咨询中心

news

咨询中心

您所在的当前位置:首 页 > 咨询中心

电镀双极化现象浅析

浏览次数:161    作者:鑫工艺    发布时间:2018-06-25 15:58:46    字号:        

电镀双极化现象浅析

 杨智勤 倪 超 田瑞杰 陆 然 张 曦

    (深南电路有限公司,广东 深圳 518117)

   摘要:主要论述了电镀过程中的双极化现象及阐明其发生机理,并据此提出避免双极化的措施。

   关键词:双极化;机理;改善措施

   中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2012)05-0026-02

   1· 前言

   作为印制电路板制作的关键制程,电镀铜一直以来备受关注。

   纵观整个制程,其中隐藏着多少微观的不为人知的秘密,等待着有心人去发现。本文所论述的,即是从一次小实验中发现的现象开始,对其追根溯源,并最终提出电镀双极化机理来解释之。

   2 ·问题提出

   众所周知,在酸性硫酸盐镀铜工艺中,作为阴极的印制电路板在没有通电的情况下,其铜层会被药水腐蚀。过程机理如下:

   药水中Cu2+与板面之Cu发生归中反应:

   Cu2++Cu=2 Cu+ (1)

   生成的Cu+极不稳定,会迅速发生歧化反应:

   2Cu+=Cu2++Cu (2)

   式(2)中生成的Cu以铜粉的形式进入电镀液,通过电泳的方式沉积在阴极上,造成印制电路板板面毛刺、粗糙。

   在这种情况下,摸清铜层在电镀药水中的腐蚀速率,显得十分必要。故安排如下的实验,也正是通过此实验发现了电镀双极化现象。

   实验方案如下:将测试片(10 cm×10 cm无铜树脂板先沉铜处理)放入电镀槽阴阳两极之间,示意图如图1(为便于区分,将测试片面向阳极的那一面称为A面,另一面称为B面)。

         

   一段时间后取出,洗净烘干,每面测量9点铜厚数据如表1。

         

   对以上数据进行图解分析(考虑到测试前为沉铜层,厚度均匀,且两面均值一样,故测试前铜厚采用0.38 μm),如图2。

           

   数据显示:测试后A面铜厚增加,B面铜厚减少。按常理分析,测试片本身未与任何电源连接,其两面铜层均应被药水腐蚀而厚度减少。但实验的结果,却已然违背了这一常理。为什么?

   3· 机理解释

   前已述及,测试后A面铜厚增加,B面铜厚减少。A面的铜厚增加,毫无疑问是电镀镀上去的,B面的铜厚减少,显然有被药水腐蚀的原因,至于是否为唯一原因则有待考证。

   问题的关键是,测试片未与任何电源连接,电镀过程是如何发生的呢?

   首先,从电镀过程原理分析如图3。在电镀槽中电流从阳极流入电镀液,通过电镀液流入阴极。这个过程是印制电路板的电镀过程,易于理解。但是,在本实验过程中,在阴阳两极间加入测试片之后,电镀过程是否还如此呢?

   从本实验结果推断,电镀的过程发生了变化。在电解槽中的阴、阳极之间放置一个不与外电源连接的测试片将电镀槽隔为两个槽,则阴阳极之间的电流不能完全通过电镀液从阳极流向阴极,必需从测试片“借道”。真实的过程应如图4所示。

         

   可以得知,此时在整个电流回路中,同时存在两个阴阳极。因此,当电流由阳极到达A表面时,此时该表面就产生了阴极反应(电流从电镀液中流入A面了),结果是A面被镀上铜,而在B表面就产生了阳极反应(电流从B面流入电解液了),结果是铜发生溶解。

   原理如此,在实践中,根据电化学理论,某一特定的阳极或阴极发生反应必需达到一定的电极电位[1]。以镀铜为例,一般的,酸性硫酸盐电镀只要在0.6 V左右的电压差下就会发生阴极反应(铜离子在阴极沉积)。

   笔者此前在T厂就曾遇到电镀线类似的故障。龙门电镀线某电镀槽中的一个钛篮因为和导电阳极杆接触不良,当时阳极磷铜球一半是金黄色,另一半是黑色。现在想起来,是因为钛篮和导电阳极杆接触不良,有电阻存在,那么这个钛篮和阳极杆之间就会有电位差,这时该钛篮就成了上文中的测试片,成了一个双极性电极了,面向阳极杆的一侧作为阴极被镀上铜,呈现金黄色,而面向阴极方向的还是阳极,正常溶解,呈现磷膜颜色。

   根据以上分析,提出电镀双极化的概念如下:

   当一个金属电极同时存在阴极反应和阳极反应这两种性质时,这个金属电极就称为双性电极。在双性电极的两个不同表面上同时发生阴阳极反应的现象称为双极化现象。

   明白了以上的机理,就不难理解为何会出现以上的实验结果,同时也知道了双极化的危害。应用于印制电路板电镀铜,该问题多发生在阳极钛蓝上。那么,在生产中如何避免双极化现象呢?总的原则是,保证所有阳极相对阴极来说是在同一电位梯度上。因此,可以采取以下措施:

   (1)清洁导电阳极杆和钛蓝挂钩,保证钛蓝和导电阳极杆的良好电气连接;

   (2)及时补加阳极铜球,保证铜球与铜球之间的接触紧密;

   (3)保证夹具和阴极铜巴的良好接触。

   4· 结语

   本文通过对一个违背常理的实验结果追根溯源,最终提出了电镀双极化机理,有力的解释了这一现象,并根据该机理,给出了现实生产中避免双极化的措施。这对于我们更好地理解电镀的微观过程、指导实际生产具有重要意义。

参考文献

张立茗, 方景礼, 袁国伟, 沈品华. 实用电镀添加剂[M]. 北京:化学工业出版社, 2006.

版权所有:太原市鑫工艺表面工程技术有限公司  地址:太原市万柏林区珍锦隆装饰城内3排北2号

 联系人:乔经理    手机:15235165226   18635180926    

电话/传真:0351-6538166   邮箱:908600756@qq.com    晋ICP备20003380号-1