镀铜通常分为化学镀铜和电镀铜。电镀铜是利用电解池原理在机械制品上沉积出附着良好的、但性能和基体材料不同的金属覆层的技术。化学镀是在无电流通过（无外界动力）时，借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从电镀而使金属离子还原沉积在自催化表面上的一种镀覆方法。

1.化学镀铜

化学镀铜技术起始于1947年，Narcus首先报道了化学镀铜溶液化学。初始阶段化学镀铜液的稳定性很差，溶液易自动分解，且施镀范围不能控制，电镀所有与溶液接触的地方都有沉积物。而真正意义上的商品化学镀铜出现于20世纪50年代，随着印制线路板(PCB)通孔金属化的发展，化学镀铜得到了0早的应用。第一个类似现代的化学镀铜溶液由Cahill公开发表电镀于1957年，镀液为碱性酒石酸铜镀浴，甲醛为还原剂。现在，经过50多年的开发研究，形成了相对完善的化学镀的溶液化学知识以及工艺技术基础，并建立了初步的基础理论体系。化学镀铜是在有钯等催化活性物质的表面电镀，通过甲醛等还原剂的作用，使铜离子还原析出。化学镀铜相对于电镀铜的优势主要有：①基体范围广泛；②镀层厚度均匀：③工艺设备简单：④镀层性能良好。

化学镀使用范围面广，适用于金属，金属半导体及各种非金属(陶电镀瓷，树脂，金刚石)等；化学镀铜层均匀，不收尺寸大小，形状的影响，并且可以得到均匀的镀层；化学镀铜层结合力优良且具有很好的化学、力学和磁性性能(如致密而高硬度等)；化学镀一些方面要优于电镀，并且有些问题电镀只能用化学镀解决。

化学镀与电镀的区别在于不需要外加直流电源，无外电流通过，故又称为“无电解镀（Electroless Plating）”或“自催化镀（Autocatalytic Plating）”。所电镀以化学镀可以叙述为“一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程”。

1.1 化学镀铜工艺

基体表面状况对化学镀铜质量有重要影响，化学镀铜前一般要对镀件进行碱性清洗，其目的是去除镀件表面的油污、灰尘电镀。经过碱性清洗后则进行粗化处理，粗化使镀件表面形成均匀的微观粗糙面，以增加镀层结合力。化学镀铜工艺为：碱性清洗一漂洗一粗化一漂洗一预浸一活化一解胶一漂洗一化学镀铜。

1.2 化学镀铜液组成

化学镀铜液组成电镀关系到镀液稳定性，也是影响镀层质量的关键因素，同时对化学镀铜成本及环境污染程度也起决定作用。

1.2.1 主盐

化学镀铜液主盐大多采用硫酸铜；其它铜盐，如氯化铜、氧化铜、碱式碳酸铜、硝酸铜等也可作为主盐。

1电镀.2.2还原剂

化学镀铜液的还原剂有甲醛(HCHO)、次磷酸盐(NaH2PO2)、胺硼烷(DMAB)、硼氢化钠(NaBH4)、肼(N2H4)、糖等。

1.2.3络合剂

由于化学镀铜在碱性溶液中进行，因此必须电镀加入能与Cu2+生成稳定络合物的络合剂，其络合剂起稳定镀液和细化镀层晶粒作用。化学镀铜常用络合剂有三乙醇胺(TEA)、酒石酸钾钠(Tart)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA·2Na)、N’N’N’N’-四电镀(2一羟丙基)乙二胺(THPED)、苯基乙二胺四乙酸(CDTA)、柠檬酸等。

目前化学镀铜液大多使用混合络合剂，如用酒石酸盐代替部分价昂的EDTA盐可降低成本，提高经济效益，同时提高镀液的稳定性。

1.2电镀.4添加剂

化学镀铜添加剂用量一般为每升溶液几十毫克，但对化学镀铜沉积速率、镀液稳定性及镀层质量有很大影响。根据添加剂作用一般又将添加剂分为稳定剂、加速剂、表面活性剂等。

(1)稳定剂

Cu+是不稳定的关键电镀因素，稳定剂通常是能与Cu+发生络合反应的化合物.稳定剂浓度较高时会极大降低沉铜速率或中止沉铜反应，且只能获得色泽较暗的镀层。

(2)加速剂

加速剂有去极化效果，可使镀覆过程加速进行，如一元胺、铵盐、钨酸电镀盐、氯化物、苯并二氮唑、胞嘧啶、胍等。对于次磷酸盐化学镀铜体系，NiSO4、NiCl2可作为加速剂。

(3)表面活性剂

由于化学镀铜的反应伴随着氢气的发生，析出镀层中吸附有氢气泡，导致氢脆现象。镀液中加入电镀表面活性剂有利于降低溶液表面张力，使产生的氢气易从析出的铜层表面脱离而降低氢脆作用。化学镀铜液中常使用非离子表面活性剂，尤其是发泡少的PEG。

