PCB水平电镀技术介绍

化学镀铜对人的危害关于化学镀铜对人体的危害有什么,相信在PCB制造业的朋友都相当之关心,为此,我们PCB资源网特别准备了这些篇文章,献给为PCB业贡献血汗的朋友,希望各位朋友保护好自己,将化学镀铜的危害减到最少化学镀铜,在几乎在每一间PCB制造企业都存在,在这一道工艺上,相传有很多危害,但是,并不是每一个工人,都完全了解在PCB制造当中,化学镀铜对人体的危害究竟到什么地步,在这里,为了我们广大同行的健康,我们PCB资源网(pcbres.com),特别准备了这一篇文章,比这方面的朋友了解一下,化学镀铜对人体的危害,究竟到什么程度了。一、化学镀铜的了解化学镀铜(EletcrolessPlatingCopper)通常也叫沉铜或孔化（PTH）是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯粒子（钯是一种十分昂贵的金属，价格高且一直在上升，为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行），铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。化学镀铜在我们PCB制造业中得到了广泛的应用，目前最多的是用化学镀铜进行PCB的孔金属化。二、化学镀铜对人的危害的表现虽然很多朋友说，长期接触化学镀铜，会有有致癌的可能性，因为化学沉铜主要主份甲醛是致癌物质来，长期的接触，当然危险系统就会多很多了。现在的情况看来，还没有非常直接的证据说明化学镀铜会致癌,但是，相信很多朋友都看到这一种情况吧，从事化学铜工序的朋友，很多头发都是掉了非当之多的，很多朋友头发都掉禿，这是什么原因，我们也暂时没有什么说明，有这些资料的朋友，请将相关的资料通过PCB资源网(pcbres.com)发给我们，我们会在这里公布，先谢谢了。三、化学镀铜对人的危害无论哪一种化学物质，长期过多的接触电，都人体都带来影响，在PCB镀铜工艺工种的朋友，由于长期接触电这方面的化学原素，所以，危害就特别大了。危害主要体现在几个方面：重金属以及有毒质以有毒气体。在PCB化学铜工艺中，由于手和身体接触过多多种重金属，通过身体接触，经手、口、鼻等腔体，将各类重金属带入人体中，经过长期的积累沉淀，毒性越来越大。有毒物质，虽然现在很多企业宣称是绿色环保产品，但是，由于国内的工艺技术，以及有此无良老板为节约成本的原因，在生产过程中，对工人的保护设施，往往是非常之少的，甚至非当部分企业中，这方面的保护设施为零，工人长期暴露在电镀的气体之中，不要说这气味对人体有什么危害物质先，单是那种气味对人的刺激，以及对眼的刺激，就对人体有很大的影响了。化学镀铜对身体的危害性，有一种是特别严重的，那就是氰化镀铜带给人体健康危害及废物处理问题,虽然，氰化镀铜液在现在的工艺已经减少了很多，但是在很多企业的一部分工艺过程中，还是在大量使用的。氰是一种无色的气体，具有类似杏仁的气味，英文化学式为：（CN）2氰的轻度中毒，病人出现乏力、头痛、头昏、胸闷及粘膜刺激症状；严重中毒者，呼吸困难，意识丧失，出现惊厥，最后可因呼吸中枢麻痹而死亡。而氯化物，指的则是氰化物特指带有氰基（CN）的化合物，氰化物拥有令人生畏的毒性,大多数无机氰化物属剧毒，高毒物质，极少量的氰化物（每千克体重数毫克就会使人、畜在很短的时间内中毒死亡，含氰化物浓度很低的水（0.05mg/L）也会使鱼等水生物中毒死亡，还会造成农作物减产。氰化物污染水体引起鱼类、家畜及至人群急性中毒的事例，国内外都有报导。这些事件是因短期内将大量氰化物排入水体造成的。因此，在工业生产过程中，必须严格控制氰化物的使用和排放量。尤其要有完善的污水处理设施以减少氰化物的外排量。看了以上这些关于氰化物的毒性，大家在平时就要多注意了，如果自己所在的企业的工艺，长期都用氰化铜镀液的，那么，就要好好的考虑一下，是否需要叫老板改进或都想其它的办法，避免这方面的危害了。