影響電鍍的因素分析及改善策略論文

1、<p>　　系 別： 物理與電子工程系 </p><p>　　學(xué)科專業(yè)： 印制電路技術(shù)與工藝 </p><p>　　姓 名： xx </p><p>　　指導(dǎo)教師： xxx </p><p><b>　　Xxxx</b></p&g

2、t;<p>　　2012年 06月 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 引言2</b></p><p>　　2 影響因素魚骨圖2</p><p><b>　　3 物理因素2</b></p><p

3、><b>　　3.1電流密度2</b></p><p><b>　　3.2攪拌4</b></p><p><b>　　3.3過濾泵5</b></p><p><b>　　3.4震動器5</b></p><p><b>　　3.5整流

4、器7</b></p><p><b>　　3.6保護(hù)電流7</b></p><p><b>　　4 化學(xué)因素7</b></p><p><b>　　4.1銅陽極7</b></p><p><b>　　4.2硫酸9</b></p&

5、gt;<p><b>　　4.3光亮劑10</b></p><p><b>　　4.4氯離子10</b></p><p>　　5 環(huán)境的因素11</p><p><b>　　5.1溫度11</b></p><p><b>　　5.2液位12&l

6、t;/b></p><p><b>　　5.3冷卻水12</b></p><p>　　5.4電鍍時(shí)間12</p><p><b>　　6 人的因素15</b></p><p>　　6.1輸入資料15</p><p>　　6.2上板，夾邊條15</p>

7、;<p>　　6.3工藝及設(shè)備維護(hù)16</p><p><b>　　7 改善措施17</b></p><p><b>　　8 結(jié)論20</b></p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b&

8、gt;</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　印制電路板的電鍍工藝隨著電子設(shè)備的高功能化和小型化而飛速發(fā)展。為適應(yīng)高密度，高精度，微型化的需要，其制造技術(shù)與工藝有了很大的變化。印制電路板電鍍的主要目的是確保印制電路板的可焊性，防護(hù)性，導(dǎo)電性和耐磨性。文章通過對影響圖形電鍍的因素分析,來尋找改善電鍍工藝的措施。</p><

9、p><b>　　2 影響因素魚骨圖</b></p><p><b>　　3 物理因素</b></p><p><b>　　3.1電流密度</b></p><p>　　當(dāng)鍍液組成，添加劑，溫度，攪拌等因素一定時(shí)，鍍液所允許的電流密度范圍也就一定了，為了提高生產(chǎn)效率，在保證鍍層質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量使

10、用高的電流密度。 電流密度不同，沉積速度也不同。表(1)給出了不同電流密度下的沉積速度(以陰極電流效率100％計(jì)）。</p><p>　　表(1)電流密度與沉積速度</p><p>　　鍍液的最佳電流密度一定，但由于印制電板的圖形多種多樣，難以估計(jì)出準(zhǔn)確的施鍍面積，也就難以得出一個(gè)最佳的電流值。問題在于如何正確測算圖形電鍍的施鍍面積。下面介紹兩種測算施鍍面積的方法。</p>

11、<p><b>　?。?）稱重計(jì)量法：</b></p><p>　　剪取一小塊覆銅箔單面板，測量出一面的總面積，將板子在800C烘干1小時(shí)，干燥冷至室溫，用天平稱取總重量（Wo）.在此板上作陰紋保護(hù)圖形，蝕掉電鍍圖形部分的銅箔，清洗后按上法烘干稱重，得除去電鍍圖形銅箔后的重量（W1）,最后全部蝕刻掉剩余銅箔，清洗后按上法干燥稱重，得無銅箔基體的凈重（W2）,按下式可算出待電鍍圖形

12、的面積S:</p><p>　　S=S0X(W0-W1)/(W0-W2)</p><p>　　式中： S0 覆銅箔板的面積。</p><p>　　(W0-W1) 電鍍圖形部分銅箔重量。</p><p>　　(W0-W2) 銅箔總重量。</p><p>　　應(yīng)該指出的是，稱重法是以銅箔

13、均勻?yàn)橐罁?jù)的，基本上是較正確的，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，雙面板因圖形不同要分別測定，如果相同或相近則只需測一面即可。此法較繁瑣，適合品種少，大批量時(shí)應(yīng)用。</p><p>　?。?）計(jì)算面積百分?jǐn)?shù)：</p><p>　　先量出待鍍印制板的尺寸，然后估算線條部分面積與絕緣部分面積之比，如果為1：1，則面積百分?jǐn)?shù)為50％，電流密度已知，這樣可直接計(jì)算出圖形電鍍的電流：</p><p&g

14、t;　　安培數(shù) L*W*面積百分?jǐn)?shù)*2*Dk*n</p><p>　　式中：L 印制板的長度（分米）</p><p>　　W 印制板的寬度（分米）</p><p>　　Dk 鍍銅時(shí)電流密度</p><p>　　n 印制板塊數(shù)(圖形相同)</p><p>　　此法

