环球电镀网
当前位置: 首页 » 电镀技术 » 电镀工艺 » 正文

印制电路板用高分散能力镀铜液:硫酸盐镀铜溶液操作条件的影响

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-03  浏览次数:1339

   (1)阳极

   普通硫酸盐镀铜工艺所用的阳极一般都是电解铜板。在光亮硫酸盐镀铜工艺中,为避免一价铜离子和“铜粉”的产生,均采用含磷为0.03%~0.06%的铜阳极,要求分散能力高的镀液可以采用磷含量低一些的铜阳极。在电镀过程中,电解铜板在光亮镀铜液中容易产生“铜粉”和一价铜离子,容易发生光亮剂消耗过快的问题,而最终导致镀层质量降低。而含磷的铜阳极在电镀过程中在其表面会生成一层棕黑色膜,可以阻止产生一价铜离子和“铜粉”现象。这层膜还不影响阳极的导电性,并能正常均匀溶解。但是在磷含量高的情况下,生成的棕黑色膜比较厚而会影响阳极正常溶解,导致镀液中铜离子含量下降。如果含磷量太低,阳极表面棕黑色膜又太薄,起不到保护作用,也将导致镀液中铜离子失去平衡。合适的磷铜阳极材料成分见表1。

表1磷铜阳极材料成分 单位:%

 Cu

   P

 Sn

 Pb

 Zn

 Ni

 Fe

 Sb

 Se

 Te

 As

 Bi

>99.9

0.004~0.06

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

0.003

 

   阳极使用时应装入用丙纶布做成的阳极袋中,袋可比阳极长3~5cm,这样的主要目的是保持镀液的清洁。

   另外,在生产中,阳极的面积应比阴极大l.5~2倍,并应经常注意检查阳极的数量和溶解情况,以保证镀液正常工作。

   (2)温度

   镀液性能受温度影响较大,温度过高,添加剂分解速度加快,消耗增加,镀层光亮度下降,镀层出现粗糙结晶;温度过低,允许电流密度降低,高电流区容易出现烧焦现象,但其光亮度都有所提高。一般温度控制在20~30℃范围内最好。

   (3)电流密度

   电流密度与沉积时间的关系见表2。

表2电流密度与沉积时间

电流密度/(A/dm2)

   镀层厚度/μm

   6

   9

   12

   24

   36

   沉积时间/min

   1

   28

   41

   54

   108

 

   2

   14

   21

   28

   56

   82

   3

   9

   14

   19

   37

   55

注:表中的电流效率以l00%计。

   从表2中的数据看出,沉积时间受电流密度影响。在生产过程中,为提高生产效率,在保证镀层质量的前提下,·应尽可能提高电流密度。

   印制电路板的图形有的简单,有的复杂,有大又有小,造成施镀面积难以准确估计,这就难以给出最佳的电流密度。下面简单介绍两种施镀面积测算方法。

   ①计算面积百分数

   待镀印制电路板的外形尺寸可直接量得,然后估算印制电路线条部分面积和绝缘部分面积之比。按1:1举例,那么面积百分数就是50%,电流密度是预先知道的,用下式就可粗略计算图形电镀的电流。

   I一L×W×面积百分数×2×DK×n

式中  I——电流,A;

      L——印制板外形长度,dm;

       W——印制板外形宽度,dm;

       DK——镀铜电流密度;

      n——图形相同的印制板数量。

   ②称量计量法

  用一小块面积一定的覆铜箔单面板,放在80℃下烘烤1h,冷却后用天平称其质量,然后在板上做阴纹保护图形,蚀刻掉图形电镀部分的铜箔,清洗后80℃下烘烤lh,冷却后称量得到蚀刻后的质量,最后再蚀刻掉剩余铜箔,再烘烤称量得到无铜箔基体的质量,则有:

式中   S——施镀面积;

      S0——覆铜箔单面板面积;

      W0——没有蚀刻时的覆铜箔板质量;

      W0——蚀刻电镀图形后的覆铜箔板的质量;

       W0——无铜箔基体的质量;

       W0一W1——电镀图形部分铜箔质量;

       W0一W2——铜箔总质量。

   双面印制板应分别测定,品种少、批量大时可采用。

   现在已有专门计算电镀图形面积的软件。这种软件通过设定板厚、扫描精度等参数,选好需计算的元件面和焊接面,对线路部分进行扫描,并可把扫描到的面积自动叠加在一起,还能自动减去钻孔部分面积,而最终得出较为准确的图形表面积及孔内表面积。

   在实际生产过程中,许多因素制约电流密度,尤其是手工生产,电镀操作人员的经验和技能显得很重要,操作人员要根据一切影响因素,保证电流密度在最佳范围内,以使电镀质量得到有效控制。如果实际操作经验不足,则可以在电镀10~15min后,抽查印制板的电镀质量,然后根据具体情况来调节电流的大小,这也是保证电镀质量行之有效的一个简单办法。

