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电路板（pcb，线路板）穿孔脉冲电镀概念与原理一、脉冲电镀广泛定义脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流。
自50年代开始，已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有忧良的物理化学性能。
二、脉冲电镀参数根据无数实验，对于一已定的电解质系统，其金属电镀率取决于：(1)脉冲的频率，(2)周期(占空比)，(3)波形，及(4)电流密度四个参数。
除此以外，添加剂、化学药水及金属本身特性亦对脉冲电镀效果有一定影响。
当应用脉冲电镀时，没有预设之标准参数而执行。
每一特定金属必需以实验方式而找寻其特别参数组合，达到其改善镀层的物理性质，这是脉冲电镀最大之缺点。
我们不能以其他金属脉冲电镀参数组合应用在另一金属脉冲电镀方面。
由于电路板的设计要求趋向于细导线、高密度、细孔径(甚至微通孔)，现今的直流电镀不能满足上述要求。
由于孔径减少及板厚增加时,穿孔镀铜产生极大的技术困难，尤其在孔径中心的镀层，通常出现孔径两端之铜层过厚但中心铜层不足之现象。
该镀层不均匀情况能影响电流输送的效果。
此问题可由周期转向脉冲电镀克服。
高速周期转向脉冲电镀之工作原理乃是应用正向电流电镀一段时间(约95%),然后以一高能短速反向电流电镀(约5%)。
该高速周期转向脉冲电流与电镀液及添加剂产生作用，将高电流密度领域极化，重新将电镀电流再分配到低电流密度领域，其效果是在高电流密度的领域的铜镀层减少，但此种情况不会在低电流密度领域出现，故此，在电路板的孔径中的电镀铜层比表面铜层还厚。
三、脉冲电镀原理简述在电镀过程，镀缸存在三个电阻，阳极电阻，阴极电阻及镀液电阻。
在阴极沉积过程，阴极电阻可分为两大部份;几何电阻和极化电阻。
几何电组(初级电流分布)电镀时，因形状不同，电路板表面电阻与孔径中电阻不同。
表面电阻(Rs)比孔径电阻限(RH)为低。
因此，流向表面电流(Is)远比孔径中电流(IH)为大。
电镀行业的发展趋势
电镀行业的发展趋势包括以下几个方面：
1. 环保发展：随着环保意识的不断提高，电镀行业面临着更严格的环保要求。
越来越多的国家和地区采取了限制或禁止使用一些有害金属和化学物质的措施，推动电镀行业朝着无害化、绿色化的方向发展。
2. 技术创新和自动化：电镀技术在不断创新与改进，如纳米电镀、草酸镍电镀等新技术的应用，能够提高产品质量和性能。
同时，自动化设备的应用也在电镀行业得到广泛推广，提高了生产效率和产品一致性。
3. 新型涂层材料的应用：随着行业的发展，新型涂层材料的应用也越来越广泛。
例如，高温、耐磨、防腐蚀等特性的涂层材料被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域，提升了产品的性能和寿命。
4. 电镀行业的转型升级：电镀行业正面临着由传统制造业向高附加值、高技术含量的产业升级转型的挑战。
企业需要整合资源，提高产品质量和生产效率，加大研发投入，提升产品附加值，以在激烈竞争中保持竞争力。
5. 国际合作与市场需求：电镀行业正面临全球化竞争的挑战与机遇。
国际合作和多边合作将成为电镀行业发展的重要力量。
此外，随着消费需求的提高和各行
业的不断发展，电镀行业的市场需求将持续增长，为行业的发展提供了机会。
国内电镀行业现状调查1 前言我国经济一直持续高速增长，世界制造业与加工业的中心正在向我国转移，电镀技术不仅仅在传统工业中扮演重要角色；在高新技术产业，如现代电子技术，微电子技术，通讯技术及产品制造上发挥愈来愈大的作用。
我国的电镀加工基地主要集中在广东的珠江三角洲地区（这儿台商、日商、港商及我们自己的企业云集，据不完全统计达6000余家）。
浙江的温州地区（2300多家）。
两地的电镀加工产值分别为70亿人民币和38亿人民币。
此外浙江沿海及中部金华，义乌永康，江苏昆山、苏州、无锡，山东沿海及东北沿海，重庆及周边地区都有不少电镀工厂。