15、是人工估算的，每個(gè)人估算可能有不同，方法粗略但簡單快捷。</p><p>　?。?）計(jì)算機(jī)計(jì)算圖形面積：</p><p>　　目前，自動化程度高的印制板廠，已經(jīng)使用CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）來進(jìn)行生產(chǎn)。它建有CAM工作站，設(shè)有專門計(jì)算電鍍圖形面積功能的軟件包，通過設(shè)定正確參數(shù)（如：掃描精度，板厚等），選擇好需計(jì)算的元件面和焊接面，對線路部分進(jìn)行掃描，可自動把掃描到面積疊加到一起，并自動減去鉆

16、孔部分面積，得出真實(shí)的圖形表面積和孔內(nèi)壁面積。</p><p>　　這三種方法中，無疑用計(jì)算機(jī)計(jì)算圖形面積方法最精準(zhǔn)。</p><p><b>　　3.2攪拌</b></p><p>　　攪拌可以消除濃差極化，提高允許電流密度，從而提高生產(chǎn)效率。攪拌可以通過使工件移動或使溶液流動，或兩者兼有來實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　

17、（1）陰極移動:陰極移動是通過陰極桿的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)工件的移動。陰極移動方向應(yīng)該是與陽極表面垂直，最好能呈角度，如450，這樣能促進(jìn)孔內(nèi)的溶液流動，如果有氣泡也能及時(shí)被趕出去。陰極移動幅度為20-25毫米，移動速度5-45次/分。</p><p>　　（2）壓縮空氣攪拌：壓縮空氣不僅帶給鍍液的中度到強(qiáng)烈的翻動，對鍍銅液而言，它能提供足夠的氧氣，促進(jìn)溶液中的Cu+氧化成Cu2+，協(xié)助消除Cu+的干擾。</p>

18、;<p>　　壓縮空氣應(yīng)是無油空氣泵供給，在泵的氣體進(jìn)口處，應(yīng)該使空氣凈化。壓縮空氣流量一般是0.3-0.8米3/分?？諝馔ㄟ^距槽底3-8厘米的管子釋出，此管最好與陰極橫平行，氣孔直徑3毫米，孔距80-130毫米，應(yīng)使小孔面積的總和約等于空氣管截面積的80％，壓縮空氣流量應(yīng)是可調(diào)的。</p><p>　　由于空氣攪拌對溶液的翻動較大因而對溶液的清潔程度要求較高，所以一般空氣攪拌都與溶液的連續(xù)過濾配合

19、使用。</p><p><b>　　3.3過濾泵</b></p><p>　　過濾可以凈化溶液，使溶液中的機(jī)械雜質(zhì)及時(shí)地除去，防止或減少了毛刺出現(xiàn)的機(jī)會同時(shí)又可以做到使溶液流動，尤其是有回流槽的鍍槽使用連續(xù)過濾，其溶液流動的效果更明顯。過濾機(jī)應(yīng)使用5-10微米的PP濾芯，也可以用過濾介質(zhì)。溶液應(yīng)每小時(shí)至少過濾一次。</p><p>　　為了強(qiáng)化

20、電極過程提高生產(chǎn)效率，往往將陰極移動，空氣攪拌與連續(xù)過濾同時(shí)使用在一個(gè)鍍槽中。</p><p><b>　　3.4震動器</b></p><p>　　廠內(nèi)電鍍制程均采用振動器方式，振動器的結(jié)構(gòu)如圖（1）：</p><p><b>　　圖（1）</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)體重心不在軸心上（偏心質(zhì)

21、量），因旋轉(zhuǎn)</p><p>　　產(chǎn)生的離心力＝不平衡所致強(qiáng)制振動</p><p>　　F＝m a（離心力）＝k x（Hook）</p><p>　　x＝m r ω 2 /k</p><p><b>　　x——振動位移；</b></p><p><b>　　k——彈性系數(shù)；</b&

22、gt;</p><p>　　m——旋轉(zhuǎn)偏心質(zhì)量；</p><p>　　r——軸心與重心距離。</p><p>　　離心力越大，所產(chǎn)生的振動位移越大。 </p><p>　　于是偏心塊在高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸帶動下, 就要產(chǎn)生不平衡的離心慣性力, 此力傳遞到振動裝置上即產(chǎn)生了振動。振動力通過夾具傳遞到PCB 的表面, 外來的振動可以改變孔內(nèi)溶液的流動形

23、式 , 從而影響到孔內(nèi)溶液的交換。</p><p><b>　　3.5整流器</b></p><p>　　鍍銅使用的整流器型式分為直流電源式及脈沖式，功能分別如下：</p><p>　?。?）直流電源式整流器:能在高溫下運(yùn)作，在定期保養(yǎng)及維修下可長期使用，元件結(jié)構(gòu)包括變壓器、整流器、穩(wěn)壓器三項(xiàng)。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)

