PCB面板电镀工艺详解

Dec. 20, 2022   |   1433 views

电镀铜层具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点,是印刷电路板(PCB)制造中不可或缺的关键电镀技术之一。

印刷电路板的镀铜包括面板镀、图形电路镀铜和微孔制造镀铜。常用的镀液包括硫酸盐镀液、焦磷酸盐直接镀液和氰化物镀液。目前,酸性硫酸盐镀液是常用的。

下面是一个介绍PCB电镀铜技术的例子。

一、 腌制

酸洗的目的是去除板材表面的氧化物,活化板材表面。一般浓度为5%,有的保持在10%左右,主要是为了防止罐液中硫酸含量因进水而不稳定。

在操作过程中,有必要控制酸洗时间,酸洗时间不宜过长,以防止板面氧化。

对于酸性溶液,如果使用一段时间后酸性溶液浑浊或铜含量过高,应及时更换,以防止污染电镀铜筒和板的表面。酸洗硫酸一般采用CP级硫酸。

2, 镀液制备

酸性硫酸铜镀液具有分散性好、镀深、电流效率高、成本低等优点,在PCB生产中得到了广泛的应用。

酸性硫酸盐镀铜液一般由硫酸铜(CuSO4)、硫酸(H2SO4)、盐酸(主要作为氯离子Cl-)、有机添加剂等组成。

硫酸铜是溶液中Cu2离子的主要盐和主要来源。制备过程中应控制硫酸铜的浓度。如果浓度太低,沉积速率会变慢;如果浓度太高,沉积速率会太快,晶体颗粒会变粗,镀液的深镀能力会受到影响,使板表面和孔之间的厚度差太大。

一般来说,CuSO4•5H2O的含量控制在60g/L~100g/L。硫酸在镀液中的主要作用是提高镀液的电导率,防止Cu2水解。使用过程中也应控制浓度。

如果浓度过高,镀液的分散能力较差,但如果浓度过低,涂层的脆性会增加,韧性会降低。特别是,有必要保持ρ(H2SO4)/ρA的适当和稳定比例的(Cu2)可以实现更好的深镀效果。

根据实践,H2SO4的含量应控制在180g/L~220g/L。氯离子(盐酸)可以提高阳极的活性,促进阳极的正常溶解,防止阳极钝化;它还可以减少不完全阳极溶解产生的铜粉,提高涂层的亮度和流平能力,提高涂层质量。

镀液中氯离子含量一般较低,可控制在30mg/L~80mg/L。添加剂一般包括载体、光亮剂、流平剂等。它们在酸性硫酸铜电镀中起着非常重要的作用。它们可以改变电极的表面吸附,从而改变涂层的结构。

然而,添加剂通常需要几种协同作用才能达到预期的效果。因此,在实际制备和电镀过程中很难准确掌握添加剂的用量,这也是高厚度直径比的高密度PCB微孔电镀中的一个问题。目前,国外研究开发了一种通过改变脉冲电镀条件不使用添加剂的技术。

3, 全板电镀

也称为一次性镀铜。它的功能是保护刚刚沉积的薄化学铜。全板电镀是在孔金属化后,将整个印刷板用作阴极,将镀铜层加厚到一定程度,然后通过蚀刻形成电路图案,以防止产品因薄化学镀铜层被后续工艺蚀刻而报废。与全板电镀铜相关的工艺参数控制如下:

1.镀液的主要成分是硫酸铜和硫酸。采用高酸低铜配方,保证电镀过程中板面厚度分布的均匀性,以及深孔和小孔的深镀能力;硫酸的含量一般为180g/L,其中大部分可达240g/L;硫酸铜的含量一般控制在75g/L左右。

2.在镀液中加入少量氯离子,起到辅助光泽剂和铜光泽剂的作用。

3.应根据实际生产板效果或千安培小时的方法添加铜抛光剂。例如,每天应按千安培小时添加铜抛光剂,即100ml/KAH~150ml/KAH。铜抛光剂的添加量或圆柱体开口量一般为3ml/L~5ml/L,全板电镀电流一般按2A/dm2×板上电镀面积计算,即全板电镀的板长(dm)×板宽(dm)?2×2A/dm2

4.铜筒的温度应保持在室温,一般控制在22℃,不超过32℃。如果夏季温度过高,铜缸应配备冷却温度控制系统。

5.检查过滤泵是否正常工作,是否漏气;每2h~3h用干净的湿抹布清洁一次阴极导电棒。

6.每周定期分析铜筒中硫酸铜(每周一次)、硫酸(每周一个)和氯离子(每周两次)的含量,并通过霍尔电池试验调整抛光剂的含量,及时补充相关原材料。

添加硫酸时应注意安全。当加入大量硫酸(超过10L)时,应分几次缓慢加入;否则,镀液的温度会过高,抛光剂的分解会加速,镀液会被污染;添加氯离子时应特别注意。由于氯离子含量很低,在添加之前必须用量筒或量杯准确称重;1ml盐酸含有约385个氯离子×10-6。

此外,每周应清洁槽两端的阳极导电棒和电接头,及时补充钛篮中的阳极铜球,并使用低电流0.2ASD~0.5ASD进行电解6h~8h;每月检查阳极钛篮袋是否损坏,及时更换损坏的钛篮袋;检查阳极钛篮底部是否有阳极泥,如有及时清理;炭芯连续过滤6h~8h,低电流电解除杂;每半年左右根据罐液污染情况确定是否需要重点处理(活性炭粉);每两周更换一次过滤泵的滤芯。