国外电镀加工订单及自己产品如灯饰、锁具、眼镜、打火机、洁具、汽车、摩托车配件、装饰五金、电器元件等的出口，对电镀工艺提出越来越高的技术要求，使之形成了一个“多商品大市场”的经济格局。
因此一个以提高产品质量为中心、以节约能源、原材料、清洁生产，服务于大市场与高新技术为契机，使我国电镀技术从不同层面都得到了长足的进步，下面分几个主要方面谈谈我国电镀技术的现状和我们寄予的殷切希望。
2 常用镀种简况2.1 镀锌镀锌作为钢铁的防护性镀层，在全国应用量很大，约占全部电镀零件面积的1/3左右，1970～1980年全国开展轰轰烈烈的“无氰电镀”研究与应用。
上海轻工业研究所及大庆电镀厂成功地将苄叉丙酮作主光亮剂应用于氯化物电镀；在碱性锌酸盐体系，武汉材保所及国营长江化工厂等单位成功地将DPE添加剂、广州电科所将DE添加剂应用于工业生产，都有千余家的业绩。
对我国无氰电镀的发展都作过历史性的贡献。
20年后的今天，技术进步很快。
在氯化钾镀锌方面，南京汽车制造厂是最早研究并应用高浊点阴离子表面活性剂的单位之一，上海永生助剂厂一直坚持高浊点表面活性HW和高增溶OM非离子表面活性剂的研究和生产，武汉风帆公司开发了系列的氯化钾镀锌光亮剂，有的远销东南亚市场。
在硫酸盐镀锌方面，武汉风帆公司不断技术创新，已获国家发明专利证书。
脉冲电镀技术参数介绍信丰正天伟研发部胡青华脉冲电镀定义：脉冲电镀广泛定义为间断电流电镀。
间断电流是指正向电流在某一时间出现而在另一时间出现反向电流（或无电流）。
自50年代开始已有人从事脉冲电镀的研究，因脉冲电流能使镀层结晶细化、结合力高、无孔隙，使镀层有优良的物理化学性能。
70年代脉冲电镀在PCB行业中电镀金上使用，在90年代随着大电流脉冲技术上的突破脉冲电镀应用在PCB电镀铜上。
PCB的电镀铜的发展历程：普通直流电镀→PPR周期反向脉冲电镀→新型直流电镀，新型直流电镀不同于普通直流电镀的区别在于在槽液中加入了新型的作用特殊的添加剂来调整通孔和盲孔孔内外的镀层厚度的分布。
常见的脉冲波形有方波、三角波、阶梯波、锯齿波，根据确定脉冲波形的原则（实镀效果、偏于分析和研究、易于获得和控制、便于推广），方波是最符合要求的波形。
目前，脉冲电镀中使用的波形多为方波。
其波形有单向脉冲和双向脉冲（周期反向脉冲）1.单向脉冲：实际是就是有关断时间的直流电镀。
波形如下所示：2.双向脉冲：即周期换向脉冲（PPR）。
有以下几种：a)有关断时间的单个脉冲换向,一个正向脉冲经过关断时间后接一个反向脉冲，这种波形在实际中极小使用，波形如下图：b)无关断时间单个脉冲换向，一个无关断时间的正向脉冲紧接着一个无关断时间的反向脉冲，这种波形也称为方波交流电。
这种波形能改善镀层的厚度分布，但对镀层的结构改善无作用。
c)脉动脉冲换向，一组正向脉冲接一组反向脉冲，这种波形是典型的周期换向波形，在功能性电镀中应用最为广泛，既能改善镀层的厚度分布又能改善镀层结晶结构。
d)多组脉冲换向：简称多脉冲，在脉动脉冲基础上增加可编程功能，在每一个程序或每一个时间段采用的脉冲参数各不一样。
多脉冲电镀在适当的参数下能形成不同结构和组成的多层镀层，各层间的应力能相互抵消，镀层脆性下降，抗疲劳强度提高。
PCB上所使用的脉冲电镀严格的说应称为周期脉冲反向电镀(Periodic Pulse Reverse Plating)。
高频脉冲在电化学处理废水中的应用1 引言电化学方法治理污水，具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点[1]。
但电化学方法一直存在着能耗大、成本高等缺点，从而大大限制了电化学处理废水在工业中的应用。
在几种电化学处理废水类型中，电凝聚与电气浮的运用比较成熟。
同化学凝聚相比，电凝聚方法无需投资加药设施，且材料消耗要少许多。
其缺陷在于能耗问题。
提高电流效率、降低电极极化乃是降低能耗的关键所在，也是今后电凝聚的主攻方向。
近年来，电化学工艺的不断进步，以及新电极材料、电源技术和膜材料的应用，为电化学方法治理污染提供了更新、更有效的解决手段。
本文主要介绍一种电化学处理废水的新方法——高频脉冲电解废水，该方法应用了新发展的电源技术——脉冲电源。