24、：成本低，能在高溫下運(yùn)作，在定期保養(yǎng)及維修下可長期使用。</p><p>　　缺點(diǎn)：難達(dá)到低漣波值的要求（理想值＜1%）、體積大、重量重、僅能在低頻運(yùn)作不能用于脈沖使用、效率低耗電大。</p><p>　　（2）脈沖式整流器：轉(zhuǎn)換220V交流電為30V直流電，并將直流電壓切割轉(zhuǎn)換成高頻率方波，再通過獨(dú)立的電子開關(guān)，將脈波寬度調(diào)整并將電壓下降至15～50V方波，完成直流電輸出的開關(guān)轉(zhuǎn)換。&l

25、t;/p><p><b>　　3.6保護(hù)電流</b></p><p>　　保護(hù)電流是為了防止生成的銅鍍層在酸性條件下溶解。</p><p><b>　　4 化學(xué)因素</b></p><p><b>　　4.1銅陽極</b></p><p>　　在現(xiàn)代生產(chǎn)中，

26、多采用磷銅球[1]，這是因?yàn)槭褂秒娊忏~陽極時(shí)，一方面容易產(chǎn)生氧化亞銅﹙銅粉﹚，使鍍層表面粗糙，產(chǎn)生不合格的銅鍍層。另一方面會使溶液中的銅離子濃度升高，鍍液不穩(wěn)定，光亮劑的消耗增加，降低鍍層質(zhì)量。當(dāng)陽極和電解液中的Cu2+接觸時(shí)產(chǎn)生下列反應(yīng)：Cu+Cu2+→2Cu+，另外，陽極的不完全氧化也會產(chǎn)生一價(jià)銅離子：Cu-e→Cu+，這些Cu+在陽極表面形成Cu2O而懸浮在電解液中，產(chǎn)生“銅粉”、毛刺，鍍層粗糙不亮。如果陽極中含有少量的磷，在陽極

27、表面會生成一層黑色膜，它的成分是Cu3P，這層黑色膜具有金屬的導(dǎo)電性，它覆蓋在銅陽極表面，阻止過多的Cu2+生成，并加速Cu+的氧化，減少了Cu+的積累和產(chǎn)生，大大減少了Cu+進(jìn)入溶液的機(jī)會。也減少了陽極泥的生成量。</p><p>　　一些學(xué)者認(rèn)為，銅在硫酸銅溶液中的溶解分兩步進(jìn)行的。Cu-e-→Cu+ 基元反應(yīng)1</p><p>　　Cu+-e-→Cu2+ 基元反應(yīng)2<

28、/p><p>　　亞銅離子在陽極作用下氧化成二價(jià)銅離子是個(gè)慢反應(yīng)，也可以通過歧化反應(yīng)生成二價(jià)銅離子和單質(zhì)銅，所生成的銅單質(zhì)以電泳的方式沉積于鍍層中，從而產(chǎn)生銅粉，毛刺，粗糙等。當(dāng)陽極中加入少量的磷后，經(jīng)電解處理在陽極表面生成一層黑色的磷膜，陽極的溶解過程就發(fā)生了一些變化。</p><p>　?。?）黑色磷膜對基元反應(yīng)2有著顯著的催化效果，大大加快了亞銅離子的氧化，使慢反應(yīng)變成快反應(yīng)，大大減少槽

29、液中亞銅離子的累積。同時(shí)陽極表面的磷膜也可阻止亞銅離子進(jìn)入槽液，促使其氧化，減少了進(jìn)入槽液的亞銅離子。標(biāo)準(zhǔn)陽極黑色磷銅膜的導(dǎo)電率為為為1.5×104Ω-1.cm-1，具有金屬導(dǎo)電性，不會影響到陽極的導(dǎo)電性，而且磷銅陽極比純銅陽極的陽極極化小，在Dk為1ASD時(shí)，含磷0.02%～0.05%的銅陽極的陽極電位比無氧銅陽極低50 mv ～ 80 mv，黑色陽極磷膜在允許的電流密度下不會造成陽極鈍化。</p><p

30、>　?。?）陽極表面的黑色磷膜會使陽極正常溶解，微小顆粒脫落的現(xiàn)象大大減少，陽極的利用效率大大提高。當(dāng)陽極采用0.4 ASD ～1.2 ASD電流密度時(shí)，陽極上所含磷量與黑膜厚度呈線性關(guān)系。在陽極磷含量在0.030%~0.075%時(shí)陽極的利用效率最高，陽極黑色磷膜生成的最好。</p><p>　　磷含量對陽極磷膜的影響：</p><p>　?。?）磷含量為0.030%～0.075%的

31、銅陽極，形成的黑膜厚薄適中，結(jié)構(gòu)致密，結(jié)合牢固，不易脫落；先前磷含量過高的銅陽極，磷分布不均勻，溶解使陽極泥過多，從而污染槽液，還會堵塞陽極袋孔，造成槽電壓升高。槽電壓升高有會造成陽極膜脫落，實(shí)際生產(chǎn)中邊電鍍邊更換陽極容易產(chǎn)生毛刺。</p><p>　?。?2）磷含量0.3%的磷銅陽極磷分布不均勻，黑色磷膜過厚，銅的溶解性差。所以常常要把陽極掛滿，實(shí)際銅陽極掛得多，槽液中的銅含量還有下降的趨勢，也很難保持平衡。需

