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电镀铜工艺
n 铜特征
– 铜,元素符号Cu,原子量63.5,密度8.89克/立方厘米,Cu2+电化当量
1.186克/安时.
– 铜含有良好导电性和良好机械性能.
– 铜轻易活化,能够和其它金属镀层形成良好金属--金属间键合,
从而取得镀层间良好结协力.
电镀铜工艺功效
n 电镀铜工艺
– 在化学沉铜层上经过电解方法沉积金属铜,以提供足够导电
性/厚度及预防导电电路出现热和机械缺点.
电镀铜工艺功效
n 电镀铜层作用
– 作为孔化学沉铜层加厚层,经过全板镀铜达成厚度5-8微米,
称为加厚铜.
– 作为图形电镀锡或镍底层,其厚度可达20-25微米,称为图形镀
铜.
硫酸鹽酸性鍍銅機理

酸性鍍銅液各成份及特征簡介
g 酸性鍍銅液成份
— 硫酸銅（CuSO4
.5H2O)
— 硫酸(H2SO4)
— 氯離子（Cl-)
— 添加劑
酸性鍍銅液各成份
功效
— CuSO4
.5H2O ：关键作用是提供電鍍所需Cu2＋及提升導電能力
— H2SO4 ：关键作用是提升鍍液導電性能，提升通孔電鍍均勻性。
— Cl- ：关键作用是幫助陽極溶解，協助改善銅析出，結晶。
— 添加劑：关键作用是改善均鍍和深鍍性能，改善鍍層結晶細密性。
酸性鍍銅液中各成份含量對電
鍍效果影響
— CuSO4
.5H2O ：濃度太低，高電流區鍍層易燒焦；
濃度太高，鍍液分散能力會降低。
— H2SO4 ：濃度太低，溶液導電性差，鍍液分散能力差。
濃度太高，降低Cu2+遷移率，電流效率反而降低，並對銅
鍍層延伸率不利。
— Cl- ：濃度太低，鍍層出現台階狀粗糙鍍層，易出現針孔和燒焦；
濃度太高，導致陽極鈍化，鍍層失去光澤。
— 添加劑：（後面專題介紹）
操作條件對酸性鍍銅效果影
響g溫度
— 溫度升高，電極反應速度加紧，允許電流密度提升，鍍層沉
積速度加紧，但加速添加劑分解會增加添加劑消耗，鍍層結
晶粗糙，亮度降低。
— 溫度降低，允許電流密度降低。高電流區轻易燒焦。预防鍍
液升溫過高方法：鍍液負荷小于0.2A/L，選擇導電性能優
良挂具，減少電能損耗。配合冷水機，控制鍍液溫度。
g電流密度
— 提升電流密度，能够提升鍍層沉積速率，但應注意其鍍層
厚度分布變差。
g攪拌
— 陰極移動：陰極移動是通過陰極杆往複運動來實現
工件移動。移動方向與陽極成一定角度。陰極移動振幅
50－75mm，移動頻率10－15次/分
— 空氣攪拌
無油壓縮空氣流量0.3-0.8m3 / min.m2
打氣管距槽底3－8cm，氣孔直徑2 mm孔間距80－130 mm。
孔中心線與垂直方向成45o角。
g過濾
PP濾芯、5－10mm過濾精度、流量2－5次循環/小時
g陽極
磷銅陽極、含磷0.04-0.065%
操作條件對酸性鍍銅效果影
響
磷銅陽极特色
g 通電后磷銅表面形成一層黑色(或棕黑)薄膜
g 黑色(或棕黑色)薄膜為Cu3P又稱磷銅陽极膜
g 磷銅陽极膜作用
— 陽极膜本身對(Cu+--e→Cu2+)反應有催化、加速作用，從而
減少Cu+積累。
— 陽极膜形成后能抑制Cu+繼續產生
— 陽极膜電導率為1.5X104ê -1 cm-1含有金屬導電性
— 磷銅較純銅陽极化小(1A/dm2 P0.04-0.065%磷銅陽极化
比無氧銅低50mv-80mv)不會導致陽极钝化。
— 陽极膜會使微小晶粒從陽极脫落現象大大減少
— 陽极膜在一定程度上阻止了銅陽极過快溶解
电镀铜阳极表面积估算方法
g 圆形钛篮铜阳极表面积估算方法
— pdlf /2
F p=3.14 d=钛篮直径l=钛篮长度f=系数
g 方形钛篮铜阳极表面积估算方法
— 1.33lwf
l=钛篮长度w=钛篮宽度f=系数
g f和铜球直径相关:
直径=12mm f=2.2
直径=15mm f=2.0 直径=25mm f=1.7
直径=28mm f=1.6 直径=38mm f=1.2

