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PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的应用概况

2018年05月25日 15:40 网络整理 作者: 用户评论(0

  随着电子技术的飞速发展,各种电路板的生产需求量大大增加。而铜作为电镀阳极的重要原料,需求量大大增加,其中PCB精密电路板则需要用磷铜球作为阳极。磷铜球适用于电子线路板,尤其是高精尖的多层线路板这种电子产品必不可少的重要组件,非常依赖优质PCB磷铜球阳极作为制造线路板的基础原材料。因此磷铜阳极球的需求量颇为可观。本文主要介绍的是PCB的磷铜球,首先介绍了PCB电镀铜为什么要运用含磷的铜球,其次阐述了磷铜球在PCB中的应用概况以及磷铜球全球市场预估,具体的跟随小编一起来了解一下。

  PCB电镀铜为什么要运用含磷的铜球

  在前期,硫酸铜电镀都是选用电解铜或无氧铜做阳极,其阳极开关铜球功率高达100%乃至超越100%,这样构成一系列的问题:槽液中的铜含量不断升高,添加剂耗费加速,槽液中的铜粉和阳极泥增多,阳极运用功率下降,镀层极易发工艺品铜球作毛刺和粗糙缺点。

  1954年,美国Neverse等对阳极的研讨发现:在阳极中掺入少数的磷,经过一段时间的电解处理(电解发作的阳极黑膜对电镀恰当重要,因而主张运用电解拖缸板/假镀板/波浪板在2-3ASD的阀门铜球电流密度下电解4~10小时),铜阳极的外表生成一层黑色的磷膜,首要的成分是磷化铜Cu3P。这层黑膜具有金属导电性,改变了铜阳极溶解进程中的一些反响的进程,有用战胜了上述的一些缺点,对铜的质量和工艺稳定性起着重要作用。

  铜阳极的溶解首要是生成二价铜离子,研讨试验证明(旋转环盘电极和恒电流法):铜在硫酸铜溶液中的溶解分两步进行的。

  Cu-e-→Cu+ 基元反响1

  Cu+--e-→Cu2+ 基元反响2

  亚铜离子在阳极作用下氧化成二价铜离子是个慢反响,也能够经过歧化反响生成二价铜离子和单质铜,正如在化学沉铜反响中相同。所生成的铜单质以电泳得办法堆积于镀层中,从而发作铜粉,毛刺,粗糙等。当阳极中参加少数的磷后,经电解处理(或称拖缸)在阳极外表生成一层黑色的磷膜,阳极的溶解进程就发作了一些改变:

  1、黑色磷膜对基元反响2有着明显的催化作用,大大加速了亚铜离子的氧化,使慢反响变成快反响,大大削减槽液中亚铜离子的累积。一起阳极外表的磷膜也可阻挠亚铜离子进入槽液,促使其氧化,削减了进入槽液的亚铜离子。规范阳极黑色磷铜膜的导电率为1.5&TImes;104Ω-1CM-1,具有金属导电性,不会影响到阳极的导电性,并且磷铜阳极壁春铜阳极的阳极极化小,在Da为1ASD时,含磷0.02---0.05%的铜阳极的阳极电位比无氧铜阳极低50?80mv.黑色阳极磷膜在答应的电流密度下不会构成阳极的钝化。

  2、阳极外表的黑色磷膜会使阳极不正常溶解,纤细颗粒掉落的现象大大削减,阳极的运用功率大大提高。当阳极选用0.4?1.2ASD电流密度时,阳极上所含磷量与黑膜厚度呈线性关系。在阳极磷含量在0.030?0.075%蚀阳极的运用功率最高,阳极黑色磷膜生成的最好。

  PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的应用概况

  亚铜离子在阴极堆积进程中也会发作:

  Cu2++e-→Cu 3

  Cu2++e-→Cu+ 慢反响 4

  Cu++e-→Cu 快反响 5

  镀液中的亚铜离子首要经过阳极反响和反响4发作的,尽管含量很纤细,但只需很少数就可影响镀层质量。亚铜离子进入槽液会对阴极镀层发作如下损害:

  1、构成镀层毛刺粗糙,。在电镀进程中,铜粉以电泳的办法在阴极镀层上堆积的。在电流密度小,温度高的情况下,阴极电流功率下降,氢离子放电,使酸度下降,水解反响方向向有利铜粉生成的方向进行,毛刺的现象将会加剧。

  2、亚铜离子一起会构成镀层不亮光,整平性差,镀液混浊等。这也是由于铜粉细密的散布在阴极镀层上面,构成堆积层的细密性差,无光泽。在低电流区,影响更严峻。此刻补加光剂作用不大,加双氧水除去铜粉,驱逐彻底双氧水,弥补光剂,区域亮光性和整平性会有所改善。一起反响会耗费一部分酸,应恰当弥补些硫酸。

  阳极的磷含量国内多为0.3%,国外的研讨标明,磷铜阳极中的磷含量到达0.005%以上,既有黑膜构成,可是膜过薄,结合力欠好;磷含量过高,黑膜太厚,阳极泥渣太多,阳极溶解性差,导致镀液中铜含量下降。阳极磷含量以0.030---0.075%为佳,最佳为0.035?0.070%.国内出产设备和工艺落后,拌和不均匀,不能确保磷含量均匀散布,一般加大磷含量到0.1--0.3%;国外选用电解或无氧铜和磷铜合金做质料,用中频感应电炉熔炼,质料纯度高,磷含量简单操控,选用中频感应,磁力拌和作用好,铜磷熔融拌和均匀,自动操控,这样制作的铜阳极磷散布均匀,溶解均匀,结晶详尽,晶粒纤细,阳极运用率高,有利于镀层润滑亮光,削减了毛刺和粗糙缺点。

