PCB电镀铜知识(3):电镀铜均镀能力与深镀能力的差异

介绍印制电路板(printed circuit board,PCB)的电镀铜相关知识,重点介绍衡量电镀铜效果的重要指标,即均镀能力(throwing power,TP)和深镀能力(covering power)。1基本概念电镀技术是表面处理技术中重要的一类技术,当谈及电镀技术时,不可不谈及深镀能力与均镀能力。

Ni-SiC纳米复合电镀工艺与镀液均镀能力

文章主要研究了Ni-SiC纳米复合电镀工艺条件对镀液均镀能力的影响。研究表明:要获得好的分散能力和均镀能力,镀液的搅拌强度既不能太大,也不能太小,应保持适中;镀液中纳米SiC微粒浓度和镀液pH对均镀能力影响不显著,但pH不能过高;温度则应控制在40～50℃。此外,整平能力试验表明在镀液中加入纳米微粒,出现负整平作用。电化学极化曲线表明镀液中存在少量纳米微粒,可增大阴极极化,有利于得到结晶细致、光亮平整的镀层。

高纵横比PTH通孔的均镀能力研究

本文从实际生产需要出发,研究了硫酸浓度、硫酸铜浓度及电流密度等工艺参数对高纵横比PCB通孔均镀能力的影响规律,并通过正交实验确定满足纵横比为8:1的PCB板PTH孔的深镀要求的电镀工艺组合参数。研究表明,PTH孔的均镀能力随着硫酸铜浓度的降低而增加,随着硫酸浓度的升高而增加,随着电流密度的减小而增大;当硫酸浓度为185g/L,硫酸铜浓度为55g/L,当电流密度为1.25A/dm2时,PTH孔的均镀能力达到了90.7%。

预浸对烧结钕铁硼HEDP电镀铜的影响

[目的]烧结钕铁硼(Nd Fe B)的电镀前处理技术还不够成熟,开发适宜的前处理工艺极其重要。[方法]在电镀铜前,先采用以羟基乙叉二膦酸(HEDP)为主配位剂的溶液对NdFeB进行预浸。预浸液组成和工艺条件为:HEDP 20~30 g/L,氢氧化钾20~25 g/L,碳酸钾10~15 g/L,葡萄糖酸钾1~2 g/L,乙酸0.5~1.0 g/L,室温,时间60 s。通过电化学测试对比了Nd Fe B基体有无预浸处理时,铜在其表面的电沉积行为,并通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和荧光光谱测厚仪,对比了有无预浸处理的Nd FeB基体表面Cu镀层的宏观和微观表面形貌、截面形貌、元素分布及厚度分布均匀性。[结果]Nd Fe B基体预浸后表面被活化,静态电位降低。预浸液能够填满基体表面的孔隙并形成一层水薄膜,在后续电镀铜时保护基体不被腐蚀。预浸处理的Nd Fe B基体表面所得Cu镀层均匀、致密,不易氧化发黑,结合力和耐蚀性较好。[结论]对烧结钕铁硼进行预浸处理,能够保证其在后续电镀铜过程不被腐蚀,提高Cu镀层的综合性能。

无氰镀锌技术在航空发动机上的应用

通过分析无氰镀锌工艺在航空发动机零件上应用的风险,制定试片级试验—典型件验证—小批生产的方案,进行无氰镀锌溶液的优选和性能测试。在进行溶液的各项性能测试时,优选无氰镀锌溶液其各项性能不仅满足标准要求,溶液分散能力、深镀能力和整平能力均优于氰化镀锌溶液,在耐蚀性及氢脆性方面性能优异,极限测试时间超出标准要求。优选出性能优异的无氰镀锌溶液,经典型件验证,可以满足零件验收要求;同时,经生产线验证,槽液稳定性好、操作方便,可用于航空发动机零件镀锌生产。

高电流密度通孔电镀铜用抑制剂的研究

针对印制线路板(PCB)通孔高电流密度电镀的需求,通过循环伏安分析、霍尔槽试验和通孔电镀实验研究了不同分子量的聚乙二醇(包括PEG6000和PEG20000)、环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)共聚物(包括PE6400和17R4)及聚环氧乙烷-聚环氧丙烷单丁醚(50HB-400)5种抑制剂对通孔导通电镀铜的影响。循环伏安分析表明,抑制剂对Cu电沉积的抑制能力受其分子结构和分子量的共同影响。抑制剂分子中PO结构含量越高,其抑制能力越强;分子结构相同时,抑制剂的分子量越大,其抑制强度越大。5种抑制剂都能够实现在1~10 A/dm2的电流密度范围内获得细致光亮的Cu镀层。采用100 mg/L 50HB-400作为抑制剂与2 mL/L加速剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)及5 mL/L整平剂L-500搭配使用时,能够在6 A/dm2的大电流密度下对深径比≤5∶1的通孔实现高均匀性电镀。

