PCB印制线路板电镀工艺技术介绍(网摘)

    电镀是通过电化学方法在固体表面获得金属沉积层的过程。作为传统的表面工程的重要手段，电镀工艺技术长期用于为工件表面提供防止腐蚀的防护层和装饰性的装饰层；或为改变基体材料的表面特性，以制取特定成份和性能的金属或合金覆盖层。由于航空航天与核材料工程产业和电子信息产业的发展，电镀工艺方法已被用于制备不同类型的新型复合材料，包括微粒弥散金属复合材料、短纤维、长纤维缠绕、晶须增强型材料、层状复合材料和光学复合材料；制备半导体材料元器件，包括薄膜型半导体元件，平面显示器件、太阳能电池薄膜、大规模集成电路中的电阻、电容、光导、磁导与记忆元件、发光和荧光器件等。如今的电镀工艺技术已经有别于以往单纯意义上的表面工程方法。
   典型的常规电镀工艺加工过程包括以下工序
（1）    磨抛
（2）    有机溶剂脱脂
（3）    装挂
（4）    化学除油
（5）    热水洗
（6）    冷水洗
（7）    电解除油
（8）    热水洗
（9）    冷水洗
（10）    弱酸腐蚀（活化）
（11）    冷水洗
（12）    中和（视需要进行）
（13）    电镀
（14）    回收（冷水洗）
（15）    热水洗（视需要进行）
（16）    钝化、填充或其它附加处理（视需要进行）
（17）    卸装及水洗
（18）    脱水或干燥
（19）    防锈处理
（20）    包装

一、电镀工艺的分类

    酸性光亮铜电镀、电镀镍/金、电镀锡 

 二、工艺流程

    浸酸→全板电镀铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级逆流漂洗→浸酸→镀锡→二级逆流漂洗→逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗→镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干

三、流程说明

(一)浸酸

① 作用与目的：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；
② 酸浸时间不宜太长，防止板面氧化；在使用一段时间后，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；
③ 此处应使用C.P级硫酸；

(二)全板电镀铜：又叫一次铜，板电，Panel-plating(PN PLATING) 

① 作用与目的：保护刚刚沉积的薄薄的化学铜，防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉，通过电镀将其加后到一定程度
② 全板电镀铜相关工艺参数：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；硫酸含量多在180克/升，多者达到240克/升；硫酸铜含量一般在75克/升左右，另槽液中添加有微量的氯离子，作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果；铜光剂的添加量或开缸量一般在3-5ml/L，铜光剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果；全板电镀的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积，对全板电来说，以即板长dm×板宽dm×2×2A/ DM2；铜缸温度维持在室温状态，一般温度不超过32度，多控制在22度，因此在夏季因温度太高，铜缸建议加装冷却温控系统；
③ 工艺维护：
    每日根据千安小时来及时补充铜光剂，按100-150ml/KAH补充添加；检查过滤泵是否工作正常，有无漏气现象；每隔2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净；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，并及时补充相关原料；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0.2~0.5ASD电解6~8小时；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6~8小时，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；
④ 大处理程序：
    A.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
    B.将阳极钛篮和阳极袋放入10%碱液浸泡6~8小时，水洗冲干，再用5%稀硫酸浸泡，水洗冲干后备用；
    C.将槽液转移到备用槽内，加入1-3ml/L的30%的双氧水，开始加温，待温度加到65度左右打开空气搅拌，保温空气搅拌2-4小时；
    D.关掉空气搅拌，按3~5克/升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2~4小时；
    E.关掉空气搅拌，加温，让活性碳粉慢慢沉淀至槽底；
    F.待温度降至40度左右，用10um的PP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0.2-0.5ASD电流密度低电流电解6~8小时，
    G.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；
    H.待电解板板面颜色均匀后，即可停止电解，然后按1-1.5ASD的电流密度进行电解生膜处理1-2小时，待阳极上生成一层均匀致密附着力良好的黑色磷膜即可；
    I.试镀OK.即可；
⑤ 阳极铜球内含有0.3~0.6%的磷，主要目的是降低阳极溶解效率，减少铜粉的产生；
⑥ 补充药品时，如添加量较大如硫酸铜，硫酸时；添加后应低电流电解一下；补加硫酸时应注意安全，补加量较大时（10升以上）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；
⑦ 氯离子的补加应特别注意，因为氯离子含量特别低（30-90ppm）,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385ppm，
⑧ 药品添加计算公式：
    硫酸铜（单位：公斤）=（75-X）×槽体积（升）/1000
    硫酸（单位：升）=（10%-X）g/L×槽体积（升）
    或（单位：升）=（180-X）g/L×槽体积（升）/1840
    盐酸（单位：ml）=（60-X）ppm×槽体积（升）/385

