PCB为什么要运用含磷的铜球_磷铜球在PCB中的应用概况

　　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1.5×104Ω-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。

　　

　　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。

　　

　　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。

　　

　　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，***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***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。