利用镀液组成改善镀层厚度均匀性

概述了利用CuSO4镀液组成控制PCB的贯通孔镀层均匀性和导通孔填充镀层均匀性。

新型添加剂对通／盲孔电镀均匀性的提升研究

添加剂在电镀过程中发挥着不可替代的作用。文章介绍了一种可以减薄板面铜厚及改善通／盲孔的均镀能力的新型添加剂。通过对添加剂浓度、电流密度、气流量等施镀条件进行单因素实验研究其电镀效果。在最佳条件下，该添加剂对通孔的均镀能力可以提升12％，对盲孔的面铜可以减薄30％且不影响填孔品质。为了观察铜层表面的形貌．使用测试电子扫描显微镜（SEM）对镀铜表面进行检测。并通过浮锡检测铜镀层的延展性。未发现断裂问题。满足印制电路板品质要求。

镀铬液分散能力和覆盖能力差的表现何在？如何改善？

答：镀铬液的分散能力和覆盖能力是非常差的，尤其是普通镀铬液。分散能力又叫均镀能力，它主要表现在阴极（镀件）各点镀层厚度的分布情况（或比例），它取决于电流分布、电流密度、电流效率。其中电流分布则由镀件形状、电极布局、槽内位置（指阳极与镀件在槽中放置及定位适当与否），溶液电导率等因素决定。这些在镀硬铬中特别重要。

镍离子对氨羧配位体系无氰镀镉工艺的影响

采用氨羧配位体系无氰镀液对30Cr Mn Si A钢电镀镉。镀液组成和工艺条件为:CdCl_(2)·2.5H_(2)O 40~50 g/L,NH_4Cl 180~220 g/L,氨三乙酸60~80 g/L,乙二胺四乙酸20~30 g/L,NiCl_(2)·6H_(2)O 50~300 mg/L(即Ni^(2+)12.3~74.1 mg/L), pH 6.5~7.5,室温,电流密度1 A/dm~2,时间15~25 min。通过阴极极化曲线测试、循环伏安分析和霍尔槽试验研究了Ni^(2+)质量浓度对镉电沉积行为和镀液均镀能力的影响,并通过光泽度测定、扫描电镜观察和塔菲尔曲线测量分析了Ni^(2+)质量浓度对Cd镀层外观、表面形貌和耐蚀性的影响。结果表明,镀液中添加适量Ni^(2+)可以在一定程度上改善Cd镀层的外观和耐蚀性,但对其他性能的影响不明显。Ni^(2+)不宜单独用作无氰镀镉的添加剂。

新型酸铜电镀加速剂MA的应用研究

酸性电镀铜是重要的电子互连制造技术之一。为解决其工业生产过程中,聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)和3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)稳定性欠佳,导致镀液老化,使添加剂监控失效、镀液均镀能力下降和镀层结瘤等问题,通过电化学实验、定量分析实验和电镀实验,研究了巯基丙烷磺酸络二铜(MA)作为电子互连中酸铜电镀加速剂的特性。结果表明,MA能够直接替代原配方中的SPS和MPS,作为酸铜加速剂使用,且工作浓度更低,具有更宽的CVS分析线性区间,能够提供更准确的定量分析结果,在微通孔保型电镀中表现出良好的均镀能力,并能实现微盲孔的超级填充,不改变铜镀层的金相织构等,展现出广阔的应用前景。

密封连接器电镀过程仿真优化

密封连接器密封连接器在电镀时采用挂镀的方式,由于受主盐浓度、导电盐、电流密度分布等影响,在挂具不同位置的零件,其镀层厚度一致性比较差,不仅导致镀金成本显著增加,同时在低电流密度区出现漏镀情况,影响了密封连接器产品的外观、耐蚀性能等。本文主要从密封连接器电镀所使用的挂具和镀槽中的阳极排布出发,运用有限元多物理场仿真,对密封连接器在电镀过程中的电力线分布和镀层厚度进行仿真计算,对挂具和阳极板进行优化,提高密封连接器镀层的均镀能力,并通过实物加工验证仿真结果的有效性,从而实现密封连接器的产品性能提升和镀金成本降低。