根据国内外的研究报道，高频脉冲多用于电镀、地质勘探、优质水处理等方面，在废水处理方面的研究报道极少。
2 电凝聚法处理废水存在的问题在外加电压的作用下，利用可溶性的阳极，产生大量的阳离子（如Fe2+、Al3+等），对废水进行凝聚沉淀，这种方法称为电凝聚[2]。
电凝聚往往伴随着气浮，在阴极有氢气被还原，故也有称为电凝聚浮上法的。
电极反应如下：阳极：Fe － 2e → Fe2+或 Al － 3e → Al3+阴极：2H+ + 2e → H↑或 O x＋ ne → Re2铁离子或铝离子与氢氧根结合起到凝聚作用。
同时，在阴极发生还原反应，逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物浮上电解槽的液体表面。
电凝聚作为废水处理的一种有效手段，很早就得到了应用，但由于其在实际应用中单位电耗和铁耗过大，使电凝聚法的发展及应用受到了限制。
另外，电凝聚过程中，电解一段时间后，阳极极板会发生钝化现象。
钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜。
检测电极电位可发现，电极电位偏离正常电化学反应电极电位而变正电位。
表现为阳极溶出停止，电解槽只有氧化、还原和浮上作用，电凝聚作用消失，液面浮着大量的泡沫[3]。
脉冲电镀原理
脉冲电镀是一种特殊的电镀方法，其原理基于电化学反应和脉冲电流的作用。
脉冲电镀通过不断变化的电流和电压，可以实现更高效、更均匀、更具有质量控制性的电镀过程。
脉冲电镀的主要原理可以分为三部分：阳极溶解、阳极活化和阴极补充。
首先，阳极溶解是指在脉冲电镀过程中，阳极表面的金属离子通过扩散和迁移的方式溶解到电解液中。
当脉冲电流通过阳极时，阳极表面会发生电化学氧化反应，金属表面的原子逐渐转变为阳离子，离子从阳极表面脱落进入电解液。
其次，阳极活化是指阳极表面的形貌和结构的变化。
脉冲电流的变化可以改变阳极表面的电化学界面，使得阳极表面能够形成均匀、致密、平滑的氧化膜。
这种氧化膜可以提高阳极表面的稳定性和耐腐蚀性，同时也可以增加镀层的结合力和光泽度。
最后，阴极补充是指电镀过程中阴极表面的金属沉积。
脉冲电流通过阴极时，电解液中的金属离子会被还原成金属原子，在阴极表面形成金属沉积。
通过脉冲电流的变化，可以调节阴极表面金属沉积的速度和均匀性，从而控制电镀层的质量和厚度。
总之，脉冲电镀利用脉冲电流的特殊作用，通过阳极溶解、阳极活化和阴极补充的原理，实现了更高效、更均匀、更具有质量控制性的电镀过程。
这种电镀方法在工业生产中广泛应用，可以提高产品质量，减少金属浪费，降低环境污染。
脉冲电镀应用现状及对策分析 于永民。孙斌 (中原工学院，河南郑州450007) [摘要] 脉冲电镀具有镀件质量好、生产效率高、节约原材料及环保等优点。分析了单金属电镀、合金电镀在国内企业中的研究及应用现状，研究表明，大型企业由于研发实力较强，脉冲电镀技术应用情况较好，但是，中小企业由于经济实力及技术水平的限制，推广应用还比较困难。指出降低脉冲电源价格、优化普通金属脉冲电镀工艺配方是推动该技术在国内中小企业应用的有效途径。 [关键词] 脉冲电镀；小企业；现状；对策 ‘ 【中图分类号]TQ153 【文献标识码]B [文章编号]1001—3660(2006)03—0082—03
1 脉冲电镀的原理及优点 1．1 脉冲电镀原理 脉冲电镀是使电镀回路周期性地接通和断开，或者在固定直流上再叠加某一波形脉冲的电镀方法。与普通电镀相比，这种方法具有镀层平整致密、附着性好，电流效率高、环保性能好等优点，在一般的研究和应用中，脉冲电镀所使用的脉冲方式可分为单向脉冲和双向脉冲两种。使用的脉冲波主要是矩形波和正弦波。 用直流电电镀时，在阴极和溶液界面处形成较厚的扩散层，使阴极表面金属离子浓度降低产生浓差极化，限制了电沉积的速度，使用较大的电流密度不但不能提高镀速，反而使阴极上的氢气析出量增加，电流效率降低，镀层质量变坏出现氢脆、针孔、麻点、烧焦和起泡等。脉冲电镀由于有关断时间，被消耗的金属离子利用这段时间扩散补充到阴极附近、当下一个导通时间到来时，阴极附近的金属离子浓度得以恢复，故可以使用较高的电流密度。