(三)酸性除油

① 目的与作用：除去线路铜面上的氧化物，油墨残膜余胶，保证一次铜与图形电镀铜或镍之间的结合力
② 记住此处使用酸性除油剂，为何不是用碱性除油剂且碱性除油剂除油效果较酸性除油剂更好？主要因为图形油墨不耐碱，会损坏图形线路，故图形电镀前只能使用酸性除油剂.
③ 生产时只需控制除油剂浓度和时间即可，除油剂浓度在10%左右，时间保证在6分钟，时间稍长不会有不良影响；槽液使用更换也是按照15平米/升工作液，补充添加按照100平米0.5~0.8L；

(四)微蚀

① 目的与作用：清洁粗化线路铜面，确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力
② 微蚀剂多采用过硫酸钠，粗化速率稳定均匀，水洗性较好，过硫酸钠浓度一般控制在60克/升左右，时间控制在20秒左右，药品添加按100平米3-4公斤；铜含量控制在20克/升以下；其他维护换缸均同沉铜微蚀.

(五)浸酸

①作用与目的：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；
②酸浸时间不宜太长，防止板面氧化；在使用一段时间后，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；
③此处应使用C.P级硫酸；

(六)图形电镀铜：又叫二次铜，线路镀铜(P/T PLATING)

 ① 目的与作用:为满足各线路额定的电流负载，各线路和孔铜铜后需要达到一定的厚度，线路镀铜的目的及时将孔铜和线路铜加厚到一定的厚度；
② 其它项目均同全板电镀

(七)电镀锡

① 目的与作用:图形电镀纯锡目的主要使用纯锡单纯作为金属抗蚀层，保护线路蚀刻；
② 槽液主要由硫酸亚锡，硫酸和添加剂组成；硫酸亚锡含量控制在35克/升左右，硫酸控制在10%左右；镀锡添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果；电镀锡的电流计算一般按1.5安/平方分米乘以板上可电镀面积；锡缸温度维持在室温状态，一般温度不超过30度，多控制在22度，因此在夏季因温度太高，锡缸建议加装冷却温控系统；
③工艺维护：每日根据千安小时来及时补充镀锡添加剂剂；检查过滤泵是否工作正常，有无漏气现象；每个2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净；每周要定期分析锡缸硫酸亚锡（1次/周），硫酸（1次/周），并通过霍尔槽试验来调整镀锡添加剂含量，并及时补充相关原料；每周要清洗阳极导电杆，槽体两端电接头；每周用低电流0.2~0.5ASD电解6~8小时；每月应检查阳极袋有无破损，破损者应及时更换；并检查阳极袋底部是否堆积有阳极泥，如有应及时清理干净；每月用碳芯连续过滤6~8小时，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；
④ 大处理程序：
    A.取出阳极，取下阳极袋，用铜刷清洗阳极表面，水洗冲干后，装入阳极袋内，放入酸槽内备用
    B.将阳极袋放入10%碱液浸泡6~8小时，水洗冲干，再用5%稀硫酸浸泡，水洗冲干后备用；
    C.将槽液转移到备用槽内，按3~5克/升将活性碳粉缓慢溶解到槽液中，待溶解彻底后，吸附4-6小时候，用10um的PP滤芯加助滤粉过滤槽液至清洗干净的工作槽内，放入阳极，挂入电解板，按0.2-0.5ASD电流密度低电流电解6~8小时，
    D.经化验分析，调整槽中的硫酸，硫酸亚锡含量至正常操作范围内；根据霍尔槽试验结果补充镀锡添加剂；
    E.待电解板板面颜色均匀后，即停止电解;
    F.试镀OK.即可；
⑤补充药品时，如添加量较大如硫酸亚锡，硫酸时；添加后应低电流电解一下；补加硫酸时应注意安全，补加量较大时（10升以上）应分几次缓慢补加；否则会造成槽液温度过高，亚锡氧化，加快槽液老化 ；
⑥药品添加计算公式：
硫酸亚锡（单位：公斤）=（40-X）×槽体积（升）/1000
硫酸（单位：升）=（10%-X）g/L×槽体积（升）
或（单位：升）=（180-X）g/L×槽体积（升）/1840