挠性板通孔电镀配方与工艺优化研究

为解决使用传统电镀液配方进行挠性板通孔电镀时出现的均镀能力(TP)差等问题,本文基于加速剂聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)、N,N-二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠(DPS)的电化学性能测试,研究了整平剂对挠性板通孔电镀效果的影响,并对无整平剂的镀液体系中挠性板通孔电镀的影响因素进行了分析讨论。结果表明,SPS具有持续性的加速作用,是典型的加速剂,而DPS在高浓度条件下呈现出抑制效果,具有加速-整平双重特性;无整平剂体系下挠性板通孔的电镀效果(TP≥200%)明显要比有整平剂体系下的电镀效果(TP≈100%)要好,但是无整平剂条件下所得的铜镀层质量差;通过在无整平剂体系中加入DPS,利用DPS的微整平性能能够有效改善镀层质量。提高镀液中的铜离子浓度,降低酸的浓度、采用小电流密度、短时间电镀以及低气流量有利于提高通孔电镀的均镀能力。

一种多功能镀锡添加剂镀液性能的研究

使用自制的一种多功能硫酸盐镀锡添加剂 ,在优选出的最佳镀液配方和工艺条件下 ,测试了镀液的性能 .结果表明 :均镀能力 99%,深镀能力 10 0 %,电流效率 87%,沉积速度 5 9μm/h ,镀液稳定性好 .

电路板电镀锡铅合金的工艺研究

针对电路板电镀Sn-Pb抗蚀层过程中合金镀层厚度不均、小孔中间镀层较薄甚至破孔等问题,采用添加阴极振荡器的方法进行电镀,并通过切片方法对镀层的均镀能力进行了评价。结果表明,通过添加振荡器,可使均镀能力提高10%左右,明显改善了镀层质量。

新型碱性无氰镀镉工艺及其镀液与镀层性能

开发了碱性无氰镀镉新工艺。镀液中含氯化镉25～35 g/L、配位剂90～140 g/L、氯化钾140～180 g/L、光亮剂1.5～2.5 mL/L和辅助剂25～35 mL/L,pH为7.5～8.5,温度20～35°C。对于挂镀,阴极电流密度为0.5～1.5 A/dm^2;对于滚镀,槽电压为5～10 V,滚筒转速为4～8 r/min。在1.0 A/dm^2下电镀,镉的沉积速率约为0.35μm/min。该工艺的电流效率为70%左右,均镀能力为43%～59%,深镀能力为8.3,热震结合力合格。镉镀层经过低铬彩色钝化后进行中性盐雾试验1 000 h,无白锈生成。弯曲测试结果表明,厚度为36μm左右的镉镀层也具有良好的柔软性。

无氰碱性镀锌工艺及镀层性能

研制了无氰碱性镀锌新工艺.镀液组成为9～14 g/L锌离子,100 ～ 150 g/L氢氧化钠,1 mL/L主光亮剂,8 mL/L辅助光亮剂.常温下,.Jκ为1～3 A/dm2.在Jκ为2 A/dm2时下锌的沉积速率约为0.4 μm/min,ηκ约为77％,随着电流密度的提高,沉积速率增加,但电流效率下降.霍尔槽试验表明,在中高电流密度区,沉积速率与锌离子质量浓度接近线性关系,均镀能力随锌离子质量浓度的变化很小;在低电流密度区,沉积速率和均镀能力随锌离子质量浓度升高而降低.镀液稳定,电流效率和沉积速率较高,镀层附着力好,脆性小,耐腐蚀性高.

碱性镀锌添加剂的合成及其电镀性能的研究

本文合成了两种高分子聚合物作为碱性镀锌的添加剂，并对它们和一些国产添加剂的电镀性能进行了测试和比较。

碱性无氰预镀铜新工艺研究

引言氰化镀铜以镀层结晶细致,结合力强,镀液均镀能力、整平性、稳定性好等特点,目前广泛用于钢铁、铝及铝合金、锌及锌合金、镁及镁合金,以及铜/镍/铬电镀的打底镀层,但是氰化镀铜含有氰化物,毒性大,污染环境,危害操作者健康与社会稳定,因此,寻找可替代的镀铜工艺一直是电镀工作者多年来的研究方向。