電鍍銅培訓教材1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。2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熱和機械缺陷.。

3電鍍示意圖4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+H2O

2Cu+----Cu2++Cu5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6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。7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，鍍層出現臺階狀的粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；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）8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，選擇導電性能優良的掛具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。9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10操作條件對酸酸性鍍銅效果果的影響空氣攪拌無油壓縮空氣氣流量0.3-0.8m3/min.m2打氣管距槽底底3－8cm，氣孔直徑2mm孔間距80－130mm。孔中心線與與垂直方向成成45°角。過濾PP濾芯、1－5μm過濾精度、流流量2－6次循環/小時陽極磷銅陽極、含含磷0.04-0.065%11磷銅陽極的特特色通電后磷銅表表面形成一層層黑色(或棕黑)的薄膜黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽極極膜磷銅陽極膜的的作用陽極膜本身對對(Cu+--e→Cu2+)反應有催化、、加速作用，從而減減少Cu+的積累。陽極膜形成后后能抑制Cu+的繼續產生陽極膜具有金金屬導電性磷銅較純銅陽陽極化小(1A/dm2P0.04-0.065%磷銅的陽極化化比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽極極鈍化。陽極膜會使微微小晶粒從陽陽極脫落的現現象大大減少少陽極膜在一定定程度上阻止止了銅陽極的的過快溶解12電鍍銅陽極表表面積估算方方法圓形鈦籃陽極極表面積估算算方法:Fdlf/2F=3.14d=鈦籃直徑l=鈦籃長度f=系數方形鈦籃銅陽陽極表面積估估算方法—1.33lwfl=鈦籃長度w=鈦籃寬度f=系數f與銅球直徑有有關:直徑=12mmf=2.2直徑=15mmf=2.0直徑=25mmf=1.7直徑=28mmf=1.6直徑=38mmf=1.213磷銅陽極材料料要求規格主成份–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影響陽極溶解解的因素陽極面積(即陽極電流密密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)陽極袋(聚丙烯)陽極及陽極袋袋的清洗方法法和頻率14添加劑對電鍍鍍銅工藝的影影響載體-吸附到所有受受鍍表面,增加表面阻阻抗,從而改變分布不良情況.抑制沉積速率率整平劑-選擇性地吸附附到受鍍表面面抑制沉積速速率光亮劑-選擇性地吸附附到受鍍表面面,降低表面阻抗抗,從而惡化分布不良情情況.提高沉積速率率氯離子-增強添加劑的的吸附,各添加劑相互互制約地起作作用.15電鍍層的光亮亮度載體(c)/光亮劑(b)的機理16載體(c)快速地吸附到到所有受鍍表表面并均一地地抑制電沉積積光亮劑(b)吸附于低電流流密度區并提提高沉積速率率.載體(c)和光亮亮劑(b)的交互互作用用導致致產生生均勻勻的表表面光光亮度度電鍍的的整平平性能能光亮劑劑(b),載體(c),整平劑劑(l)的機理理17鍍銅添添加劑劑的作作用載體抑抑制沉沉積而而光亮亮劑加加速沉沉積整平劑劑抑制制凸出出區域域的沉沉積整平劑劑擴展展了光光亮劑劑的控控制范范圍18電鍍銅銅鍍層層厚度度估算算方法法電鍍銅銅鍍層層厚度度估算算方法法(mil)=0.0087*電鍍陰陰極電電流密密度(ASD)X電鍍時時間(分鐘)1mil=25.4μμm19電鍍銅銅板面面鍍層層厚度度分布布評估估方法法20電鍍銅銅板面面鍍層層厚度度分布布評估估方法法21電鍍銅銅板面面鍍層層厚度度分布布評估估方法法22電鍍銅銅板面面鍍層層厚度度分布布評價價標準準:整缸板板CoV≤≤12%為合格格.