磷铜阳极材料要求规格
g 主成份
– Cu : 99.9% min
– P : 0.04-0.065%
g 杂质
– Fe : 0.003%max
– S : 0.003%max
– Pb : 0.002%max
– Sb : 0.002%max
– Ni : 0.002%max
– As : 0.001%max
影響陽极溶解原因
g 陽极面積(即陽极電流密度控制在0.5ASD-1.5ASD之間)
g 陽极袋(聚丙烯)
g 陽极及陽极袋清洗方法和頻率
添加剂对电镀铜工艺影响
g 载体-
吸附到全部受镀表面, 增加
表面阻抗,从而改变分布不
良情况.
抑制沉积速率
g 整平剂-
选择性地吸附到受镀表面
抑制沉积速率
＊各添加剂相互制约地起作用
g 光亮剂-
选择性地吸附到受镀表面,
降低表面阻抗,从而恶化分
布不良情况.
提升沉积速率
g 氯离子-
增强添加剂吸附
电镀层光亮度
载体(c) /光亮剂(b)机理

载体(c)快速地吸附到全部受镀表面并均一地抑制电沉积
n 光亮剂(b)吸附于低电流密度区并提升沉积速率.
n 载体(c)和光亮剂(b)交互作用造成产生均匀表面光亮度
电镀整平性能
光亮剂(b),载体(c),整平剂(l)机理

n 载体抑制沉积而光亮剂加速沉积
n 整平剂抑制凸出区域沉积
n 整平剂扩展了光亮剂控制范围
电镀铜镀层厚度估算方法
电镀铜镀层厚度估算方法(mil)
— 电镀阴极电流密度(ASD) X 电镀时间(分钟) / 114
1 mil = 25.4 μm
g电镀铜溶液分散能力(Throwing Power)
电镀铜溶液
– 电镀铜溶液电导率
F 硫酸浓度
F 温度
– 硫酸铜浓度
– 添加剂
– 板厚度(L),孔径(d)
F L2/d ：（板厚inch）2 /（孔径inch）
g 搅拌: 提升电流密度
g 表面分布也受分散能力影响.

g Throwing Power 测定方法
电镀铜溶液分散能力(Throwing Power)
电镀铜溶液和电镀线评价

g电镀铜溶液和电镀线评价
Throwing Power 测定方法

电镀铜溶液和电镀线评价
g 延展性
— 用不锈钢片在镀槽或延展性测试槽镀上2mil 铜片.
— 再以130oC把铜片烘2小时.
— 用延展性测试机进行测试.
g 热冲击测试
—
测试步骤
(1)裁板16''x18'’
(2) 进行钻孔；
(3) 经电镀前处理磨刷；
(4) Desmear + PTH + 电镀；
(5) 经电镀后处理板清洗烘干；
(6) 每片板裁上、中、下3小片100mm x 100mm测试板；
电镀铜溶液和电镀线评价
g 热冲击测试
— 以120oC烘板4小时.
— 把板浸入288oC铅锡炉10秒.
— 以切片方法检验有否铜断裂.

电镀铜溶液控制
– 硫酸铜浓度
– 硫酸浓度
– 氯离子浓度
– 槽液温度
– 用Hull Cell监控添加剂含量
– 镀层物理特征(延展性/抗张强度)
g 分析项目
上述项目须定时分析,并维持在最好范围内生产
电镀铜溶液控制
g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)

电镀铜溶液控制
g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)参数
— 电流: 2A
— 时间: 10分钟
— 搅拌: 空气搅拌
— 温度: 室温
电镀铜溶液控制
g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)
高电流密度区烧焦,中高电流密度区无光泽----Copper Gleam 125T-2(CH)
Additive 很低
更正方法:添加2-3ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive

电镀铜溶液控制
g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)
仅高电流密度区烧焦,试片其它区域仍然正常----Copper Gleam 125T-2(CH)
Additive 低
更正方法:添加1ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Additive

电镀铜溶液控制
g 赫尔槽试验(Hull Cell Test)
高电流密度区呈不合适氯离子含量条纹沉积,整个试片光亮度降低
更正方法:分析氯离子含量,如有需要请作调整
—电镀工艺过程
酸性除油
酸性除油关键作用為除去輕度氧化及輕度污漬和手印。
步骤说明
— 浸酸(10%硫酸)
除去經過水洗后板面產生輕微氧化,此酸通常為10%。
电镀铜
Copper Gleam 125T-2(CH)特征及优点:
1.镀层有光泽而平均
2.特佳孔内覆盖能力
3.特佳分布能力
4.优良镀层物理特征
5.易于分配及控制

镀层特征
导电性0.59微姆欧/厘米
延展性16-20%
密度8.9克/立方厘米
抗拉强度30-35Kg/mm2
可焊性很好
结构高纯细致等轴晶粒
热冲击(288℃ 10秒) 可抵受5次而镀层无裂痕Copper Gleam 125T-2(CH)之镀液于投入生产前需作假镀处理,促进铜阳极上能形成一均匀之阳极膜, 以确保能镀出品质优良之镀层。假镀之程序为先以假镀板, 用14~20 ASF (约0.2安培/公升) 电镀二十四小时直至达成5安培小时每公升溶液。为避免过厚镀层剥落在电镀槽液, 假镀板每2~4小时更换。当完成假镀程序后, 镀液便可作生产之用。