1.2.5 pH调节剂

化学镀铜中，常用NaOH、KOH、L电镀iOH、H2s04等作为pH调节剂。在还原剂的氧化反应中，苛性碱对于甲醛的歧化反应能力是KOH<NaOH<Li0H，所得到的镀层机械性能是KOH<Na0H<Li0H。工业应用中普遍使用NaOH提供化学电镀镀铜所需的OH一，硫酸用于降低镀液pH值。一般使用pH调节剂将镀液pH值调至合适工艺范围内。

2.电镀铜

在PCB制造业中，电镀铜已经应用许多年了，印制板电镀铜溶液属酸性溶液，具有高酸低铜特点，有极好的分电镀散能力和深镀能力，镀后的铜层有光泽性。在印制板过程中，铜镀层有两种作用：一种是全板电镀铜，保护刚刚沉积的薄薄化学铜，防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉，通过电镀将其加厚到一定的厚度，通常为5gm～8gm，也叫电镀一次铜。另一种是图形电镀铜，将孔铜和线路铜加厚到一定厚度或作为镍的底层，通常厚度为20gm～25gm，也叫二次铜。电镀层比热浸层均匀，一般都较薄，从几个微米到几十微米不等。需要一些电解装置，操作繁琐，电镀成本高。2.1电镀铜流程

­酸性清洁（5±1min）-溢流水洗（90±30sec）-溢流水洗（90±30sec）-微蚀（10±2sec）-溢流水洗（90±30sec）-溢流水洗（90±30sec）-酸浸电镀（50±10sec）-镀铜-水洗（90±30sec）-烘干

2.1.1 酸性清洁

① 目的与作用：除去线路铜面上的氧化物，油墨残膜余胶，保证一次铜与图形电镀铜或镍之间的结合力

② 图形油墨不耐碱，会损坏图形电镀线路，故图形电镀前只能使用酸性除油剂。

③ 生产时只需控制除油剂浓度和时间即可，除油剂浓度在7%左右，时间保证在5分钟，时间稍长不会有不良影响；槽液使用更换也是按照15平米/液，补充添加按照100平米0电镀.5—0.8L。

2.1.2 微蚀

① 目的与作用：清洁粗化线路铜面，确保图形电镀铜与一次铜之间的结合力

② 微蚀剂多采用过硫酸钠，粗化速率稳定均匀，水洗性较好，过硫酸钠浓度一般控制在7.5克/升左右，时间电镀控制在10秒左右，药品添加按100平米1-2公斤；铜含量控制在20克/升以下；其他维护换缸均同沉铜微蚀。

2.1.3 酸浸

①作用与目的：除去板面氧化物，活化板面，一般浓度在5%，有的保持在10%左右，主电镀要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定；

②酸浸时间不宜太长，防止板面钝化；在使用一段时间后，酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换，防止污染电镀铜缸和板件表面；

③此处应使用C.P级硫酸；

2.2 镀铜生产电镀的要件

  1、硫酸铜（CuSO4）

      是镀液中的主盐，它在水溶液中电离出铜离子，是镀铜层的主要来源。

  2、硫酸

在镀液中能电离出大量H+，它能显著降低镀液电阻，增加溶液的导电性，能防止硫酸铜水解成氧化亚铜，提高硫电镀酸含量能提高镀液的分散能力，改善镀层均匀性。但含量太高，会使镀层脆性增加，含量太低，会使镀层粗糙，阳极钝化。

­3、氯离子

它与光泽剂共同作用，使镀层光亮。Cl-也使阳极正常溶解，但如果超倍误加时，会使阳电镀极钝化，出现白色沉淀。

4、阳极（磷铜球）

阳极中含磷，能在阳极表面形成一层黑色保护膜，能控制铜的溶解速度，使阳、阴极电流效率接近，不会形成Cu+，基本不会产生阳极泥，定期清洗阳极，可以保证阳极膜的适当厚电镀度，能控制阳极质量。阳极泥增多会使镀层粗糙。

­5、阳极袋

为收集阳极溶解过程中产生的细铜屑，确保镀液清洁，应在阳极外面套上用聚丙烯或丙伦布做的阳极袋，新袋使用前要脱浆，阳极袋应常过滤更换，更换下的滤布袋电镀经清水漂洗后，应先用H2SO4-H2O2粗化溶液溶解掉吸附的铜粉，然后再作水漂洗-浸碱（5%）-水漂洗-浸酸（5%）处理。

­6、钛篮

球状磷铜球装在钛蓝里0好，一是同重量时它的表面积0大，二是通过添加磷电镀铜球可维持阳极面积的稳定性，不会在使用中出现上大下小的现象。

2.3 镀铜的注意点

1、阳极与阴极

阳极比阴极短7-8cm，可以防止电力线分布不均产生边缘烧焦，阳极与阴极间的距离一般要求至少15~20cm，阳电镀极比阴极窄10cm，阳极面积与阴极面积之比为1.5~2：1。

