首页 > 技术资料 > PCB边缘电镀的核心原理与应用指南

PCB边缘电镀的核心原理与应用指南

  • 2025-09-12 10:28:00
  • 浏览量:4

PCB 边缘电镀(Edge Plating)是通过电化学方法在 PCB 板边表面沉积金属镀层(通常为铜、镍、金)的工艺,核心作用是提升板边电气连接可靠性、增强机械强度与耐腐蚀性,已广泛应用于板对板连接(Board-to-Board)、柔性 PCB 折叠区域、高频射频 PCB 等场景。深入理解其工作原理与设备构成,是确保镀层质量、适配不同应用需求的基础。

QQ20250912-085753.png


一、边缘电镀的核心原理

边缘电镀本质是 “选择性电化学沉积” 过程,需在 PCB 板边形成导电回路,通过金属离子在电场作用下的定向迁移与还原,形成均匀镀层。其核心流程分为四个关键阶段,各阶段的化学反应与工艺目标明确:

  1. 预处理阶段:去除板边表面的油污、氧化层与基材杂质,确保镀层与基材结合紧密。具体包括:

  • 脱脂:采用碱性脱脂剂(如氢氧化钠溶液,浓度 5%-10%)在 50-60℃下浸泡 5-10 分钟,通过皂化反应去除油脂,同时活化基材表面;

  • 酸洗:用稀硫酸(浓度 10%-15%)常温浸泡 3-5 分钟,去除铜箔表面氧化层(CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O),露出新鲜铜表面;

  • 微蚀:采用过硫酸铵溶液(浓度 8%-12%)常温处理 1-2 分钟,在铜表面形成微观粗糙面(粗糙度 Ra 0.5-1μm),增大镀层与基材的接触面积,提升结合强度。


  1. 活化与催化阶段:针对非导体基材区域(如 FR-4 基材边缘),需通过化学沉积形成导电种子层,确保后续电镀顺利进行。对于 PCB 板边的基材暴露区域,采用胶体钯活化液(钯浓度 0.1-0.3g/L)常温浸泡 3-5 分钟,在基材表面吸附钯颗粒;再通过化学镀铜(硫酸铜溶液,浓度 50-80g/L,温度 40-50℃)沉积 1-2μm 薄铜层,形成连续导电层,为后续电镀提供电流通路。


  1. 电镀阶段:根据需求选择镀层组合(如铜 - 镍 - 金、纯铜),通过直流电源施加电流,使金属离子在板边还原沉积。以常用的 “铜 - 镍 - 金” 镀层为例:

  • 镀铜:采用酸性硫酸铜镀液(硫酸铜 200-250g/L、硫酸 50-80g/L),电流密度 1-2A/dm²,温度 20-30℃,沉积厚度 10-30μm,提升板边导电性与机械强度;

  • 镀镍:采用瓦特镍镀液(硫酸镍 250-300g/L、氯化镍 30-50g/L、硼酸 30-40g/L),电流密度 2-3A/dm²,温度 40-50℃,沉积厚度 5-10μm,增强耐腐蚀性与后续镀金的结合力;

  • 镀金:采用酸性氰化金镀液(金浓度 2-5g/L、柠檬酸 100-150g/L),电流密度 0.5-1A/dm²,温度 30-40℃,沉积厚度 0.1-0.5μm,提升表面导电性与抗氧化性。

  1. 后处理阶段:去除残留镀液,提升镀层稳定性。包括:

  • 清洗:用去离子水(电阻率≥15MΩ・cm)多次冲洗,去除板边残留的盐类与化学物质,避免后续腐蚀;

  • 烘干:在 60-80℃下烘干 10-15 分钟,去除表面水分;

  • 钝化(可选):对镍镀层采用铬酸盐钝化液(重铬酸钾 5-10g/L)常温处理 1-2 分钟,形成钝化膜,进一步增强耐腐蚀性。



二、边缘电镀的设备构成

一套完整的 PCB 边缘电镀生产线需具备 “预处理 - 活化 - 电镀 - 后处理” 的全流程能力,核心设备包括五大模块,各模块需满足精度、稳定性与环保要求:


  1. 前处理设备:

  • 脱脂槽:采用 PP 材质(耐酸碱腐蚀),配备加热装置(温控精度 ±2℃)、搅拌系统(转速 50-100rpm)与过滤系统(过滤精度 5μm),确保脱脂均匀;

  • 酸洗槽与微蚀槽:同样为 PP 材质,配备自动补液系统,实时监测溶液浓度(如通过 pH 传感器监测硫酸浓度),浓度偏差超 10% 时自动补加;

  • 水洗槽:采用逆流漂洗设计,共 3-5 级,每级水温 20-30℃,最后一级为去离子水洗,确保清洗后板边残留离子浓度≤10μg/cm²。


  1. 活化与化学镀设备:

  • 活化槽:采用钛材质(耐钯液腐蚀),配备超声波搅拌(频率 28-40kHz),确保钯颗粒均匀吸附;溶液循环系统每小时循环 5-10 次,维持浓度均匀;

  • 化学镀铜槽:PP 材质,配备加热装置(温控精度 ±1℃)、空气搅拌系统(风量 0.5-1m³/h)与连续过滤系统(过滤精度 1μm),防止铜颗粒沉降导致镀层粗糙。


  1. 电镀设备:

  • 镀铜槽:采用 PVC 材质,配备钛阳极(耐酸性镀液)、PLC 控制的电流系统(电流精度 ±0.1A)与阴极移动装置(移动速度 1-3m/min),确保电流分布均匀;镀液温度通过冷水机控制在 20-30℃,pH 值通过自动加酸系统维持在 0.8-1.2;

  • 镀镍槽与镀金槽:镀镍槽采用不锈钢阳极,镀金槽采用铂钛阳极(耐氰化镀液);均配备赫尔槽试验装置,每 2 小时进行一次镀层性能测试(如结合力、厚度),确保工艺稳定。


  1. 后处理设备:

  • 多级水洗槽:与前处理水洗槽结构类似,最后一级配备离子浓度检测仪(检测精度 1μg/cm²),不合格时自动返工;

  • 烘干炉:采用热风循环式,温度控制精度 ±3℃,烘干时间可通过 PLC 设定(5-20 分钟),炉内风速 1-2m/s,确保水分彻底去除;

  • 钝化槽(可选):PP 材质,配备搅拌系统,溶液浓度通过滴定法定期检测,每 8 小时更换一次。

  1. 辅助设备:

  • 挂具系统:根据 PCB 尺寸定制,采用黄铜材质(导电性好),表面镀镍(防腐蚀),挂具与 PCB 的接触电阻≤0.1Ω,确保电流均匀传导;

  • 控制系统:采用 PLC + 触摸屏,实时监控各槽温度、浓度、电流、时间等参数,具备数据存储(存储 1 年以上)与报警功能(如温度超限时自动停机)。


XML 地图