32、經(jīng)常補(bǔ)加硫酸銅，從成本來看，也是不合算的。</p><p>　?。?）實(shí)際上磷含量高的銅陽極生成的黑膜厚度太厚，電阻增加，要維持原來的電流，電壓要升高，槽電壓的升高有利于氫離子放電，針孔的產(chǎn)生幾率加大；</p><p>　?。?）實(shí)際上，磷含量高，黑膜太厚，分布不均勻，還會造成低電流區(qū)不光亮，細(xì)微麻砂狀。</p><p>　　磷銅球其典型的技術(shù)參數(shù)如下：</p

33、><p>　　典型的磷銅球技術(shù)參數(shù)</p><p>　　指標(biāo)名稱 指標(biāo)/% 典型分析/%</p><p>　　銅(Cu) ≥99.96 99.99</p><p>　　磷(P) 0.040～0.065 0.065&l

34、t;/p><p>　　鐵(Fe) ≤0.003 0.001</p><p>　　硫(S) ≤0.003 0.001</p><p>　　鉛(Pb) ≤0.002 0.001</p><p>　　銻(Sb

35、) ≤0.002 0.0006 </p><p>　　鎳(Ni) ≤0.002 0.0002</p><p>　　砷(As) ≤0.001 0.0006</p><p>　　錫(Sn) ≤0.002

36、 0.0001</p><p>　　其它元素總計(jì) ≤0.01 0.000</p><p>　　此類陽極采用鈦籃裝銅球方式掛在鍍槽陽極桿上，如圖（2）（3）</p><p><b>　　圖（2）</b></p><p><b>　　圖（3）</

37、b></p><p>　　由于磷銅陽極克服了電解銅和無氧銅的一系列缺點(diǎn)，已在印制電路板電鍍制程取代了電解銅和無氧銅，是目前業(yè)界鍍銅可溶性陽極的主流選擇電極反應(yīng)；</p><p><b>　　4.2硫酸</b></p><p>　　在酸性鍍銅電解液中硫酸的主要作用是，硫酸的存在可大大增加電鍍液的導(dǎo)電度，從而能使用大的電流密度范圍，降低硫酸銅

38、的解離度，防止銅鹽水解，減少“銅粉”﹙氧化亞銅﹚，改善鍍層質(zhì)量。</p><p>　　在酸性鍍錫液中，硫酸具有抑制錫鹽水解和亞錫離子氧化、提高溶液導(dǎo)電性和陽極電流效率的作用。當(dāng)硫酸含量不足時(shí)，Sn2+離子易氧化成Sn4+離子。他們在溶液中易發(fā)生水解反應(yīng)：</p><p>　　SnSO4+2H2O→Sn﹙OH﹚2↓+H2SO4</p><p>　　SnSO4+4H2O

39、→Sn﹙OH﹚4↓+2H2SO4</p><p>　　由反應(yīng)可知，硫酸濃度的增加有助于緩解水解反應(yīng)，但只有硫酸濃度足夠大時(shí)才能抑制住Sn2+和Sn4+的水解。</p><p><b>　　4.3光亮劑</b></p><p>　　為改善鍍層質(zhì)量，國內(nèi)外對酸性硫酸鹽鍍銅的光亮劑做了大量的研究，根據(jù)光亮劑的結(jié)構(gòu)和作用可分成以下兩類。</p&g

40、t;<p>　　(a)第一類光亮劑。這類光亮劑為含﹙—RH﹚亦稱氫硫基的雜環(huán)化合物或硫脲的衍生物和二硫化物。這類化合物在溶液中的作用是使鍍層致密，提高電流密度。</p><p>　?。╞)第二類光亮劑。這類光亮劑實(shí)質(zhì)為聚醚類表面活性劑。非離子型或陰離子型表面活性劑效果較好，這類光亮劑除了有潤濕作用可消除銅鍍層產(chǎn)生的針孔和麻點(diǎn)外，還可能在陰極界面上產(chǎn)生定向吸附，從而提高了陰極極化，使鍍層結(jié)晶細(xì)致。同時(shí)

41、能增加光亮區(qū)范圍。</p><p>　　不同要求的鍍層對光亮劑的要求各有區(qū)別，線路板鍍層需要極好的低電流區(qū)效果，鍍層分布均勻，鍍層的延展性好等。由于存在價(jià)格低等優(yōu)勢，在生產(chǎn)中，目前仍較多使用以M,N,SP,OP乳化劑為主的硫酸鹽鍍銅光亮劑。而國外主要采用以染料和復(fù)合表面活性劑為主的光亮劑。開發(fā)較低價(jià)格復(fù)合染料為基礎(chǔ)的硫酸鹽鍍銅光亮劑和能夠替代它的非染料系列光亮劑是硫酸鹽鍍銅添加劑的方向。</p>&