四、怎么防止化学镀铜对人的危害这一项工作必须有人做，如果我们的朋友有从事这方面的工作，也由于某一种原因，没有办法离开的，那么，在工作当中，我们就要采用一些必要的措施，来保护我们自己了。在工作当中，如果有防毒面具的，最好还是要带上，现在，市面上的，都是有眼置以及将口和鼻子都盖起来的防毒面具，价格也不贵，这里的朋友，一定要企业买这些面具，如果实在没有办法，那么，为了自己的健康，也要带上了。手套要带上，有一些胶的手套，能有效的隔离有毒物质，进入工作车间好，就要穿戴好了。总之，在工作当中，我们要穿戴好保护设施，不要车间内的环境直接我们的身体就好了。还有一点就是，无论怎样，都不要在这样的环境下长期工作，最多两三年的时间，就要换别的工作了，长期做这些工作，化学镀铜对人的危害是非当之大的，最后是得不偿失。最后，我们PCB资源网（）希望PCB制作业当中从事化学镀铜的朋友，在工作当中，保护好自己，祝各位朋友身体健康，如果有这方面的交流，欢迎来到我们PCB资源网中来，很乐意为你服务。PCB水平电镀技术介绍水平电镀关键就是应制造出相适应的水平电镀系统，能使高分散能力的镀液，在改进供电方式和其它辅助装置的配合下，显示出比垂直电镀法更为优异的功能作用一、概述随着微电子技术的飞速发展，印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展。促使印制电路设计大量采用微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计，使得印制电路板制造技术难度更高，特别是多层板通孔的纵横比超过５：１及积层板中大量采用的较深的盲孔，使常规的垂直电镀工艺不能满足高质量、高可靠性互连孔的技术要求。其主要原因需从电镀原理关于电流分布状态进行分析，通过实际电镀时发现孔内电流的分布呈现腰鼓形，出现孔内电流分布由孔边到孔中央逐渐降低，致使大量的铜沉积在表面与孔边，无法确保孔中央需铜的部位铜层应达到的标准厚度，有时铜层极薄或无铜层，严重时会造成无可挽回的损失，导致大量的多层板报废。为解决量产中产品质量问题，目前都从电流及添加剂方面去解决深孔电镀问题。在高纵横比印制电路板电镀铜工艺中，大多都是在优质的添加剂的辅助作用下，配合适度的空气搅拌和阴极移动，在相对较低的电流密度条件下进行的。使孔内的电极反应控制区加大，电镀添加剂的作用才能显示出来，再加上阴极移动非常有利于镀液的深镀能力的提高，镀件的极化度加大，镀层电结晶过程中晶核的形成速度与晶粒长大速度相互补偿，从而获得高韧性铜层。然而当通孔的纵横比继续增大或出现深盲孔的情况下，这两种工艺措施就显得无力，于是产生水平电镀技术。它是垂直电镀法技术发展的继续，也就是在垂直电镀工艺的基础上发展起来的新颖电镀技术。这种技术的关键就是应制造出相适应的、相互配套的水平电镀系统，能使高分散能力的镀液，在改进供电方式和其它辅助装置的配合下，显示出比垂直电镀法更为优异的功能作用。二、水平电镀原理简介水平电镀与垂直电镀方法和原理是相同的，都必须具有阴阳两极，通电后产生电极反应使电解液主成份产生电离，使带电的正离子向电极反应区的负相移动；带电的负离子向电极反应区的正相移动，于是产生金属沉积镀层和放出气体。因为金属在阴极沉积的过程分为三步：即金属的水化离子向阴极扩散；第二步就是金属水化离子在通过双电层时，逐步脱水，并吸附在阴极的表面上；第三步就是吸附在阴极表面的金属离子接受电子而进入金属晶格中。从实际观察到作业槽的情况是固相的电极与液相电镀液的界面之间的无法观察到的异相电子传递反应。其结构可用电镀理论中的双电层原理来说明，当电极为阴极并处于极化状态情况下，则被水分子包围并带有正电荷的阳离子，因静电作用力而有序的排列在阴极附近，最靠近阴极的阳离子中心点所构成的设相面而称之亥姆霍兹（Helmholtz）外层，该外层距电极的距离约约１－１０纳米。但是由于亥姆霍兹外层的阳离子所带正电荷的总电量，其正电荷量不足以中和阴极上的负电荷。而离阴极较远的镀液受到对流的影响，其溶液层的阳离子浓度要比阴离子浓度高一些。