选择性电镀进行表面处理的方法
A selective electroplating method of circuit board surface treatment
作者 黄明安 / Author : Huang Ming an
（公司:武汉凯迪思特科技有限公司，湖北省武汉市新洲区阳逻经济开发区圆梦路39号，
邮编430415）
电话:[1**********] 传真: E-mail: [email protected]
作者简介
1995年华中理工大学工业管理工程专业毕业，先后担任日、港、内地著名电路板公司实验室主任、研发部高级工程师、品质部经理、技术总监等职位。
摘要(中文) ：
环境的要求和客户不同的要求造成了电路板的表面处理有多种方式，企业要配置不同的生产设备，本方法采用一种工艺流程，可以兼顾到各种不同的表面处理的优点。
本方法采用选择性电镀的方法，只在需要焊接或者表面接触的位置电镀上一层合适的金属，包括锡、镍金、银、钯等，贵重金属可以单独进行电镀，可以是电路板上的任意位置和任意厚度。
Abstract :
The environmental requirements and different customers’ requirements give rise to various of surface treatment method of circuit board, that requires configuration of different production equipments. This method adopts a kind of technological process, which covers the advantages of different kinds of surface treatment.
This method take use of selective electroplating, which only need to electroplate on welding or surface contact position with suitable metal, such as tin, nickel, gold, silver, palladium. The precious metals can be plated separately, which be suitable for any position and any thickness of the circuit board.
关键词（中文）：
表面处理、选择性电镀、任意位置、任意厚度
Key words ：Surface treatment, selective electroplating, any position, any thickness
选择性电镀进行表面处理的方法
线路板表面处理常用的方法有：热风整平、化学镍金、全板电镀镍金、化学沉锡、抗氧化膜涂覆等。热风整平是最常用的表面处理技术，此法处理后的表面焊接性能很好，但是热风处理后的表面不平整，锡厚度在1~20um 之间，不容易实现表面贴装工艺对表面状态的高平整性的要求。化学镍金和化学沉锡的表面平整度很好，但是化学沉积的金属层厚度受置换反应特点的限制，不可能做到相对较高的厚度。全板电镀镍金在不需要的线路上面也电镀上贵重金属，浪费了贵重金属，而且阻焊与镍金面的结合力不足。抗氧化膜的平整度较好，但是成膜物质本身不导电不能作为按键接触点，耐多次焊接的能力也较差。
采用选择性电镀的方法，在焊接位置选择性的电镀上一层所需的金属层，可以方便的实现焊接表面的平整性、较高厚度和导电性的要求。
选择性电镀的方法有2种，一种是做完外层线路之后阻焊制作之前进行选择性电镀，一种是在镀铜之后外层线路之前进行选择性电镀。
外层线路之后进行选择性电镀的优点是不影响外层线路的制作，不管是图形电镀工艺还是干膜掩孔工艺都适用，缺点是需要专门沉积导电层（推荐使用化学铜沉积，化学铜导电性比较强），具体流程为：
外层线路制作→化学沉铜→湿膜代替阻焊涂覆→酸性微蚀→选择性电镀→退湿膜→碱性微蚀→阻焊涂覆
以上是做完外层线路的截面图。化学沉铜采用普通的化学铜工艺，不需要进行除胶渣处理，化学铜的目的是把所有的焊盘进行电性导通；经过化学铜处理之后绝缘基材上全部沉积上了一层导电的化学铜，化学铜的厚度很薄只有0.4~0.8um，如下图所示
由于表面处理跟孔内和多层板的内层无关，简化示意图如下
在化学铜之后涂覆一层湿膜（橙色为焊盘，褐色为线路，蓝色为湿膜）
湿膜涂覆采用网印、幕帘涂布或者喷涂的方法，把基板的表面覆盖住，湿膜涂覆前有化学铜层，不能进行微蚀和机械刷板处理，湿膜曝光采用跟阻焊曝光同样的菲林进行曝光，如果需要电镀的焊盘是孤立的焊盘（没有引线伸入到阻焊以下），那么需要在工程设计的时候加长焊盘的引线至阻焊以下，这样才能确保每个焊盘都可以有电导通；湿膜采用阻焊曝光一样的菲林进行曝光和显影，结果如下图所示：