42、lt;p><b>　　4.4氯離子</b></p><p>　　氯離子是陽極活性劑，他來幫助陽極正常溶解，抑制Cu+的產(chǎn)生，提高鍍層光亮，整平能力和降低鍍層內(nèi)應(yīng)力。在光亮鍍銅電解液中必須存在少量Cl-,其用量為0.02～0.08g/L，才能得到全光亮鍍層。當(dāng)含量過低時(shí)，電解液的整平性和鍍層光亮度均下降，且易產(chǎn)生光亮樹枝狀條紋，嚴(yán)重時(shí)鍍層粗糙，高電流區(qū)易燒焦，鍍層易出現(xiàn)麻沙點(diǎn)或針孔。含量

43、過高時(shí)，陽極表面出現(xiàn)白色膠狀膜層，無論添加多少光亮劑，鍍層都不會光亮。氯離子含量大于0.1g/L時(shí)，鍍層產(chǎn)生麻點(diǎn)斑紋，含量再高時(shí)，鍍層會產(chǎn)生樹枝狀條紋。氯離子在電解液中的作用，可能是由于氯離子在電極表面有較強(qiáng)的吸附作用，并與銅離子形成氯化銅，對電極表面的銅離子起穩(wěn)定作用，降低了銅離子的放電速度，且防止銅離子發(fā)生歧化反應(yīng)[2]，從而使銅層致密。另外，氯離子的存在對兩類光亮劑的吸附起協(xié)同作用。</p><p><

44、;b>　　5 環(huán)境的因素</b></p><p><b>　　5.1溫度</b></p><p>　　電鍍往往在一定的溫度下進(jìn)行的，室溫是電鍍的理想溫度。一般來說，提高溫度，可以增加鍍液的導(dǎo)電性，提高鍍液的均勻性。鍍液的均勻性是由電流在陰極表面的分布情況決定的。溫度下降，粒子活潑性下降，溶液黏度增加，導(dǎo)電度降低。當(dāng)金屬還原時(shí)的電化學(xué)極化較大，它受溫度

45、影響就越大。溫度升高時(shí)過電壓降低，反應(yīng)容易進(jìn)行；溫度降低，增加電極極化。溫度對電極的影響是很明顯的。對交換電流的影響較大，電壓的影響少小。鎳的常溫過電壓較高，可以在常溫下析出；金銅銀等因其過電壓過低，已發(fā)生燒焦粗糙等現(xiàn)象，需要添加絡(luò)合劑或添加劑來提高反應(yīng)的過電壓。但是會降低反應(yīng)的速度，這種添加了絡(luò)合劑或添加劑，導(dǎo)電鹽因總體濃度增加，粘度增大，導(dǎo)電率下降，采用適當(dāng)加溫，可以在不破壞絡(luò)合物作用的同時(shí)，增加導(dǎo)電度，提高反映允許的電流密度，也可

46、以達(dá)到提高反應(yīng)速度和鍍層均勻性。</p><p>　　溫度對添加的影響也很明顯，光亮鍍鎳使用的添加劑，一般需要加溫到50度左右，才會有明顯的光亮作用，因?yàn)闇囟壬?，電流密度可以升高，這對達(dá)到增光劑的吸附電位有利。又如酸性鍍銅光亮劑一般溫度超過40度其作用就完全消失，只有在30度以下，才會有理想的光澤。</p><p>　　電鍍的本身會產(chǎn)生歐姆熱。一度電可以轉(zhuǎn)化為熱能860千卡，并由此可以計(jì)

47、算出槽液的生熱量和溫升：</p><p>　　Q=U×A×0.86×η</p><p><b>　　Q:電解熱</b></p><p><b>　　U:槽電壓</b></p><p><b>　　A:電流</b></p><p&

48、gt;<b>　　η:熱交換率%</b></p><p>　　有必要采取降溫措施。如酸性光亮鍍銅采取冷凍機(jī)降溫后，其品質(zhì)穩(wěn)定，可以應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)。其中熱交換率因鍍液組成，掛鉤導(dǎo)電狀況不同而不同。因此有些在常溫下能工作的電鍍液，在大量連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，也不一定可以使用。</p><p><b>　　5.2液位</b></p><p&g

49、t;　　液位保持穩(wěn)定，防止有些部位沒有鍍上銅。</p><p><b>　　5.3冷卻水</b></p><p>　　防止液位溫度過高，影響鍍層質(zhì)量，以及發(fā)生火災(zāi)。</p><p><b>　　5.4電鍍時(shí)間</b></p><p>　　電鍍的初期一段時(shí)間內(nèi)，包含兩個(gè)過程：  

