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    化學鍍銅具體操作流程

    來源:江蘇匯佳電鍍有限公司發布時間:2018.09.04 14:14:18 關注:212

    1.?化學鍍銅液

    目前應用比較廣泛的配方是下表所列舉的幾種使用不同絡合劑分類的化學鍍銅液,表中配方1為灑石酸鉀鈉絡合劑,其優點是化學鍍銅液的操作溫度低,使用方便,但穩定性差,鍍銅層脆性大,鍍銅時間要控制適當,不然由于脆性的鍍銅層太厚會影響鍍層與基材的結合強度。配方2為EDTA·2Na絡合劑,其使用溫度高,沉積速率較高,鍍液的穩定性較好,但成本較高。配方3為雙絡合劑,介于兩者之間。

    2. 化學鍍銅溶液的穩定性

    (1)化學鍍銅溶液不穩定的原因

    在催化劑存在的條件下,化學鍍銅的主要反應如下:

    在化學鍍銅溶液中除上式的主反應以外,還存在以下幾個副反應。

    a. 甲醛的歧化反應-在濃堿條件下,甲醛一部分被氧化成為甲酸,另一部分被還原成甲醇,反應式為
    甲醛的歧視化反應除造成甲醛過量的消耗外,還會使鍍液過早的"老化",使鍍液不穩定。
    b. 在堿性鍍銅溶液中,甲醛還原一部分Cu2+為Cu+,其反應式為
    反應式(5-3)所生成的Cu2O在堿性溶液中是微溶的:  Cu2O+ H2O ===2Cu++2 OH-- (5-4)   反應(5-4) 中出現的銅Cu+非常容易發生歧化反應  2Cu+=== Cu0↓+ Cu2+ (5-5)  反應式(5-5)所生成的銅是極細小的微粒,它們無規則地分散在化學鍍銅液中,這些銅微粒具有催化性,如果對這些銅微粒不進行控制,則迅速地導致整個鍍液分解,這是造成化學鍍銅液不穩定的主要原因。

    (2)提高化學鍍銅溶液穩定性的措施

    a. 加穩定劑所加入的穩定劑對Cu+有極強的絡合能力,對溶液中的Cu2+離子絡合能力較差,這種溶液中的Cu+離子不能產生歧化反應,因而能起到穩定化學鍍銅液的作用。所加入的穩定劑一般是含硫或N的化合物。例如:a,a′聯吡啶、亞鐵氰化鉀,2,9二甲基鄰菲羅林、硫脲、2-巰基苯駢噻唑等。

    b. 氣攪拌化學鍍銅過程中,用空氣攪拌溶液,在一定程度上可抑制Cu2O的產生,從而起到穩定溶液的作用。

    c. 連續過濾用粒度5μm的濾芯連續過濾化學鍍銅液,可以隨時濾除鍍液中出現的活性顆粒物質。

    d. 加入高分子化合物掩蔽銅顆粒很多含有羥基、醚基高分子化合物能吸附在銅的表面上。這樣,由于Cu2O的歧化反應而生成的銅顆粒,在其表面上吸附了這些高分子化合物之后就會失去催化性能,不再起分解溶液的作用。常用的高分子化合物有聚乙二醇、聚乙二醇硫醚等。

    e. 控制工作負荷對于不同的化學鍍銅液具有不同的工作負荷,如果"超載"就會加速化學鍍銅液的分解。對于表4所舉的化學鍍銅液工作負荷在連續工作時一般不能大于1dm2/L。

    3. 化學鍍銅層的韌性

    為了保證PCB金屬化孔連接的可靠性,化學鍍銅層須具有足夠的韌性?;瘜W鍍銅層韌性差的主要原因是由于甲醛還原Cu2時,放出氫氣引起的。雖然氫氣不能和銅共沉積,但在鍍銅反應中,這些氫氣會吸附在銅的表面上,聚集成氣泡夾雜在鍍銅層中,使鍍銅層產生大量的氣泡空洞,這些空洞會使化學鍍銅層的電阻變高,韌性變差。