酸性微蚀的目的是去除焊盘附近的没有被湿膜覆盖的化学铜层，微蚀量控制在1~2um，这样焊盘就完全暴露出来了，被湿膜覆盖的线路和焊盘通过化学铜全部连通起来；
选择性电镀就比较简单，焊盘通过线路之间的化学铜连接到电镀的阴极上，通过电镀在焊盘上沉积所需的金属和所需的厚度，而微蚀后的基材表面和湿膜覆盖的部分都不会电镀上金属，如下图所示；
退湿膜采用普通的烧碱进行处理；碱性微蚀是为了去除导电作用的化学铜，对线路表面也微蚀掉1um 左右，但是不对所镀金属产生过大的腐蚀，如果电镀的金属发生氧化和颜色不均匀，可以通过机械研磨、化学清洗的方法去除；
阻焊涂覆和其后的制作相对比较简单，不用担心阻焊剥离起泡等问题，因为表面处理已经做完，没有热风整平的热冲击和化学药液对阻焊油墨的攻击。
采用线路之后的选择性电镀方法，在成本上增加了化学铜和湿膜2个流程的成本，跟化锡、化学镍金的成本比较起来，还是有优势的。选择性电镀在外层线路之前进行时，则可以减少化学铜这个流程的成本，同时在
外层线路制作过程也会有一些困难，焊盘侧边也不会被保护金属所覆盖，
具体流程如下：
电镀厚铜→湿膜代替阻焊涂覆→选择性电镀→退湿膜→外层线路→阻焊涂覆
此方法适用于一次电镀厚铜然后干膜掩孔、酸性蚀刻的工艺路线；湿膜代替阻焊进行涂覆，采用阻焊所用的菲林进行曝光，由于存在阻焊曝光菲林和线路曝光菲林的曝光位置偏差，所以对于焊盘间距较小（焊盘间距小于0.3mm ）的板采用此方法是不合适的；选择性电镀上所需的金属和所需的电镀后进行退膜；在外层线路制作时要注意，由于选择性电镀金属的焊盘与线路的连接处存在缝隙，干膜与连接处的结合不是很紧密，所以会存在蚀刻后出现脖颈，细线路也就难以做出；而且焊盘侧边没有进行表面处理，铜层和表面电镀金属之间存在电极电位差，很容易发生原电池腐蚀。
采用选择性电镀进行表面处理，增加了化学铜和湿膜加工的成本，但是即使把化学铜的成本和湿膜的成本加起来，也比化学沉积的成本低很多；而且选择性电镀法也有化学沉积法无法达到的性能，例如金的厚度、锡的厚度的突破，还有一点就是设备和材料的通用性、工艺的稳定性，不会有
一些专门的昂贵的表面处理设备和专用的药水，在电镀工艺上面也简单得多。
对于阻焊来说，选择性电镀的方法不要求阻焊油墨需要经受住高温化学药液的浸泡和非常严格的阻焊前处理。
以上只是一些理论性的说明，实际生产实用还会发现一些意想不到的困难和问题，但是我还是相信鲁迅先生的一句话“其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路”。
选择性电镀进行表面处理的方法
A selective electroplating method of circuit board surface treatment
作者 黄明安 / Author : Huang Ming an
（公司:武汉凯迪思特科技有限公司，湖北省武汉市新洲区阳逻经济开发区圆梦路39号，
邮编430415）
电话:[1**********] 传真: E-mail: [email protected]
作者简介
1995年华中理工大学工业管理工程专业毕业，先后担任日、港、内地著名电路板公司实验室主任、研发部高级工程师、品质部经理、技术总监等职位。
摘要(中文) ：
环境的要求和客户不同的要求造成了电路板的表面处理有多种方式，企业要配置不同的生产设备，本方法采用一种工艺流程，可以兼顾到各种不同的表面处理的优点。
本方法采用选择性电镀的方法，只在需要焊接或者表面接触的位置电镀上一层合适的金属，包括锡、镍金、银、钯等，贵重金属可以单独进行电镀，可以是电路板上的任意位置和任意厚度。
Abstract :
The environmental requirements and different customers’ requirements give rise to various of surface treatment method of circuit board, that requires configuration of different production equipments. This method adopts a kind of technological process, which covers the advantages of different kinds of surface treatment.
This method take use of selective electroplating, which only need to electroplate on welding or surface contact position with suitable metal, such as tin, nickel, gold, silver, palladium. The precious metals can be plated separately, which be suitable for any position and any thickness of the circuit board.