50、  （1）過程一是修補(bǔ)沉銅層缺陷的過程，此階段對銅厚增長無明顯貢獻(xiàn)。 沉銅層覆蓋的完整性是以背光級數(shù)[3]來衡量的。圖（4）為典型的背光級別圖。</p><p>　　圖（4）背光級別圖    理想的狀況是10級，實(shí)際生產(chǎn)中做到的難度則很大。業(yè)界多數(shù)以8.5級以上為允收范圍，這就決定了沉銅層空洞缺陷存在的必然性，也客觀上決定了電鍍初期的第一個(gè)過程。在第一個(gè)過程完成之后，背光

51、已經(jīng)達(dá)到比較高的水平，此時(shí)銅厚增長的過程才真正開始。    為驗(yàn)證這個(gè)過程，實(shí)施如下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：將一片背光試片除膠、沉銅，并刻意將其做成背光不良的狀況，實(shí)測為7級。然后將此試片在哈林槽中分別電鍍3 min、5 min后再觀察背光狀況，結(jié)果如圖（5）。</p><p><b>　　圖（5）</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著

52、電鍍的進(jìn)行，3 min時(shí)背光已經(jīng)達(dá)到9級，至5 min時(shí)背光已經(jīng)達(dá)到10級，說明這時(shí)孔壁已經(jīng)完全被銅層覆蓋—原先孔壁背光不良處已完全被電鍍銅層修復(fù)了。</p><p>　?。?）過程2是缺陷修補(bǔ)完成后開始的正常電鍍過程，銅厚增長開始顯現(xiàn)。 為驗(yàn)證此點(diǎn)，進(jìn)行下述實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)設(shè)備：標(biāo)準(zhǔn)哈林槽、12V DC整流機(jī)、磷銅陽極。實(shí)驗(yàn)條件：陰極電流密度Dk＝15ASF，電鍍時(shí)間依次為5 min，10 min，20 min，30

53、 min，40 min，50 min，60 min。實(shí)驗(yàn)方法：用雙面無銅之基材板，正常除膠沉銅后，在哈林槽中模擬生產(chǎn)板之條件，進(jìn)行逐次分段電鍍，然后切片分析各次鍍銅厚度與其電鍍時(shí)間之對應(yīng)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)完成后切片分析各次銅層厚度與其電鍍時(shí)間之對應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)如下表（2)。銅厚與時(shí)間關(guān)系如圖（6）：</p><p><b>　　表（2）</b></p><p><b>

54、;　　圖（6）</b></p><p>　　整體來看，銅厚與時(shí)間呈良好的線性關(guān)系，其回歸方程式為：y＝0.3545x－0.00262 ,y—電鍍銅厚，x—時(shí)間。初始的5 min時(shí)間里，有部分時(shí)間是在進(jìn)行沉銅層缺陷的修復(fù)，并沒有完全用在銅厚的增長上。此階段完成后，銅厚才開始呈線性增加。</p><p><b>　　6 人的因素</b></p>

55、<p><b>　　6.1輸入資料</b></p><p>　　輸入的料號要與電腦給出的數(shù)據(jù)一致，輸料號時(shí)要特別注意，以免輸錯(cuò)。</p><p><b>　　6.2上板，夾邊條</b></p><p>　　由于龍門式垂直電鍍線本身存在上下電流分布的差異相對較大的問題，加上電流“邊緣效應(yīng)[4]”的影響，所以需要加邊

56、條，如圖（7）</p><p><b>　　圖（7）</b></p><p>　　6.3工藝及設(shè)備維護(hù)</p><p>　　鍍液需要良好的維護(hù)，才能保證鍍層質(zhì)量的穩(wěn)定。</p><p>　　（1）定期分析調(diào)整鍍液中硫酸銅，硫酸和氯離子的濃度，使之經(jīng)常處于最佳狀態(tài)。鍍液的分析周期可根據(jù)生產(chǎn)量大小來決定，一般每周至少分析調(diào)整

57、一次，若生產(chǎn)量大的幾乎每天都要分析調(diào)整。增加10毫克/升的氯離子，可以加入0.026毫升/升的試劑級鹽酸。</p><p>　?。?）添加劑的補(bǔ)充：在電鍍過程中，添加劑不斷消耗，可以根據(jù)安時(shí)數(shù)，按供應(yīng)商提供的添加量進(jìn)行補(bǔ)充，但還要考慮鍍件攜帶的損失，適當(dāng)增加5-10％。經(jīng)常進(jìn)行赫爾槽試片的檢查也是確定鍍液中添加劑含量是否正常的方法，根據(jù)赫爾槽試片調(diào)整的結(jié)果，補(bǔ)加光劑就比較客觀和可靠。</p><

58、;p>　　（3）定期用活性碳處理：</p><p>　　在電鍍過程中，添加劑要分解，同時(shí)干膜或抗電鍍油墨分解物及板材溶出物等都會對鍍液構(gòu)成污染，因此要定期用活性炭凈化。一般每年至少用活性炭處理一次，處理步驟如下:</p><p>　　（a)將鍍液轉(zhuǎn)至一個(gè)經(jīng)清洗的備用槽中。</p><p>　?。╞)將溫度升至430C.</p><p>

