铜镀层的作用及对镀层,镀液的基本要求与选择

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1、PCB全制程资料2009-01-0523:08:41阅读29评论1  字号：大中小 订阅铜，元素符号Cu,原子量63.5，密度8.89克/厘米3，Cu2+的电化当量1.186克/安时。铜具有良好的导电性和良好的机械性能，铜镀层也是如此，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良好的结合力。因此，镀铜在印制板制作过程中占有重要位置。1、铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求1.1镀铜层的作用在双面或多层印制板制作过程中，铜镀层的作用其一是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米）的加厚层，通

2、过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般称为加厚铜；其二是作为图形电镀Sn-pd或低应力镍的底层，其厚度可达20-25微米，一般称为图形镀铜。随着印制板向高密度，高精度发展，对铜镀层的要求也越来越高。1.2对铜镀层的基本要求1.2.1良好的机械性能镀层的机械性能主要指韧性，它是金属学上的概念。在金属学中，金属的韧性是由相对伸长率和抗张强度来决定的，Tou=ξ.ó,式中Tou一金属的韧性，ξ一相对伸长率，ó一抗张强度。而相对伸长率ξ=(L-L0)/L0*100%,是表示金属变形能力大小的物理量，而抗张强度是单位横截面上承受的位力，

3、是表示表示金属抗变形能力的物理量。从公式看出，韧性与金属的相对伸长率和抗张强度有关，是表示材料被拉断需要的总能量。对铜镀层，一般要求相对伸长率不低于10％，抗张强度为20-50公斤/毫米2，以保证在波峰焊（通常260-2700C）和热风整平(通常2320C)时，不至于因环氧树脂基材与镀铜层膨胀系数的差异（环氧树脂膨胀系数12.8*10-5/0C，铜0.68*10-5/0C，相差约20倍），而使镀铜层产生纵向断裂。1.2.2板面镀层厚度（Ts）和孔壁镀铜层厚度（Th）之比接近1：1.只有板面及孔内镀层厚度均匀，才能保证镀层有

4、足够的强度和导电生。这就需要镀液有良好的分散能力和深镀能力。1.2.3镀层与基体结合牢固，如果结合力不好，镀层起泡，脱皮都会导致线路板的报废1.2.4镀层有良好的导电性，这就要求镀层纯度要高，镀层中的杂质主要来源于电镀添加剂了阳极中的杂质。1.2.5镀层均匀，细致，有良好的外观。1.3对镀铜液的基本要求1.3.1镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到Ts:Th接近1：1.1.3.2镀液在很宽的电流密度范围内，都能得到均匀，细致，平整的镀层。1.3.3镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度

5、高。2、镀铜液的选择印制板镀铜在我国已有三十余年的历史，镀铜技术也在日益成熟和完善。镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型以及氰化物型。由于印制板基材是覆铜箔层压板，作为强碱性的氰化物型的镀液显然是不合适的。氟硼酸盐型镀液虽比较稳定，允许电流密度较高，但镀液分散能力差，对板材有一定腐蚀作用，氟硼酸根对环境带来污染且难于治理；焦磷酸盐镀液所得镀层细致，镀液分散能力好，但镀液稳定性差，维护麻烦，成本高，且磷酸根对环境带来污染又给污水排放带来难题。硫酸盐型镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并且镀液成分简单，分散能力

6、和深镀能力好，电流效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。硫酸盐型镀铜液分为两种，一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液；一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液，这种镀液具有"高酸低铜"的特点，因而有很高的导电性和很好的分散能力与深镀能力。当然它们所用的添加剂也有区别。没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的要求。早在本世纪初就已发现明胶，甘氨酸，胱氨酸和硫脲等物质能使硫酸铜镀液得到光亮的镀层。五十年代后曾经有以硫脲或硫脲分别同糊精，巯基苯并噻唑等多种物质配合作为酸性硫酸盐镀铜光亮剂的专利，

7、这些添加剂虽然能使镀层光亮，晶粒细化，但镀层的机械性能却不能满足要求，如：明胶等添加剂导致镀层夹杂，镀层脆性和孔隙率增加；而硫脲组成的添加剂会大大降低镀层的柔软性，且容易分层而使镀层机械性能降低。到七十年代，有关聚合物，有机染料或较复杂的含硫，含氮化物组合的添加剂面世，可以获得高度整平，光亮，柔软良好的铜镀层。我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代，七十年代初，中科院计算所与北大化学系合作，在国内率先研制出高分散能力光亮酸性镀铜液，采用高酸低铜配方，使镀液分散能力好，外观及机械性能均好。同时，四机部无氰电镀工作组收集和

8、整理了国外大量的文献和专利，并组织了技术攻关，在大量科学试验和生产实践的基础上，于七十年代末期，推出了用于印制板镀铜的电镀添加剂SH-110，用这种添加剂，与其它材料相配合，可以获得光亮，整平的铜镀层，镀液具有良好的分散能力和深镀能力，即使在400C下，也能正常进行工作而不会分解，尤其适用于印制板镀铜，