­2、电流密度

电流密度太高，由于电流边缘效应，使均镀能力下降，外观粗糙；电流密度太低，镀层不亮，生产效率低，电镀时板子双面分别用两个电位器调电镀节控制，可以解决两面图形不同造成电流分布不均匀问题。电流安培数=长（分米）*宽（分米）*2*电流密度*块数。

­3、空气搅拌

空气搅拌可以降低铜离子浓度极化，提高允许阴极电流密度，以增加阴极极化，利于得到电镀结晶细致的镀层，空气搅拌可以使溶液中Cu+氧化成Cu2+，消除Cu+的干扰。

­4、阴极移动（摇摆）+空气搅拌+连续过滤

       不但搅拌力度大，还能不断净化镀液，可消除针孔气泡、节瘤等，使镀层质量更好。

5. 挂电镀架的设计要点及对电镀品质的影响

5.1设计要点：

­（1）要有优良的导电性能

­（2）便于员工进行操作，既保证镀铜的均匀性，又能保证产量，一般挂架设计夹点6个，小排版每挂2PNL，大排版每挂1PNL。

­（3电镀）适宜夹软板，可以根据板面大小调节宽度。

­（4）不易损坏，易于维护。

­（5）挂架的电阻越小越好。

       软板目前使用的为白挂架，该挂架材质是不锈钢，导电优良，引用加拿大技术生产，在国内同行处于领先水平。

5.2电镀 挂架设计不良对电镀品质的影响

­（1）挂架导电不良会造成电镀不均匀

­（2）挂架电阻过大，会使槽电压升高，降低阳极电镀效率，影响镀铜品质。

5.3 操作要求

1）上下板轻拿轻放，小心擦花

（2）上板时戴PVC电镀手套或乳胶手套，手套要专用不能拿去做保养其它事项，同时要保持手套清洁

（3）保证板子挂点及夹点螺丝拧紧

（4）保证架上的板子处于垂直位置

（5）保证导电位置良好

（6）上下板及烘板需对角水平持取板子。

附1：镀电镀铜常见缺陷原因及对策

缺   陷

可能原因

对    策

镀

层

粗

糙

1、镀液添加剂失调

2、镀液太脏

3、Cl-含量太少

4、电流过大

5、有机物过多

1、哈氏片调整光泽剂含量

2、更换滤芯

3、分析调整Cl-含量

4、降低电电镀流密度

5、活性炭处理

镀

层

烧

焦

1、铜含量过低

2、硫酸含量过低

3、阳极电流过大

4、液温太低

5、光泽剂失调

6、搅拌太小

1、补充硫酸铜到规定值

2、稀释镀液，降低酸含量

3、降低电流密度

4、提高镀液温度

5、哈氏片电镀调整

6、增加打气量

       孔

       破

1、黑影附着不良

2、干膜塞孔

3、对位孔偏

4、钻孔不良

5、层压爆板

6、镀铜孔内气泡

1、检查黑影线操作参数

2、尽量采用热辊压膜

3、改善对位制程

4、改善钻孔制程

5、检查层压

6、检查打气电镀及循环并震荡阴极

附2：酸性镀铜溶液的常见故障及处理方法

故障现象

可能原因

纠正办法

结合力不好

1．前处理不良2．预镀层太薄3．导电接触不良4．镀液中硫酪铜含量太低

1．加强前处理2．加厚预镀层3．检查并纠正4电镀．分析补充到配方规定范围内

镀层光亮度不足 

1．光亮剂剂不足2．CI-偏高或不足3．镀液温度高4．硫酸含量偏高或硫酸铜偏低5．镀液有杂质污染6．阳极面积不够

1．用霍尔槽试样，适当补加2．化验调整，偏高可用电镀硫酸银或氧化亚铜处理3．降温4．分析调整5．对症处理6．补加阳极

低DK处光亮度不足

1．光亮剂不足2．镀液温度偏高3．DK不够大4．镀液中有铜粉或一价铜5．镀液有杂质污染

1．适当补加2．降温3．加大DK电镀4．检查阳极，加双氧水5．对症处理

1．光亮剂过量

1．分析处理

镀层粗糙有针孔

1．前处理不良2．镀液中有铜粉或一价铜3．CI-不足4．镕液内有杂质乐势

1．加强前处理2．加双氧水3．加计算量盐酸4．对症处理电镀

条纹镀层

1．CI-偏低2．光亮剂过量

1．加计算量盐酸2．调整之

镀层边缘有毛刺或烧焦

1．镀液温度偏低 2．硫酸铜浓度偏低3．DK过大

1．适当升温 2．适量补充3．适当降低DK

1．润湿剂过量或不足2．310B电镀不足

1．霍尔槽小试调整2．补充

前处理不良

加强前处理

整平性不良

1．CI-偏低2．硫酸含量偏高3．镀液有杂质污染

1．加入计算量盐酸2．调整3．对症处理

1．铁杂质过量，此时阳极上往往有蓝色结晶析出

1．更换部电镀分或全部镀液