59、　?。╟)邊攪拌邊加入1-2毫升/升H202,在430C下充分?jǐn)嚢枞芤?小時(shí)。</p><p>　?。╠)升溫至650C,繼續(xù)攪拌1小時(shí)以上。</p><p>　?。╡)將鍍液冷卻至320C以下，加1-5克/升活性炭細(xì)粉，攪拌2小時(shí)后，關(guān)閉攪拌， 讓溶液沉降。</p><p>　?。╢)此時(shí) ，可適當(dāng)取小樣做赫爾槽實(shí)驗(yàn)，如果在整個(gè)電流密度范圍內(nèi)無光澤，可進(jìn)行過濾。注

60、意一定要把活性炭過濾干凈。</p><p>　　溶液回濾到電鍍槽后，根據(jù)赫爾槽實(shí)驗(yàn)加入光亮劑，以0.7-1.2A/dm2電流密度空鍍約1-2小時(shí)，使陽極長膜。并加入開缸量的添加劑，進(jìn)行試鍍。</p><p>　?。?）有害雜質(zhì)的去除</p><p>　　氯離子、硝酸根離子、銅離子、亞鐵離子等雜質(zhì)對酸性光亮鍍錫層質(zhì)量有明顯的影響，使鍍層發(fā)暗，空隙增多，要注意防止。金屬

61、離子雜質(zhì)可用小電流密度長時(shí)間通電處理去除，但尚無有效去除陰離子雜質(zhì)的方法。</p><p>　　許多光亮劑含有苯胺類及其衍生物。這些芳香族胺類可被氧化為對苯醌，導(dǎo)致鍍液變黃，有機(jī)雜質(zhì)過多，會使鍍液黏度明顯增加，鍍液難以過濾，鍍層結(jié)晶粗糙、發(fā)脆、出現(xiàn)條紋和針孔等疵病?？捎没钚蕴砍ビ袡C(jī)雜質(zhì)，處理時(shí)需將鍍液加溫至40℃，并充分?jǐn)嚢瑁耆o止后過濾。</p><p><b>　　7

62、改善措施</b></p><p>　　（1）設(shè)備及工藝方法方面改善措施</p><p>　　電鍍攪拌現(xiàn)在一般采用陰極移動或壓縮空氣攪拌，壓縮空氣攪拌由低壓鼓風(fēng)機(jī)提供無油和無水污染的空氣，但空氣進(jìn)入鍍液前至少經(jīng)過兩次油水分離器以確保空氣質(zhì)量，用空氣攪拌時(shí)，空氣中的氧在鍍液中氧化一價(jià)銅時(shí)會消耗一部分硫酸，這樣使得壓縮空氣攪拌的效率降低，消耗原料，應(yīng)該把壓縮空氣改為噴嘴式，如圖（8）

63、</p><p><b>　　圖（8）電鍍槽</b></p><p>　　采用噴嘴就避免了氧氣的帶入，采用噴嘴應(yīng)注意噴嘴的設(shè)計(jì)，噴嘴應(yīng)不易堵塞，流量也應(yīng)足夠，應(yīng)采用文丘里噴嘴，如圖（9）</p><p><b>　　圖（9）噴嘴</b></p><p>　　當(dāng)高速的液體經(jīng)過噴嘴噴出時(shí)，帶動了其周圍的

64、液體進(jìn)入噴射孔形成循環(huán)；這部分液體與泵出的溶液混合從而提高了循環(huán)的溶液總量。同時(shí)防止在容器底部形成沉淀，而減少維護(hù)時(shí)間及容器的清洗。高循環(huán)率能使溶液成份保持均勻及活性，使溶液有均一的溫度、PH值，濃度從而使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保證和提高。</p><p>　　聲波的共振作用在電鍍攪拌中的應(yīng)用，在電鍍槽上安裝聲波發(fā)生器，調(diào)節(jié)聲波的頻率，使其頻率與水分子的共振頻率相同，通過共振作用，促進(jìn)水分子進(jìn)入小孔，有利于電鍍效率的提高

65、，同時(shí)促進(jìn)氫氣的析出。提高生產(chǎn)效率。 </p><p>　　傳統(tǒng)的磷銅陽極，存在的不足之處在于槽底有大量陽極泥產(chǎn)生以及陽極消耗快。電鍍過程中，開缸后3個(gè)月～6個(gè)月，鈦藍(lán)底部就會產(chǎn)生大量的陽極泥和十分細(xì)小的銅渣顆粒，這些細(xì)小的銅渣顆粒跌落在鈦藍(lán)外，在陽極袋中形成一價(jià)銅離子，由于岐化原因在溶液中形成銅粉，在板面電鍍和圖形電鍍中細(xì)小銅粉沉積在陰極表面，這是造成PCB表面粗糙的主要原因之一。另外，陽極消耗快需要經(jīng)常加磷銅