电镀线配线方法
设备准备程序
槽子清洗
在配槽之前,工艺槽及隶属设备必需根本清洁,并随即用硫酸溶液中和。
对于新设备或先前使用其它工艺设备,本清洗程序更显得关键。
清洁液──氢氧化钠20-50g/l 中和液──硫酸20-50ml/l
程序
A.用清水清洗各缸及其隶属设备
B.各缸注满清水浸洗,如有打气及过滤系统则开启
清洗(无需加滤芯)
C.排走废水
D.加入清洁液(NaOH 20-50g/l)到槽内,浸洗8 小时
以上,并开启全部打气及过滤泵。
E.排走氢氧化钠清洁液
F.注入清水,清洗洁净。
G.排走废水
H.加入中和液(H2SO4 20-50ml/l)到槽内,浸洗8 小时以
上,并开启全部打气及过滤泵。
I.排走硫酸溶液
J.再以清水清洗,排走废水。
K.各槽注满清水浸洗,开启打气及过滤泵,清洗整套设备。
L.排走废水,槽子已清洗完成。
新阳极袋清洗
A. 用50g/l 氢氧化钠溶液加热至50℃左右将阳极袋放入该溶液
中浸泡8小时。
B. 取出阳极袋用清水清洗洁净。
C. 用100ml/l 硫酸溶液浸泡8 小时以上。
D. 用纯水根本清洗洁净。
阳极篮清洗
A. 用50g/l 氢氧化钠溶液加热至50℃左右，将阳极篮放入
该溶液中浸泡8 小时。
B. 取出阳极篮用清水清洗洁净。
C. 用100ml/l 硫酸溶液浸泡8 小时以上
D. 用纯水根本清洗洁净
聚丙烯过滤芯清洗
A. 以热纯水清洗
B. 以100ml/l 硫酸浸泡8 小时以上
C. 用纯水根本清洗洁净
新铜阳极清洗
A.用50g/l 氢氧化钠溶液浸泡8 小时以上
B.用清水冲洗洁净
C.再以50ml/l 硫酸+50ml/l 双氧水浸泡,阳极呈鲜红色即可。
D.用清水清洗洁净
E.用100 ml/l 硫酸浸泡
F.用纯水根本冲洗洁净即可使用
Copper Gleam 125T-2(CH)配槽步骤
a. 计算配槽所需已碳处理好硫酸铜浓缩液
体积并加入至槽中，补加DI 水至60%液位。
b. 依据计算在打气搅拌下补充不足AR 硫酸，
开启循环泵。
c. 加入DI 水至标准液位
d. 分析硫酸铜、硫酸含量并补加不足量。
e.分析氯离子含量并用AR 级盐酸补至50ppm
f.在温度降至27℃以下，添加5ml/l Copper Gleam 125T-2(CH)
Additive 和10 ml/l Copper Gleam 125T-2(CH) Carrer。
g.分别以以下电流密度立即间进行拖缸
5ASF 6 小时
15ASF 4 小时
20ASF 2 小时
h.依据Hull Cell 试验及CVS 分析，补加光剂至正常范围。

电镀铜缸维护方法
旧磷铜球处理
a. 将旧磷铜球用10%(V/V) CP H2SO4和10%(V/V) H2O2(30%)
混合浸泡至黑膜退除尽。
b. 以DI 水冲洗后,用5%(V/V) CP H2SO4浸泡10-15 分钟。
每次补加铜球后,须以5ASF,10ASF 电流密度拖缸各4 小时。
滤芯更换
新滤芯清洗
a. 以热DI 水清洗
b. 以100ml/l 硫酸浸泡8 小时以上
c. 用DI 水根本清洗洁净
阳极袋清洗
a. 用毛刷擦去表面脏物
b. 在10%(V/V) CP H2SO4和10%(V/V) H2O2(30%)混合
溶液浸泡2 小时
c. 用DI 水根本清洗洁净
电镀铜溶液维护
a. 每个月以碳芯过滤镀液1 次
b. 依据Hull Cell 试验或CVS 分析，判定镀液有机物
污染程度，4-6 个月时进行一次活性炭处理。
铜镀液活性炭处理步骤
i将需进行碳处理之溶液移至碳处理缸，以DI 水补至液位并调整成份至正常
范围。
i将溶液加热到40-50℃，按5ml/l 加入H2O2(30%)，搅拌4-6 小时
i继续加热至60-80℃，缓慢加入4-5g/l 活性炭粉，于60℃搅拌2-4 小时。
i停止加热及搅拌，静置8-12 小时。
i用5-10μm 滤芯及助滤粉，将镀液过滤至缓冲缸内。
i再用5-10μm 滤芯及助滤粉，将镀液过滤至铜点。
i以DI 水补加镀液至正常液位，并分析镀液成份，调整至工艺范围内。
i用10ASF，20ASF 电流密度各拖缸4 小时。