电镀铜层具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点，是印制电路板(PCB)制造中不可缺少的关键电镀技术之一。 印制电路板电镀铜有全板镀铜、图形线路镀铜和微孔制作镀铜等，常用的镀液有硫酸盐镀液、焦磷酸直镀液和氰化物镀液，而目前比较常用的是酸性硫酸盐镀液。 下面就以此为例，介绍PCB电镀铜的工艺技术。 1 浸酸 浸酸的目的是除去板面氧化物，活化板面，一般浓度在5%，有的保持在10%左右，主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定。 在操作中，要注意控制浸酸时间，不可太长，以防止板面氧化。 对于酸液，在使用一段时间后，如酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换，防止污染电镀铜缸和板件表面。浸酸用的硫酸一般应选用CP级硫酸。 2 镀液配制 酸性硫酸铜镀液具有分散能力和深镀能力好、电流效率高、成本较低等优点，使其在印制板制作中的应用非常广泛。 酸性硫酸盐铜镀液一般由硫酸铜(CuSO4)、硫酸(H2SO4)、盐酸(主要作用是氯离子Cl-)和有机添加剂等组成。 硫酸铜是主盐，是溶液中Cu2+离子的主要来源，配制时要注意控制硫酸铜浓度。浓度过低会使沉积速率变慢，过高则沉积速率过快，结晶颗粒粗大，并影响镀液的深镀能力，使板面与孔内厚度差别过大。 一般使用时CuSO4•5H2O的含量控制在60g/L~100g/L。硫酸在镀液中的主要作用是增加镀液的导电能力，并防止Cu2+水解，使用时也要注意控制浓度。 浓度太高则镀液分散能力差，但太低会使镀层脆性增加，韧性下降。尤其是在印制板电镀通孔操作中要保持ρ(H2SO4)/ρ(Cu2+)有合适稳定的比例，才能达到较好的深镀效果。 根据实践，H2SO4含量应控制在180g/L~220g/L。氯离子(盐酸)可提高阳极的活性，促进阳极正常溶解，防止阳极钝化;还可减少因阳极溶解不完全产生的铜粉，提高镀层的光亮和整平能力，改善镀层质量。 在镀液中氯离子的含量一般较低，控制在30mg/L~80mg/L即可。添加剂一般有载运剂、光亮剂、整平剂等，在酸性硫酸铜电镀中作用非常重要，它可以改变电极的表面吸附状况，进而改变镀层的结构等。 但是添加剂通常需要几种协同作用才能达到理想的效果，因此在实际配制和电镀过程中要准确掌握添加剂的量比较困难，这也是高密度印制板中高厚径比微孔电镀存在的难题，目前国外已有研究通过改变脉冲电镀的条件开发不使用添加剂的技术。 3 全板镀铜 也称一次镀铜。其作用是保护刚刚沉积的薄薄的化学铜。全板电镀是在孔金属化后，把整块印制板作为阴极，通过电镀铜层加厚到一定的程度，然后通过蚀刻的方法形成电路图形，防止因化学镀铜层太薄被后续工艺蚀刻掉而造成产品报废。全板电镀铜相关工艺参数的控制为： (1)槽液主要成分有硫酸铜和硫酸，采用高酸低铜配方，保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔小孔的深镀能力;硫酸含量一般在180g/L，多者可达到240g/L;硫酸铜含量一般控制在75g/L左右。 (2)槽液中要添加微量的氯离子，作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果。 (3)铜光剂的添加要根据实际生产板效果或按照千安小时的方法来补充，如每日根据千安小时来及时补充铜光剂，即按100ml/KAH~150ml/KAH补充添加，铜光剂的添加量或开缸量一般在3ml/L~5ml/L，全板电镀的电流计算一般按2A/dm2×板上可电镀面积，对全板电镀来说，即以板长(dm)×板宽(dm)×2×2A/dm2。 (4)铜缸温度维持在室温状态，一般控制在22℃，不超过32℃，如夏季因温度太高，铜缸应加装冷却温控系统。 (5)要注意检查过滤泵是否工作正常，有无漏气现象;每隔2h~3h应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净。 (6)每周要定期分析铜缸硫酸铜(1次/周)，硫酸(1次/周)，氯离子(2次/周)含量，并通过霍尔槽试验来调整光剂含量，及时补充相关原料。 补加硫酸时应注意安全，补加量较大时(10L以上)应分几次缓慢补加;否则会造成槽液温度过高，光剂分解加快，污染槽液;补加氯离子时应特别注意，因为氯离子含量特别低，补加时一定要用量筒或量杯称量准确后方可添加;1ml盐酸含氯离子约385×10-6。 此外，每周要清洗阳极导电杆，槽体两端电接头，及时补充钛篮中的阳极铜球，用低电流0.2ASD~0.5ASD电解6h~8h;每月应检查阳极的钛篮袋有无破损，破损者应及时更换;并检查阳极钛篮底部是否堆积有阳极泥，如有应及时清理干净;并用碳芯连续过滤6h~8h，同时低电流电解除杂;每半年左右具体根据槽液污染状况决定是否需要大处理(活性炭粉);每两周要更换过滤泵的滤芯。 大处理程序操作主要按以下方法进行： (1)取出阳极，将阳极倒出，清洗阳极表面阳极膜，然后放在包装铜阳极的桶内，用微蚀剂粗化铜角表面至均匀粉红色即可，水洗冲干后，装入钛篮内，方入酸槽内备用; (2)将阳极钛篮和阳极袋放入10%碱液浸泡6h~8h，水洗冲干，再用%稀硫酸浸泡，水洗冲干后备用; (3)将槽液转移到备用槽内，加入1ml/L~3ml/L的30%的双氧水，开始加温，待温度加到65°左右打开空气搅拌，保温空气搅拌2h~4h; (4)关掉空气搅拌，按3g/L~5g/L将活性碳粉缓慢溶解到槽液中，待溶解彻底后，打开空气搅拌，如此保温2h~4h; (5)关掉空气搅拌，加温，让活性碳粉慢慢沉淀至槽底; (6)待温度降至40°左右，用10μm的半固化片滤芯加助滤粉过滤槽液至清洗干净的工作槽内，打开空气搅拌，放入阳极，挂入电解板，按0.2ASD~0.5ASD电流密度低电流电解6h~8h; (7)经化验分析，调整槽中的硫酸，硫酸铜，氯离子含量至正常操作范围内;根据霍尔槽试验结果补充光剂; (8)待电解板板面颜色均匀后，即可停止电解，然后按1ASD~1.5ASD的电流密度进行电解生膜处理1h~2h，待阳极上生成一层均匀致密附着力良好的黑色磷膜即可。阳极铜球内含有0.3%~0.6%的磷，其目的是降低阳极溶解效率，减少铜粉的产生; (9)试镀符合要求即可。 |