    提高化學鍍銅層韌性的主要措施是在鍍液中加入阻氫劑,防止氫氣在銅層表面聚積。下表列舉了a,a′聯吡啶與其它的添加劑聯合使用時對以EDTA為絡合劑的化學鍍銅液的鍍銅層韌性影響,鍍銅溫度為70℃,a,a′聯吡啶的加入量為100mg/L。

    4. 化學鍍液的沉積速率

    影響化學鍍銅液沉積速率的因素主要有以下幾點:

    (1)溶液的的pH值

    甲醛還原銅的反應能否順利進行,主要取決于鍍液的pH值,在一定pH值范圍內,隨著溶液pH值增加,銅的沉積速度率加快,但pH值也不能太高,否則副反應加劇,造成鍍液不穩定。一般情況下pH值的控制范圍為12~13。

    (2)銅離子濃度

    化學鍍銅液的沉積速率,隨著鍍液中Cu2+離子的濃度增加而加快,在低濃度范圍內幾乎是按正比例增加,但當銅離子濃度增加到一濃度時,沉積速率增加變慢。雖然高濃度的Cu2+離子鍍液可以獲得較快的沉積速率,但是銅離子濃度太高,副反應加劇,造成鍍液不穩定。

    (3)絡合劑

    鍍液中絡合劑的過量程度對鍍液的沉積速率影響較小。但是絡合劑的類型對沉積速率有很大影響,表6列出了不同類型的絡合劑對化學鍍銅液的混合電位和沉積電流的影響。

    (4)甲醛

    鍍液中甲醛35%(體積)的含量在8ml/L以下時,其還原電位隨甲醛的濃度增加而明顯增大,高于8ml/L時,甲醛的還原電位增加緩慢。在實際應用中,甲醛的濃度范圍為10~15ml/L。在此濃度范圍內的甲醛含量變化對銅的沉積速率影響不大。

    (5)添加劑
    為了改善銅層的特性和鍍液的穩定性,可在化學鍍銅液中加入一定量的添加劑。加入添加劑后,在多數情況下是使化學鍍銅液的沉積速率變低。添加劑的含量不能過高,加入過量的添加劑往往會使鍍銅反應停止。

    (6)溫度

    提高鍍液溫度鍍銅速率增加,但隨著鍍液溫度上升,副反應增加,使鍍液不穩定。因此,對不同的化學鍍銅液,工作溫度都有一個極限值,超過工作溫度極限時,鍍液的穩定性明顯變差,造成鍍液迅速分解。

    5. 化學鍍銅溶液的自動分析和自動補加

    化學鍍銅過程中,鍍液的組分由于化學反應的消耗,在不斷地變化,如果不及時補充消耗掉的部分,將會影響化學鍍銅層的質量,而且,由于成分比例失調,會造成鍍液迅速分解。采用自動分析和自動補加的方法,控制化學鍍銅液的成分,可使鍍液始終處于很好的工作狀態?,F在國內就有專門的自動分析補加裝置出售。這些裝置能自動分析和補加化學鍍銅反應過程中所消耗的銅離子、氫氧化鈉、甲醛等。采用自動分析能明顯提高化學鍍銅質量,提高溶液穩定性,節約化工原料,減少污水排放和提高生產效率。

    6. 常見疵病及解決方法

    (1)化學鍍銅層與銅箔的結合力差
    a. 銅箔表面粗化處理不夠;
    b. 粗化后基體表面清洗不良;
    c. 化學鍍銅層太脆。

    (2)金屬化孔壁的鍍銅層有針孔
    a. 鉆孔質量太差,由于鉆頭不鋒利,在鉆孔過程中有大量的覆箔板切屑殘留在孔壁上或殘存處理液中,至使在這些部位不沉積銅;
    b. 活化處理不良,活化液活性不夠,溫度太低,孔內不清潔等;
    c. 化學鍍銅的pH過低;
    d. 空氣攪拌不足,未驅除銅還原時吸附的氫氣。

    (3)化學鍍層外觀發黑
    a. 化學鍍銅液配方組分配比不合理;
    b. 工藝操作條件控制不嚴格;
    c. 鍍液負載過大。

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