  磷含量对阳极磷膜的影响

  1、磷含量为0.030?0.075%的铜阳极,构成的黑膜厚薄适中,结构细密,结合结实,不易掉落;险前磷含量过高的铜阳极。磷散布不均匀,溶解使阳极泥过多,从而污染槽液,还会堵塞阳极袋孔,构成槽电压升高。槽电压升高有会构成阳极膜掉落。实践出产中边电镀边更换阳极简单发作毛刺。

  2、磷含量为0.3%的磷铜阳极磷散布不均匀,黑色磷膜过厚,铜的溶解性差。所以常常要把阳极缀满,并非使阴阳极面积比为1:1,实践铜阳极挂的多,槽液中的铜含量还有下降的趋势,也很难坚持平衡。需经常补加硫酸铜,从电镀本钱来看,也是不合算的。电镀宁可多挂残次的磷铜阳极,阳极泥增多,实践的费用也会增多。

  3、实践上磷含量高的铜阳极生成的黑膜厚度太厚,电阻添加,要维持本来的电流,电压要升高。槽电压的升高有利于氢离子放电,针孔的发作几率加大。这一现象对国产”M.N.SP.P。AEO”系统来讲,不多见,因其中外表活性剂较多,但对部分进口光剂来讲,针孔的机会会大大添加,需别的补加潮湿剂,并设法下降电压。

  4、实践上,磷含量高,黑膜太厚,散布不均匀,还会构成低电流区不亮光,纤细麻砂状。

  尽管含磷0.3%铜阳极黑膜厚度能够削减亚铜离子进入槽液,可是因其结构疏松,散布不均匀,作用作用大减。别的电解液中存在化学可逆反响:

  Cu2++ Cu -→ 2Cu+

  在常温下,此反响的平衡常数为K=( Cu+)2/( Cu2+)=0.5X10-4

  温度升高,亚铜离子浓度也会升高。亚铜离子在槽液中以硫酸亚铜的办法存在,在空气拌和时会被氧化。在酸度下降情况下,硫酸亚铜水解氧化亚铜(铜粉),同粉滞留在阴极高电流区,堆积必定量即发作毛刺;在低电流区,电流功率下降,氢离子放电较多,相对该处酸度下降,水解向生成铜粉方向进行,

  Cu2SO4+H2O=Cu2O+H2SO4

  较多的铜粉滞留在阴极外表会构成阴极镀层不亮光,细麻砂。若没有空气拌和,电流密度开得很小的情况下,这种情况在低电流区很发作。

  运用磷含量少的铜阳极,由于黑色磷膜细密,亚铜力子很难溶入槽液,只需用空气拌和,操控硫酸浓度不要偏低,电流密度略高些,区域的不但量和麻砂状即可战胜。

  PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的应用概况

  磷铜球在PCB中的应用概况

  1、磷铜球用于PCB板之一次铜及二次铜制程,主要在于形成通孔的导电铜层

  双层以上的PCB板产品,由于不同层板之间的线路没有直接相连,故必须透过导通孔的结构来连接不同板层之间的线路,以利电性的传递。

  在PCB板的制程中,历经内层板的线路制作、多层压合及机械钻孔后,为了使钻孔形成导通的状态,须再进行除胶渣、除毛头及化学铜的程序,生成一薄铜层。尔后,透过电解镀铜的方式来进行一次镀铜及二次镀铜,增加铜层厚度以强化导孔的导电效果。磷铜球即为用于一次铜及二次铜的关键材料。

  2、磷铜球为PCB镀铜制程的阳极材料,铜球中加磷在防止亚铜影响镀膜质量

  磷铜球在PCB电镀槽中扮演阳极的角色,故磷铜球又称为阳极铜球。当电解反应开始进行时,磷铜球中的铜原子将丢电子而形成铜离子,带正电的铜离子会往阴极所在的待镀PCB板移动,最后在PCB板的表面得电子而生成铜膜。

  理论上,在PCB板镀铜的反应中,磷并没有直接参与反应,加磷目的主要在于减缓铜原子的析出速度。若铜原子解离的速度过快,会产生大量的亚铜离子,两颗亚铜离子将互相反应成铜原子及铜离子。溶液中的铜原子则会以电泳的方式随机吸附于PCB板上,影响铜镀层的生成结构,劣化铜镀层的品质。

  PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的应用概况

  磷铜球全球市场预估

  1、PCB板厂商移往大陆的趋势不变,磷铜球成长表现也以大陆市场表现最佳。

  中国大陆PCB产值占全球比重由2000年的8.5%快速提升,预计今年产值比重可达全球的25.2%。由于PCB板产品移往大陆生产的趋势持续发酵,目前大陆PCB总产值已达全球第一。

  估算,全球磷铜球市场将由2003年的146,501顿增加至2008年的192,988顿,CAGR(03-08)为5.7%。在各区域之中则以大陆地区的成长表现最佳,CAGR(03-08)达10.1%。

  2、过去磷铜球以欧美日厂商为主力,台陆厂成功切入后,已有两家大厂出现

  磷铜球影响PCB的质量甚巨,过去切入该领域的大厂计有日商Mitsubishi、Asaba;美商IMC、UniverTIcal及芬兰Outokumpu等。

  近几年来由于亚太区域已成PCB板的生产重地,台湾及大陆也陆续有本土厂商投入磷铜球的研发及量产。目前发展较成功的厂商计有台湾的东又悦以及大陆的西江电子。由厂商宣称的出货量估算,此两家厂商已超越其他外商,居全球前两大的位置。

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( 发表人:陈翠 )

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