线路板电镀远程教育.ppt
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1、竞华远程教育课程,PCB流程图形电镀篇,课程大纲,1.图形电镀制作流程概述 2.主物料/治工具简介 3.设备/流程操作介绍 4.环境/安全介绍 5.思考题,图形电镀制作流程概述,图形电镀目的: 此制程为负片制程,在D/F后线路及所需部分电镀加厚铜层,以符合线路通需要,保证整体电器性能规范.,流程:,PCB制造工业中,酸性镀铜采用优质的磷铜阳极,以得到高质量的镀层,并满足快速,高效,稳定的电镀要求.其纯度量为99.90%且金属杂质含量低,其它杂质少,含磷量在0.04%-0.065%之间.,主物料/治工具介绍,一磷铜球,阳极的长度须要比阴极的挂架短,以减少挂架下端高电流区烧焦,至于短多少要视阴阳极
2、距,槽深,挂架,搅拌方式等实施状况而定. 其材质要求:a.优越耐蚀,如锆与钛.b.良好的导电能力.,二阳极篮,主物料/治工具介绍,阳极袋是用来收集阳极不溶解金属与杂质阳极泥,以防止镀槽污染,阻止粗糙镀层发生.,三.阳极袋,主物料/治工具介绍,4.硫酸铜: 硫酸铜是镀液中主盐,它在水溶液中电离出铜离子,铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。提高硫酸铜浓度可以提高允许电流密度,避免高电流区烧焦,硫酸铜浓度过高,会降低镀液分散能力。 5.硫酸: 硫酸的主要作用是增加溶液的导电性,硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响,硫酸浓度太低,镀液分散能力下降,镀层光范围缩小;硫酸浓度太高,虽然镀液分
3、散能力较好,但镀层的延性分降低,主物料/治工具介绍,6.氯离子: 氯离子与载运剂合并吸附于阴极表面,可以抑制高电流区铜的沉积速率, 改善电镀的均匀性,另外氯离子也帮助阳极腐蚀、产生均匀的阳极膜,有助阳极的溶解,使铜离子均匀析出.,主物料/治工具介绍,7.有机添加剂:(光泽剂,载运剂,平整剂) 在自然析镀下所获得的镀层表面是粗糙且无光泽的,需要添加适当的添加剂以修饰镀层的表面形态;利用“有机物在阴极表面的吸附反应形成薄膜”及“有机物的加速度与抑制性的平衡反应”,造成极化曲线偏移,使镀层之结晶细致,藉以增加铜延展性和电镀效率;同时可调整高低电流区之沉积效率,达到增加灌孔、均匀性及平整性之目的.其在
4、电镀过程中扮演非常重要的角色.,主物料/治工具介绍,目的:除板面有机油污,手印,氧化物等有机性污染,提高板面亲水性. 温度:一般温度36-40OC 浓度:3%-10%(不同品种不同浓度之有机界面活性剂),除油后水洗须加强, 保证后槽不受污染,设备/流程操作介绍,除油槽,一除油脱脂,目的:咬蚀铜面,增加粗糙度以增加镀层的结合力,同时除去表层之有机物及无机物之脏污 温度:一般23-27左右之SPS(APS) Cu+S2O82-+2SO42-+Cu2+,微蚀槽,二微蚀,设备/流程操作介绍,目的:去除板面氧化物,活化板面,且保证铜槽浓度平衡. 操作:室温下之10% H2SO4洗.,酸洗槽,三酸洗,设备
5、/流程操作介绍,镀铜槽,四镀铜,设备/流程操作介绍,电镀原理: 通过整流机将交流电变成直流电,电解液受外加电压影响下铜离子从阳极逐步向阴极转移的过程,1.法拉第定律. 第一定律-电镀时,阴极上所沉积(deposit)的金属与所通过的电量成正比. 第二定律-在不同镀液中以相同的电量进行电镀时,其各自附出来的重量与其化学当量成正比. 法拉第定律指出化学反应之物质守恒定律.,设备/流程操作介绍,2.电极电位. 当金属浸于其盐类之溶液中时,其表面那发生金属溶成离子或离子沉积成金属之置换可逆反应,直到某一电位下达到平衡,以常温常压下,以电解稀酸 液时 白金阴极表面之氢气泡做为任意零值。将各种金属对”零值
6、极” 连通作对比时,可知各种金属对氢标准电极之电位值。(NHE: normal hydrogen electrode) 金属NHE值越大,越易由离子还原成金属,如: Zn2+ 2e Zn -0.762V Cu2+ 2e Cu +0.34V 因NHE值:CuZn,故相同条件下,在同一镀液中,Cu金属先沉积出来.,设备/流程操作介绍,设备/流程操作介绍,3.过电压(Overpotential) 过电压系指当该物质产生一反应不论化学(氧化还原)或物理反应(扩散)时,都必须赋予额外能量,这种能量在电化学领域体现在此反应发生时的电压升高,这种比平衡电位升高的电位差叫”过电压(位)” 即 = V-EO :
7、 过电位,设备/流程操作介绍,cathode,Diffusion layer,P,V,P,V,阴极膜(Diffusion layer)指以至槽液金属离子浓度下降1%处起,一直到达阴极表面为止的浓度渐低的液膜,在阴极的部(P)载运剂多聚集而增加电阻,而光泽剂会协助铜离子在谷部(V)登陆,逐渐达到全面整平的目的.,阳极膜示意图,设备/流程操作介绍,电镀铜机理 镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸,在直流电压的作用下,在阴/阳极上发生如下反应: 阴极: Cu2+获得电子被还原成金属铜,在直流情况下电流效率可达98以上. Cu2+2e Cu 某些情况下镀液中存在少量 Cu+,将发生如下反Cu+e Cu 还
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