(八)镀镍

① 目的与作用：镀镍层主要作为铜层和金层之间的阻隔层，防止金铜互相扩散，影响板子的可焊性和使用寿命；同时又镍层打底也大大增加了金层的机械强度；
② 全板电镀铜相关工艺参数：镀镍添加剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果，添加量大约200ml/KAH；图形电镀镍的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积 ；镍缸温度维持在40-55度，一般温度在50度左右，因此镍缸要加装加温，温控系统；
③工艺维护：
    每日根据千安小时来及时补充镀镍添加剂 ；检查过滤泵是否工作正常，有无漏气现象；每个2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净；每周要定期分析铜缸硫酸镍（氨基磺酸镍）（1次/周），氯化镍（1次/周），硼酸（1次/周）含量，并通过霍尔槽试验来调整镀镍添加剂含量，并及时补充相关原料；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镍角，用低电流0.2~0.5ASD电解6~8小时；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6~8小时，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）；每两周药更换过滤泵的滤芯；
④大处理程序：
    A.取出阳极，将阳极倒出，清洗阳极，然后放在包装镍角的桶内，用微蚀剂粗化镍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
    B.将阳极钛篮和阳极袋放入10%碱液浸泡6~8小时，水洗冲干，再用5%稀硫酸浸泡，水洗冲干后备用；
    C.将槽液转移到备用槽内，加入1-3ml/L的30%的双氧水，开始加温，待温度加到65度左右打开空气搅拌，保温空气搅拌2-4小时；
    D.关掉空气搅拌，按3~5克/升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2~4小时；
    E.关掉空气搅拌，加温，让活性碳粉慢慢沉淀至槽底；
    F.待温度降至40度左右，用10um的PP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0.2-0.5ASD电流密度低电流电解6~8小时，
    G.经化验分析，调整槽中的硫酸镍或氨基磺酸镍，氯化镍，硼酸含量至正常操作范围内；根据霍尔槽试验结果补充镀镍添加剂；
    H.待电解板板面颜色均匀后，即可停止电解，然后按1-1.5ASD的电流密度进行电解处理10-20分钟活化一下阳极；
    I.试镀OK.即可；
⑤补充药品时，如添加量较大如硫酸镍或氨基磺酸镍，氯化镍时，添加后应低电流电解一下；补加硼酸时应将补充量的硼酸装入一干净阳极袋挂入镍缸内即可，不可直接加入槽内；
⑥镀镍后建议加一回收水洗，用纯水开缸，可以用来补充镍缸因加温而挥发的液位，回收水洗后接二级逆流漂洗；
⑦药品添加计算公式：
    硫酸镍（单位：公斤）=（280-X）×槽体积（升）/1000
    氯化镍（单位：公斤）=（45-X）×槽体积（升）/1000
    硼酸（单位：公斤）=（45-X）×槽体积（升）/1000

(九)电镀金    分为电镀硬金（金合金）和水金（纯金）工艺，镀硬金与软金槽液组成基本一致，只不过硬金槽内多了一些微量金属镍或钴或铁等元素；
① 目的与作用：金作为一种贵金属，具有良好的可焊性，耐氧化性，抗蚀性，接触电阻小，合金耐磨性好等等优良特点；
② 目前线路板电镀金主要为柠檬酸金槽浴，以其维护简单，操作简单方便而得到广泛应用；
③ 水金金含量控制在1克/升左右，PH值4.5左右，温度35度，比重在14波美度左右，电流密度1ASD左右；
④ 主要添加药品有调节PH值的酸式调整盐和碱式调整盐，调节比重的导电盐和镀金补充添加剂以及金盐等；
⑤ 为保护好金缸，金缸前应加一柠檬酸浸槽，可有效减少对金缸的污染和保持金缸稳定；
⑥ 金板电镀后应用一纯水洗作为回收水洗，同时也可用来补充金缸蒸发变化的液位，回收水洗后接二级逆流纯水洗，金板水洗后即放入10克/升的碱液以防金板氧化；
⑦ 金缸应采用镀铂钛网做阳极，一般不锈钢316容易溶解，导致镍铁铬等金属污染金缸，造成镀金发白，露镀，发黑等缺陷；
⑧ 金缸有机污染应用碳芯连续过滤，并补充适量镀金添加剂.