关键词（中文）：
表面处理、选择性电镀、任意位置、任意厚度
Key words ：Surface treatment, selective electroplating, any position, any thickness
选择性电镀进行表面处理的方法
线路板表面处理常用的方法有：热风整平、化学镍金、全板电镀镍金、化学沉锡、抗氧化膜涂覆等。热风整平是最常用的表面处理技术，此法处理后的表面焊接性能很好，但是热风处理后的表面不平整，锡厚度在1~20um 之间，不容易实现表面贴装工艺对表面状态的高平整性的要求。化学镍金和化学沉锡的表面平整度很好，但是化学沉积的金属层厚度受置换反应特点的限制，不可能做到相对较高的厚度。全板电镀镍金在不需要的线路上面也电镀上贵重金属，浪费了贵重金属，而且阻焊与镍金面的结合力不足。抗氧化膜的平整度较好，但是成膜物质本身不导电不能作为按键接触点，耐多次焊接的能力也较差。
采用选择性电镀的方法，在焊接位置选择性的电镀上一层所需的金属层，可以方便的实现焊接表面的平整性、较高厚度和导电性的要求。
选择性电镀的方法有2种，一种是做完外层线路之后阻焊制作之前进行选择性电镀，一种是在镀铜之后外层线路之前进行选择性电镀。
外层线路之后进行选择性电镀的优点是不影响外层线路的制作，不管是图形电镀工艺还是干膜掩孔工艺都适用，缺点是需要专门沉积导电层（推荐使用化学铜沉积，化学铜导电性比较强），具体流程为：
外层线路制作→化学沉铜→湿膜代替阻焊涂覆→酸性微蚀→选择性电镀→退湿膜→碱性微蚀→阻焊涂覆
以上是做完外层线路的截面图。化学沉铜采用普通的化学铜工艺，不需要进行除胶渣处理，化学铜的目的是把所有的焊盘进行电性导通；经过化学铜处理之后绝缘基材上全部沉积上了一层导电的化学铜，化学铜的厚度很薄只有0.4~0.8um，如下图所示
由于表面处理跟孔内和多层板的内层无关，简化示意图如下
在化学铜之后涂覆一层湿膜（橙色为焊盘，褐色为线路，蓝色为湿膜）
湿膜涂覆采用网印、幕帘涂布或者喷涂的方法，把基板的表面覆盖住，湿膜涂覆前有化学铜层，不能进行微蚀和机械刷板处理，湿膜曝光采用跟阻焊曝光同样的菲林进行曝光，如果需要电镀的焊盘是孤立的焊盘（没有引线伸入到阻焊以下），那么需要在工程设计的时候加长焊盘的引线至阻焊以下，这样才能确保每个焊盘都可以有电导通；湿膜采用阻焊曝光一样的菲林进行曝光和显影，结果如下图所示：
酸性微蚀的目的是去除焊盘附近的没有被湿膜覆盖的化学铜层，微蚀量控制在1~2um，这样焊盘就完全暴露出来了，被湿膜覆盖的线路和焊盘通过化学铜全部连通起来；
选择性电镀就比较简单，焊盘通过线路之间的化学铜连接到电镀的阴极上，通过电镀在焊盘上沉积所需的金属和所需的厚度，而微蚀后的基材表面和湿膜覆盖的部分都不会电镀上金属，如下图所示；
退湿膜采用普通的烧碱进行处理；碱性微蚀是为了去除导电作用的化学铜，对线路表面也微蚀掉1um 左右，但是不对所镀金属产生过大的腐蚀，如果电镀的金属发生氧化和颜色不均匀，可以通过机械研磨、化学清洗的方法去除；
阻焊涂覆和其后的制作相对比较简单，不用担心阻焊剥离起泡等问题，因为表面处理已经做完，没有热风整平的热冲击和化学药液对阻焊油墨的攻击。
采用线路之后的选择性电镀方法，在成本上增加了化学铜和湿膜2个流程的成本，跟化锡、化学镍金的成本比较起来，还是有优势的。选择性电镀在外层线路之前进行时，则可以减少化学铜这个流程的成本，同时在
外层线路制作过程也会有一些困难，焊盘侧边也不会被保护金属所覆盖，
具体流程如下：
电镀厚铜→湿膜代替阻焊涂覆→选择性电镀→退湿膜→外层线路→阻焊涂覆
此方法适用于一次电镀厚铜然后干膜掩孔、酸性蚀刻的工艺路线；湿膜代替阻焊进行涂覆，采用阻焊所用的菲林进行曝光，由于存在阻焊曝光菲林和线路曝光菲林的曝光位置偏差，所以对于焊盘间距较小（焊盘间距小于0.3mm ）的板采用此方法是不合适的；选择性电镀上所需的金属和所需的电镀后进行退膜；在外层线路制作时要注意，由于选择性电镀金属的焊盘与线路的连接处存在缝隙，干膜与连接处的结合不是很紧密，所以会存在蚀刻后出现脖颈，细线路也就难以做出；而且焊盘侧边没有进行表面处理，铜层和表面电镀金属之间存在电极电位差，很容易发生原电池腐蚀。
采用选择性电镀进行表面处理，增加了化学铜和湿膜加工的成本，但是即使把化学铜的成本和湿膜的成本加起来，也比化学沉积的成本低很多；而且选择性电镀法也有化学沉积法无法达到的性能，例如金的厚度、锡的厚度的突破，还有一点就是设备和材料的通用性、工艺的稳定性，不会有
一些专门的昂贵的表面处理设备和专用的药水，在电镀工艺上面也简单得多。
对于阻焊来说，选择性电镀的方法不要求阻焊油墨需要经受住高温化学药液的浸泡和非常严格的阻焊前处理。
以上只是一些理论性的说明，实际生产实用还会发现一些意想不到的困难和问题，但是我还是相信鲁迅先生的一句话“其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路”。