zhǔn)液位d. 分析硫酸銅、硫酸含量并補加不足量。e. 分析氯離子含量并用 AR 級鹽酸補至 50ppmf.在溫度降至 27C以下，添加 5ml/l Copper Gleam 125T-2(CH)Additive 和 10 ml/l Cop

19、per Gleam 125T-2(CH) Carrer 。g. 分別以如下電流密度及時間進行拖缸5ASF 6 小時15ASF 4 小時20ASF 2 小時h. 根據(jù) Hull Cell試驗及 CVS 分析，補加光劑至正常范圍。電鍍線藥液配制及保養(yǎng)方法X序維護項冃維護極率方法電腳12ST-2AdditiveAll Lt哄白動薄加200-300ml/1000AHkill ell 及CVS 誹卅您1 次劌按Hull Cell 及 CVS 紹果補加12M-2Currcrc vs 訛嗟1 決 r 周按 CVS 結(jié)果補加磷網(wǎng)球補加及拖的：1 次 r 周彳危上 1 ?ASF1 口厲氣卜各 4 小時陽極済洗1 次/2 月* LTId1 次 f 周見后劇陽扱侯清詵1 次 Z2 月忙?S in碳處理1 i 心 4 一占卜j吧 *11 11 電鍍銅缸維護方法舊磷銅球處理a