   (4)搅拌

   在电镀过程中,可以采用阴极移动或过滤溶液的办法,或者两者结合起来实现搅拌作用。搅拌溶液的优点是:能够消除因施镀造成的Cu2+浓差极化,以保证溶液中各种成分的均匀性,从而使电流密度保持稳定,最终使生产效率得到提高,产品质量有所保证。

在印制板硫酸盐镀铜过程中,一般采用的是阴极移动和’溶液的连续过滤两者配合使用。阴极移动幅度为20~25mm,移动频率为5~40次/min。为了使孔内的溶液得到有效流动,及时消除氢气泡的影响,阴极移动方向与阳极最好能呈4°角。溶液采用连续过滤可及时把机械杂质有效除去,以使溶液得到净化,减少镀层出现毛刺的机会,过滤机最好使用5~10μm的PP滤芯,如果生产量较大,可以采用间歇式办法,l~2h过滤一次即可。

(5)硫酸盐镀铜溶液的日常维护

①制定分析周期,定期分析溶液中各成分的浓度,及时调整,使其处于正常工艺规范内。

   ②在电镀过程中,添加剂不断消耗,可参考商家提供的安培小时补加量来进行调整。

   ③定期用活性炭净化溶液,在生产过程中,添加剂的分解,干膜、油墨及板材的溶解物会因不断累积而造成镀液的污染,采用活性炭吸附一过滤可有效净化镀液。处理方法是:将镀液加温至45℃,在不断搅拌下加双氧水l~3mL/L,在此温度下间隙搅拌l~2h,升温至60℃,再搅拌1h,待镀液冷却至35℃以下时,加入2~5g/L活性炭,充分搅拌1~2h,静置后最少进行两次过滤。然后进行小电流处理,其作用一是可电解去除一些金属杂质,二是使阳极表面生成棕黑色磷膜。此过程中可以进行赫尔槽试验,以此参考添加剂的加入量。

   (6)硫酸盐镀铜溶液常见问题及纠正方法(见表3)

表3硫酸盐镀铜溶液常见问题及纠正方法

   问题

   产生原因

   纠正方法

 镀层粗糙

 ①电流密度过大

 ②硫酸含量不足

 ③添加剂含量低

 ④氯离子含量少

 ⑤镀液中有颗粒悬浮物

 ⑥阳极溶解不正常

①调整电流密度

②分析调整

③进行赫尔槽试验并调整

④分析调整

⑤加强镀液循环过滤

⑥检查阳极含磷量或增加阳极面积

(表3续表1)

   问题

   产生原因

   纠正方法

镀液分散能力差

 ①硫酸含量不足

 ②铜离子含量高

 ③金属杂质影响

 ④光亮荆含量不足

 ①分析调整至规定范围

 ②分析调整至规定范围

 ③小电流电解处理

 ④进行赫尔槽试验后调整

镀层有光亮条纹

添加剂过量;有机分解物多

活性炭吸附、过滤

镀层有麻点

 ①镀液被油污染

 ②搅拌不匀

 ③镀液中有颗粒悬浮物

 ①活性炭净化处理

 ②加强镀液搅拌

 ③加强循环过滤

阳极发生钝化

 ①温度低

 ②阳极含磷量不正常

 ③氯离子含量过高

 ④阳极面积小

 ①适当加温

 ②检查含磷量

 ③调整氯离子含量

 ④增加阳极面积

印制电路板孔金属化,孔内有空白点

 ①化学镀铜不完整

 ②电镀前处理不规范

 ③镀液中有微小颗粒

 ①检查化学镀铜工艺过程

 ②严格控制

 ③过滤镀液

镀层脆性大

 ①镀液温度过低

 ②光亮剂含量高

 ③杂质多

 ①适当加温

 ②活性炭处理

 ③电鹪、过滤

结合力差

①电镀前粗化不规范

②板面余胶未处理干净

③电镀前板面有手指印、油污

①调整或更换部分粗化液,规范处理

②调整更换显影液,规范显影

工艺

③加强板面清洁处理

(表3续表2)

   问题

   产生原因

   纠正方法

孔周围产生黑圈

 ①光亮剂过量

 ②搅拌不充分

 ③有机杂质污染

 ①活性炭吸附、过滤

 ②加强搅拌

 ③活性炭吸附、过滤

镀层结晶粗,产生瘤状镀层

 

 ①添加剂含量严重不足

 ②温度过高

 ③电流密度过大

 ①进行赫尔槽试验后调整

 ②控制温度在工艺范围内

 ③适当降低电流密度

印制板局部有未镀上部分

 ①板面有干膜余胶

 ②板面有其他污物

 ①加强显影

 ②加强板面的净化处理

镀层光亮度不足

 ①镀液光亮剂失调

 ②氯离子含量不足

 ③镀液温度高

 ④电流密度小

 ⑤镀前处理有问题

 ⑥有机分解物多

 ①进行赫尔槽试验后调整

 ②补充氯离子

 ③适当降温至工艺范围

 ④适当提高电流密度

 ⑤加强并纠正镀前处理

 ⑥活性炭净化过滤

 

网站首页 | 网站地图 | 友情链接 | 网站留言 | RSS订阅 | 豫ICP备16003905号-2