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前言鍍銅顆粒的重要影響因素—磷膜磷膜優劣的判定方法客戶基礎2023/11/2TheGlobalBenchmarkofquality

前言:

隨著ＰＣＢ行業向柔性板，剛柔結合板，ＨＤＩ板，ＢＧＡ封裝載板等高端線路板發展，其對生產廠家的加工工藝水平提出了更高的要求。細線路和小的線寬距對電鍍的要求更加嚴格。原來在普通線路板上問題不是很嚴重的鍍銅顆粒，現在變成了困擾良率的重要問題。是什么原因導致鍍銅顆粒，通過哪些措施可以降低鍍銅顆粒成為業界十分關注的技術問題。

2023/11/22鍍銅顆粒外觀2023/11/23

將鍍銅顆粒做切片，在金相顯微鏡觀察，可以看到1）凸起為實心型；2）凸起為包裹型；微蝕之后，可以看到中間的異物。本文主要針對實心型鍍銅顆粒展開討論。鍍銅顆粒分類2023/11/24鍍銅顆粒理論基礎2023/11/2TheGlobalBenchmarkofquality

銅陽極的溶解過程銅陽極的溶解主要是溶解成二價離子,但是也會生成很少量的一價離子。這種現象不僅在實踐中的得以證實,而且Rashkov等用旋轉環盤電極和恒電流法研究證實:銅在硫酸中的陽極溶解是按下述反應分步進行的:Cuo

-e-

→Cu+

快Cu+

-e-→Cu++慢（控制步驟）由此可見銅在陽極溶解過程中不可避免地伴隨一價銅的生成、積累。

2023/11/26Charge-TransferReactionActivationEnergyPotentialEnergyCu2+Cu+Cu0AE1AE2<<Step2Step1RateDeterminingStepActivationEnergy2023/11/27一價銅離子進入溶液會對陰極鍍層產生哪些不良后果呢?2023/11/28一價銅離子的危害①一價銅離子會造成鍍層“毛刺”(銅粗)。這是由于一價銅離子(以硫酸亞銅形式存在)水解產生銅粉(Cu2O):Cu2SO4+H2O→Cu2O+H2SO4在電鍍過程中,銅粉以電泳的方式沉積在陰極鍍層上產生毛刺。在電流密度小、溫度高的情況下,陰極電流效率會下降,氫離子的放電,使酸度下降,水解反應向生成銅粉的方向移動,毛刺的現象將會加重。2023/11/29H+SO4=Cu++Cu++Cu+Cu++Cl--Cu++Cu+Cu++Cu++Cl--SO4=Cu++Cu+Cu++H+H+SO4=H+Cl--H+毛刺的生成電流方向電子流方向陽極陰極CuOCuOCuOCuOCl--(氧化)(還原)2023/11/210一次電流分佈(Primarycurrentdistribution)電流分佈只受陰陽極的幾何形狀所影響+++++_____尖端效應：電流集中在板中凸出部份（高電流密度區）容易使銅顆粒增大。2023/11/211②一價銅離子會造成鍍層不光亮、整平性差,鍍液混濁。在一只銅粉較多的鍍槽中即使加了不少光亮劑,低電流密度區也是很難光亮整平的。一價銅離子的危害2023/11/212鍍銅顆粒的重要影響因素

—陽極磷膜2023/11/2TheGlobalBenchmarkofquality

磷銅陽極膜的作用當銅陽極中加入少量的磷,經電解處理表面產生了一層黑色的“磷膜”,陽極溶解過程就有了改變。2023/11/214這層“磷膜”對陽極過程反應Cu+

-e-→Cu++

慢（控制步驟）有顯著的催化作用,即加快Cu+的氧化,使慢反應變成快反應,大大減少了Cu+的積累;同時,表面形成的“磷膜”也能阻止一價銅離子進入溶液,促使它進一步被氧化成Cu2+;“磷膜”還能抑制Cu+的繼續產生。這樣,就大大減少了進入溶液中的一價銅。磷銅陽極膜的作用2023/11/215陽極表面的“磷膜”會使小晶粒從陽極脫落的現象大大減少,陽極利用率顯著提高。這層“磷膜”還在一定程度上阻止了銅陽極的過快溶解,這有利于控制溶液中銅離子的濃度不至于升高很快,使組分更趨穩定。磷銅陽極膜的作用2023/11/2161）含磷高的銅陽極磷膜厚,磷膜厚度又不均勻容易造成鍍層針孔。磷膜太厚、電阻增加,要維持原來的電流,就要升高槽電壓。本來硫酸鹽光亮鍍銅的效率就不是100%,在槽電壓升高的情況下,有利于H+的放電,氫離子放電后,氫不能很快脫離陰極,就容易造成針孔。當光亮劑中有比較多的表面活性劑,降低了溶解的表面漲力,從而使沉積出的氫不容易滯留在陰極表面。當光亮劑中表面活性劑的量不夠多或者降低溶液表面張力的潤濕作用不夠強,這就比較容易“讓”氫滯留在陰極表面造成針孔。

2）含磷量高、磷膜厚、分布又不均勻還容易造成低電流密度區“不光亮”、“細麻砂”狀。磷銅陽極膜過厚2023/11/217磷銅陽極膜過薄含磷低的銅陽極磷膜過薄,磷膜厚度厚度不夠，附著力變差，容易脫落，無法有效對一價銅離子構成很好的催化作用，容易生成電鍍顆粒和毛刺。2023/11/218磷膜優劣的判定方法2023/11/2TheGlobalBenchmarkofquality

因為磷僅存在于晶界周圍,所以精細晶粒的陽極產生均勻的陽極膜,減少粗糙(左圖為UC銅球,右圖為國內產銅球)什么決定了磷膜的生成？2023/11/220磷膜優劣的判定方法黑膜形成－在哈林槽中電鍍30分鐘后，取出銅球觀察銅球表面的黑膜形成情況。鍍液成分及組成如下：硫酸(g/l)185五水硫酸銅(g/l)75氯離子(ppm)60光亮劑(％)0.15填平劑(％)0.2溫度（oC）20電流密度(ASD)1.52023/11/221磷膜優劣的判定方法臺灣品牌優耐品牌美國品牌大陸品牌2023/11/222

銅球表面被水沖洗下來的陽極泥磷膜附著力的判定方法臺灣品牌大陸品牌2023/11/223

銅球表面被水沖洗下來的陽極泥磷膜附著力的判定方法美國品牌優耐品牌2023/11/224自然脫落在哈林槽中的陽極泥

陽極泥產率臺灣品牌美國品牌2023/11/225

自然脫落在哈林槽中的陽極泥

陽極泥產率大陸品牌優耐品牌2023/11/226陽極泥產率品牌臺灣品牌優耐品牌美國品牌大陸品牌原始銅球重量/g1283130413681448電解后剩余銅球重量/g1152118312611334被電解掉的銅球質量/g131121106114陽極泥的重量/g0.420.150.210.16陽極泥的產率/%0.320.120.200.142023/11/227客戶基礎2023/11/2TheGlobal