PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）电镀是一种通过电解作用在铜箔基材上沉积金属层（如锡、金、铜等）的工艺，目的是形成导电线路、增强附着力、提高抗氧化性或实现特殊功能。以下是其核心原理及工艺要点：

一、PCB电镀的基本原理

1. 电解反应

• 阳极：金属（如纯铜、钛板）溶解为离子（如Cu²⁺、Sn²⁺），提供电镀所需的金属离子。
• 阴极：PCB铜箔表面吸附金属离子，在外加电流作用下还原为金属单质并沉积（如Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）。
• 电解液：含金属盐（如硫酸铜、氯化锡）、导电剂（明胶）、添加剂（光亮剂、整平剂）的酸性/碱性溶液。

2. 关键参数

• 电流密度（mA/cm²）：控制沉积速度和镀层均匀性。
• pH值：调节电解液酸碱性，影响金属离子溶解度和沉积行为。
• 温度：通常控制在15~50℃，过高会加速溶液分解，过低降低反应速率。

二、PCB电镀的主要工艺类型

1. 线路电镀（Pattern Plating）

• 目的：在蚀刻后的PCB图形区域（铜线路）上增厚铜层，提高导电性和耐久性。
• 典型参数：
  • 电流密度：1~3 A/dm²
  • 电镀液：硫酸铜（CuSO₄·5H₂O）溶液，pH 4.5~5.5

2. 孔金属化（Via Plating）

• 目的：在钻孔后的通孔内壁沉积金属，实现层间导通。
• 挑战：孔壁需均匀镀层，避免“缩孔”或“针孔”。
• 常用工艺：
  • 化学沉铜：先沉积薄铜层（约1~2 μm），再通过电镀加厚。
  • 直接电镀：对高Tg（玻璃化转变温度）基材使用脉冲电镀技术。

3. 表面处理电镀

• 镀锡（HASL，Hot Air Solder Leveling）
  • 目的：保护铜线路免受氧化，改善焊接性能。
  • 工艺：将熔融锡（Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5）均匀覆盖线路，并通过热风整平。
• 镀金（ENIG，Electroless Nickel Immersion Gold）
  • 目的：提供高导电性、抗氧化性和抗插拔磨损（用于金手指）。
  • 流程：先化学镀镍（5~10 μm），再浸镀金（0.1~0.3 μm）。

三、PCB电镀的关键步骤

1. 预处理

   • 清洁：去除铜箔表面的油脂、氧化物（使用SC-1/SC-2清洗剂）。
   • 微粗糙化：通过化学或机械方法增加铜箔表面粗糙度，提升镀层附着力。

2. 活化

   • 钯活化：在孔壁和线路表面沉积钯纳米粒子（约0.1~0.5 nm），作为化学镀铜的种子层。

3. 电镀

   • 直流/脉冲电镀：通过电流驱动金属离子定向沉积。
   • 添加剂作用：
     • 光亮剂：使镀层光滑（如炔醇类化合物）。
     • 整平剂：改善凹陷区域的镀层均匀性（如明胶）。

4. 后处理

   • 清洗：去除残留电镀液，防止短路。
   • 干燥：控制湿度，避免氧化。

四、PCB电镀的应用场景

五、技术挑战与解决方案

1. 镀层均匀性

   • 问题：PCB边缘与中心区域电流分布不均导致厚边效应。
   • 方案：优化阳极设计（如使用渐变式阳极）、脉冲反向电镀。

2. 环境污染

   • 问题：传统镀液含重金属（如铅、镉），废水处理成本高。
   • 方案：采用无氰电镀（如氯化锡镀铜）、超临界CO₂流体电镀。

3. 孔填充缺陷

   • 问题：高纵横比（HAR）通孔内镀层不完整。
   • 方案：选择超细晶粒添加剂、调整电镀液流速。

六、未来趋势

• 环保化：无铅、无卤素电镀工艺成为主流（如RoHS/WEEE合规）。
• 微纳加工：利用纳米电镀技术实现更精细的线路（如IC封装中的铜柱互连）。
• 智能化：结合AI实时监控电镀参数（电流密度、pH值），动态调整工艺。