此层由于静电力作用比亥姆霍兹外层要小，又要受到热运动的影响，阳离子排列并不像亥姆霍兹外层紧密而又整齐，此层称之谓扩散层。扩散层的厚度与镀液的流动速率成反比。也就是镀液的流动速率越快，扩散层就越薄，反则厚，一般扩散层的厚度约５－５０微米。离阴极就更远，对流所到达的镀液层称之谓主体镀液。因为溶液的产生的对流作用会影响到镀液浓度的均匀性。扩散层中的铜离子靠镀液靠扩散及离子的迁移方式输送到亥姆霍兹外层。而主体镀液中的铜离子却靠对流作用及离子迁移将其输送到阴极表面。所在在水平电镀过程中，镀液中的铜离子是靠三种方式进行输送到阴极的附近形成双电层。镀液的对流的产生是采用外部现内部以机械搅拌和泵的搅拌、电极本身的摆动或旋转方式，以及温差引起的电镀液的流动。在越靠近固体电极的表面的地方，由于其磨擦阻力的影响至使电镀液的流动变得越来越缓慢，此时的固体电极表面的对流速率为零。从电极表面到对流镀液间所形成的速率梯度层称之谓流动界面层。该流动界面层的厚度约为扩散层厚度的的十倍，故扩散层内离子的输送几乎不受对流作用的影响。在电埸的作用下，电镀液中的离子受静电力而引起离子输送称之谓离子迁移。其迁移的速率用公式表示如下：ｕ＝zeoE/６πrη要。其中ｕ为离子迁移速率、ｚ为离子的电荷数、eo为一个电子的电荷量（即1.61019C）、Ｅ为电位、ｒ为水合离子的半径、η为电镀液的粘度。根据方程式的计算可以看出，电位Ｅ降落越大，电镀液的粘度越小，离子迁移的速率也就越快。根据电沉积理论，电镀时，位于阴极上的印制电路板为非理想的极化电极，吸附在阴极的表面上的铜离子获得电子而被还原成铜原子，而使靠近阴极的铜离子浓度降低。因此，阴极附近会形成铜离子浓度梯度。铜离子浓度比主体镀液的浓度低的这一层镀液即为镀液的扩散层。而主体镀液中的铜离子浓度较高，会向阴极附近铜离子浓度较低的地方，进行扩散，不断地补充阴极区域。印制电路板类似一个平面阴极，其电流的大小与扩散层的厚度的关系式为ＣＯＴＴＲＥＬＬ方程式：其中Ｉ为电流、ｚ为铜离子的电荷数、Ｆ为法拉第常数、Ａ为阴极表面积、Ｄ为铜离子扩散系数（Ｄ＝ＫＴ／６πｒη），Ｃb为主体镀液中铜离子浓度、Ｃo为阴极表面铜离子的浓度、Ｄ为扩散层的厚度、Ｋ为波次曼常数（Ｋ＝Ｒ／Ｎ）、Ｔ为温度、ｒ为铜水合离子的半径、η为电镀液的粘度。当阴极表面铜离子浓度为零时，其电流称为极限扩散电流ii：从上式可看出，极限扩散电流的大小决定于主体镀液的铜离子浓度、铜离子的扩散系数及扩散层的厚度。当主体镀液中的铜离子的浓度高、铜离子的扩散系数大、扩散层的厚度薄时，极限扩散电就越大。根据上述公式得知，要达到较高的极限电流值，就必须采取适当的工艺措施，也就是采用加温的工艺方法。因为升高温度可使扩散系数变大，增快对流速率可使其成为涡流而获得薄而又均一的扩散层。从上述理论分析，增加主体镀液中的铜离子浓度，提高电镀液的温度，以及增快对流速率等均能提高极限扩散电流，而达到加快电镀速率的目的。水平电镀基于镀液的对流速度加快而形成涡流，能有效地使扩散层的厚度降至１０微米左右。故采用水平电镀系统进行电镀时，其电流密度可高达８Ａ/ｄｍ2。印制电路板电镀的关键，就是如何确保基板两面及导通孔内壁铜层厚度的均匀性。要得到镀层厚度的均一性，就必须确保印制板的两面及通孔内的镀液流速要快而又要一致，以获得薄而均一的扩散层。要达到薄均一的扩散层，就目前水平电镀系统的结构看，尽管该系统内安装了许多喷咀，能将镀液快速垂直的喷向印制板，以加速镀液在通孔内的流动速度，致使镀液的流动速率很快，在基板的上下面及通孔内形成涡流，使扩散层降低而又较均一。但是，通常当镀液突然流入狭窄的通孔内时，通孔的入口处镀液还会有反向回流的现象产生，再加上一次电流分布的影响，演常常造成入口处孔部位电镀时，由于尖端效应导致铜层厚度过厚，通孔内壁构成狗骨头形状的铜镀层。根据镀液在通孔内流动的状态即涡流及回流的大小，导电镀通孔质量的状态分析，只能通过工艺试验法来确定控制参数达到印制电路板电镀厚度的均一性。因为涡流及回流的大小至今还是无法通过理论计算的方法获知，所以只有采用实