66、球，銅磷球加入前準(zhǔn)備工序復(fù)雜，需要用酸浸泡，加磷銅球消耗大量時(shí)間，同時(shí)陽極面積減小影響鍍層質(zhì)量。</p><p>　　改善措施建一個(gè)溶解銅槽，將銅陽極與電鍍槽分離，電鍍槽用不溶陽極，溶解槽內(nèi)置無氧脫磷銅球，溶銅槽和電鍍槽之間以循環(huán)管道相連，當(dāng)藥水流經(jīng)溶銅槽時(shí)，銅球被溶解隨后被抽入到電鍍槽：其溶銅原理如下：</p><p>　　溶解槽銅被溶解：Cu+Fe3+→Cu2++Fe2+ （1）<

67、;/p><p>　　電鍍槽中：Fe3+在陽極上氧化再生：Fe2+-e→Fe3+ （2）</p><p>　　Fe2+在陰極上還原再生：Fe3++e→Fe2+ （3）</p><p>　　因?yàn)榈秒娮幽芰e3+>Cu2+>Fe2+，所以在陰極鍍銅，三個(gè)反應(yīng)周而復(fù)始的進(jìn)行，維持了電鍍槽液中銅離子和鐵離子的含量穩(wěn)定。</p><p>　　進(jìn)

68、一步改進(jìn)措施，如果蝕刻采用三氯化鐵蝕刻，因?yàn)槲g刻機(jī)理為</p><p>　　FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl</p><p>　　FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl2</p><p>　　將蝕刻線與電鍍線相結(jié)合，蝕刻后過濾顆粒雜質(zhì)，將產(chǎn)生的氯化亞鐵和氯化銅抽入電鍍槽，蝕刻線代替溶解槽。</p><p>　　(2)對員工的操作進(jìn)行

69、培訓(xùn)并制成規(guī)范化文件，對藥液分析、管控及日常維護(hù)加強(qiáng)監(jiān)督，防止出現(xiàn)人為操作引起的鍍銅不均問題。這些規(guī)定主要包括：</p><p>　?。╝）上板及電鍍邊條的使用規(guī)定（如板子與板子須靠攏、板條的長寬度規(guī)定等).</p><p>　　（b）每3～5天須添加銅球和電解，同時(shí)檢查銅球“架空”現(xiàn)象。</p><p>　?。╟）每架板入缸時(shí)檢查是否插偏、彎板和浮槽的卡死等問題。

70、</p><p>　?。╠）規(guī)定各類長度板子的掛板方式及不同板子的生產(chǎn)線別界定。</p><p>　?。╡）每周清洗鞍座、飛巴及各接觸點(diǎn)，保證導(dǎo)電性良好。</p><p>　?。╢）每班檢查銅缸液位，按照工藝要求及時(shí)做出調(diào)整。</p><p>　?。╣）定期做好藥水分析、光劑流量檢測及霍爾槽實(shí)驗(yàn)等，確保藥水含量正常。</p>&

71、lt;p>　?。╤）輸入料號核對準(zhǔn)確。</p><p><b>　　8 結(jié)論</b></p><p>　　PCB制造向多層化、積層化、功能化和集成化方向迅速的發(fā)展。促使印制電路設(shè)計(jì)大量采用微小孔、窄間距、細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行電路圖形的構(gòu)思和設(shè)計(jì)，隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展。使得PCB制造技術(shù)難度更高，實(shí)際電鍍中受到很多因素制約，例如，電鍍圖形情況，板厚/孔徑，溶液組成，液溫

72、，陽極與陰極間距，陽極電流密度，鍍液的攪拌，陰極移動，整流器的情況，電鍍操作人員的技能和經(jīng)驗(yàn)等，由于影響因素太多，不能保證都處在最佳狀態(tài)，通過對這些因素的分析，能夠改善電鍍措施，提高電鍍效率</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在王金來老師及電鍍車間劉士平主管的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題和相關(guān)文獻(xiàn)資料的查找，直到論文撰寫的整個(gè)過程

73、，他們以廣博的知識、豐富的經(jīng)驗(yàn)和清晰的思路，自始自終給我以耐心的指導(dǎo)，使我能夠順利的完成論文寫作，令我受益匪淺。故借此論文完成之際，對王老師及劉主管表示深深的感謝。</p><p>　　與此同時(shí)，我還要感謝王龍基秘書長把我?guī)У竭@個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)中來，感謝博敏公司給我提供實(shí)習(xí)機(jī)會，在這里我還要感謝學(xué)校對我的栽培，以及所有老師對我的諄諄教誨，使我在大學(xué)期間能夠掌握充足和扎實(shí)的專業(yè)知識去完成本論文的寫作。并且還要深深感謝在此

74、論文寫作的整個(gè)過程中給予我及時(shí)幫助的工友們。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 馮輝，張勇，張林森，等.電鍍理論與工藝 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.6</p><p>　　[2] 張懷武，何為，林金堵，等. 現(xiàn)代印制電路原理與工藝. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.11</p><