電鍍銅銅溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)電鍍銅銅溶液液電鍍銅銅溶液液的電電導率率硫酸的的濃度度溫度硫酸銅銅濃度度添加劑劑板厚度度(L),孔徑(d)縱橫比比：（板厚inch）/（孔徑inch）攪拌:提高電電流密密度表表面分分布也也受分分散能能力影影響.23電鍍銅銅溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)24電鍍銅銅溶液液的分分散能能力(ThrowingPower)ThrowingPower25電鍍銅銅溶液液的控控制分析項項目–硫酸銅銅濃度度–硫酸濃濃度–氯離子子濃度度–槽液溫溫度–用CVS分析添添加劑劑濃度度–鍍層的物物理特性性(延展性/抗張強度度)上述項目目須定期期分析,并維持在在最佳范范圍內生生產26電鍍銅溶溶液的控控制赫爾槽試試驗(HullCellTest)參數電流:2A時間:10分鐘攪拌:空氣攪拌拌溫度:室溫27電鍍銅溶溶液的控控制赫爾槽試試驗(HullCellTest)高電流密密度區燒燒焦,中高電流流密度區區無光澤澤酸銅光澤澤劑含量量非常低低改正方法法:添加0.2---0.3ml/l的酸銅光光澤劑HULLCELL圖樣如下下頁圖28赫爾槽試試驗(HullCellTest)29赫爾槽試試驗(HullCellTest)僅高電流流密度區區燒焦,試片的其其它區域域仍然正正常,僅酸銅光光澤劑低低改正方法法:添加0.1——0.2ml/l酸銅光澤澤劑HULLCELL圖樣如下下頁圖30赫爾槽試試驗(HullCellTest)31赫爾槽試試驗(HullCellTest)赫爾槽試試驗(HullCellTest)高電流密密度區呈呈不適當當氯離子子含量條條紋沉積,整個試片片光亮度度降低.改正方法法:分析氯離離子含量量,如有需要要請作調調整.HULLCELL圖樣如下下頁圖32赫爾槽試試驗(HullCellTest)33赫爾槽試試驗(HullCellTest)赫爾槽試試驗(HullCellTest)嚴重污染染改正方法法:添加平整整劑對抑抑制此現現象可能能有幫助.溶液必須須安排作作活性炭炭處理HULLCELL圖樣如下下頁圖34赫爾槽試試驗(HullCellTest)35電鍍液維維護電鍍液維維護電鍍液會會發生成成分變化化(變質)的。為了了調整、、恢復原原狀，需要補充充藥品。。如果有有雜質的的沉積，，就要除除掉雜質質(再生)，到了不能使使用時就就要全量量或者部部分報廢廢，更換換新鍍液液。鍍液的再再生采用用:(1)活性碳處處理；(2)弱電解(拖缸)處理等。。補充藥品品方法有有:(1)分析補充充；(2)定量補充充兩種。。36電鍍槽液液的維護護37問題1.板子正反反兩面鍍鍍層厚度度不均可能原原因因1.板子兩面面的電鍍鍍面積不不一致，，尤其當當一面是是接地層層面而另另一面是是線路面面時以正反排排板方式式將板子子兩面的的待鍍面面積加加以調整或或適當增增加DUMMYPAD.2.可能是某某一邊陽陽極之線線纜系統統導電不不良所致致檢查及改改善38問題2.鍍層過薄薄可能原原因因1.電鍍過程程中，電電流或時時間不足足確認板子子面積以以決定總總電流的的大小，，并確認認電流密度度及時間間之無誤誤。2.板子與掛掛架或掛掛架與陰陰極桿的的接觸導導電不良良檢查整流流器，板板子等所所有的電電路接點點。39問題3.全板面鍍鍍銅之厚厚度分布布不均可能原原因因1．陽極籃籃與陰極極板面的的相對位位置不當當⑴以非非破壞性性的厚度度量測法法詳細了了解其全全面厚度度之差異異。⑵根據據鍍層厚厚度量測測的結果果重新安安排陽極極的位位置。2．陽極接接點導電電不良⑴使用用鉗形表表定期檢檢查每一一支陽極極與陽極極桿是否否接觸良良好。⑵清潔潔所有接接點，并并確保陽陽極桿所所有接點點的電位位降落(VoltageDrop)都要相同同。3．鍍液中中硫酸濃濃度不足足，導電電不良.檢查硫硫酸濃濃度并并調整整至最最佳值值40問題4.鍍銅層層燒焦焦1．電電流密密度過過高或或電鍍鍍面積積不均均勻，，導致致板面面上局局部電電流密密度超超過局局限電電流⑴降降低所所用之之電流流⑶在在高電電流密密度區區增加加輔助助陰極極板，，以吸吸收多多余的的電流流2．鍍鍍液攪攪拌不不當或或板架架往復復攪拌拌不足足⑴利利用循循環過過濾及及低壓壓空氣氣進行行攪拌拌⑵配配合陰陰極桿桿往復復擺動動(與板面面垂直直)攪拌⑶檢檢查陰陰極之之間的的距離離，在在電流流密度度為30ASF的情況況下，，其距距離至至少應應為15公分。。3．在在操作作電流流密度度下的的銅離離子濃濃度過過低維持銅銅離子子的應應有濃濃度或或降低低電流流密度度4．硫酸酸濃度度過高高稀釋槽槽液維維持一一定的的酸濃濃度5．槽槽液溫溫度過過低冬天須須加熱熱槽液液，最最佳的的操作作溫度度通常常介于于22-26℃℃之間。。41問題5.鍍銅層層燒焦焦6．各各添加加劑含含量已已失去去平衡衡⑴添添加適適用于于高CD之添加加劑，，以減減少燒燒焦⑵添添加適適用于于低電電流密密度這這之添添加劑劑，以以減少少板面燒燒焦(線路)⑶在在正式式添加加大槽槽前應應先于于小槽槽內試試驗添添加劑劑的性能能。7．陽陽極過過長或或數量量過多多⑴陽陽極長長度應應比板板架略略短2-3英寸⑵將將陽極極袋綁綁緊⑶自自槽液液中移移走部部分陽陽極棒棒⑷陽陽極對對陰極極的面面積比比不應應該超超過2：18．槽液液攪拌拌太弱弱加強攪攪拌42問題6.鍍銅層層出現現凹點點1．鍍銅銅槽中中空氣氣攪拌拌不足足或不不均勻勻增加空空氣攪攪拌并并確保保均勻勻分布布2．槽槽液遭遭到油油漬污污染進行活活性炭炭處理理及過過濾，，確認認污染染來源源并加以杜杜絕3．過濾濾不當當持續過過濾槽槽液以以去除除任何何可能能的污污染物物。4．鍍槽槽內特特定位位置出出現微微小氣氣泡可能是是過濾濾泵有有空氣氣殘存存，設設法改改善43問題7.添加劑劑未能能發揮揮應有有功用用1．陽極極產生生極化化現