脉冲电镀峰值电流可以大大高于平均电流，促使晶种的形成速度高于晶体长大的速度，使镀层结晶细化，排列紧密，孔隙减少，硬度增加。 1．2 脉冲电镀的优点 脉冲电镀与传统的直流电镀比较，有如下优点 ： 1)镀件质量高 主要表现为：具有镀层孔隙率低，可得到光亮均匀致密的镀层，提高镀层的抗腐蚀性能；较好的结合力，较好的分散力，能增加镀层的密度，增加硬度，提高延展性和耐磨性，改进了镀层的物理性能。 2)镀层厚度薄 在相同的镀层性能指标的前提下，可使镀层厚度减薄1／3—1／2，进而可节约原材料(如黄金、白银等)10％ 一20％ ，这对金、银、锡、锗、镍等贵金属来说，具有十分重大的经济意义。 3)生产效率高 脉冲电镀大幅度提高了瞬时电流密度，使其平均电流密度有可能大于直流电镀的实际电流密度。因而，加速了电沉积速度，使生产效率增高，一般可减少受镀时间1／3—1／2，或更多的时间。 4)改进常规的电镀溶液配方和工艺 在直流电镀中，为了实现合金共沉积、增加镀层的光亮度或者是改善镀层的物理性能，通常要加入络合剂、光亮剂等添加剂，而这些添加剂通常都是毒性很强的溶液，所以对生产和环保非常不利。使用脉冲电镀，可以通过调节6个电镀参数(双向脉冲)来获得好质量的镀层，而又不使用任何的添加剂。 2 脉冲电镀的研究及应用现状 2．1 脉冲单金属电镀 脉冲单金属电镀，尤其贵金属电镀仍是脉冲电镀研究应用的重要领域，双向脉冲电镀工艺更显现出其突出的优点。国内～ 电子封装研究室在仅有3O一40 m 的电镀车间内装配1O台左右的双脉冲电镀电源，用于镀镍、镀金等，质量高，销售旺盛。这样的单位国内有好多家。除贵金属外，近年来普通金属的脉冲电镀工艺研究及应用也取得了很大进展。例如，美国的Lucent公司在占空比为25％一30％ 、工作时间为0．05—0．5ms、电流密度为0．1—0．4A／din的条件下，于硫酸亚锡镀液中镀出了超细晶粒光亮度很高的锡 镀层，其晶粒尺寸为8—22 nm。 2．2 脉冲合金电镀 脉冲电源尤其智能化的脉冲电源，可以精确控制槽端电压及具有恒流、恒压功能，被广泛用于合金电镀以控制其合金组分比例，与直流电镀相比，具有明显的优点。众所周知，要使两种或几种金属离子在阴极上共析出，必要条件是它们的放电电位接近。金属离子的放电电位由三部份加和构成，即金属的平衡电位，金属离子的浓度(严格讲应为活度)以及金属离子的放电过电位(阴极极化)。对于两种金属的平衡电位相近，电极极化也不大的金属，可以从它们的简单盐溶液中实现共沉积。显然放电金属离子的浓度成为影响共沉积的主要因素。直流电镀的特点是沉积金属离子受扩散控制，而脉冲电镀借助关断时间内扩散层的松驰，能够克服自然传递的限制使金属离子浓度得到恢复，因而有利于金属离子共沉积。对于两金属平衡电位相差较大，这时除使用络合剂改变沉积金属离子的浓度使欲沉积的两种金属的平衡电位数值相近外，由于脉冲电镀时瞬间的峰电位很高，也有利于金属离子的共沉积。 目前，在工业中已经广泛应用的合金电镀体系有金合金、银合金、钯合金、镍合金、钴合金、铬合金、铜合金等 。此外，利用脉冲电镀还可以很方便地实现成层合金。成层合金义称为复合电镀，它是由单金属和一层合金相问组成的。这种成层合金的许多物理化学性能都优于单一金属。美国国家标准局电沉积组研究人员从一种简单盐镀液中应用双脉冲电镀技术沉积分层合金。例如，由一层纯铜和一层铜一镍合金相间组 成的分层合金。每一层的厚度由几个埃到1万埃(1A=0．1 m)其总厚度可达25 m以上。 2．3 脉冲电镀低应力的光亮镀层 在电子工业和装饰性电镀中要镀出低应力的光亮镀层通常方法是往镀液中加入应力降低剂和光亮剂，但这种方法得到的镀层往往结合力不好、脆性大，尤其在电子工业中应用受到限制。若使用脉冲电镀可以不加或少加添加剂，并可得到应力较低又有一定光亮度的各种金属镀层。此项技术应用已引起电镀 界的高度重视。 2．4 脉冲电镀在国内的应用状况 在国内，一些大型企业也开始尝试应用脉冲电镀取代传统的直流电镀。在这些企业，以往一直使用的是直流电镀。为提高镀件质量，他们希望改用脉冲电镀，但又不愿意改变工艺已经成熟了的镀液。在这种情况下，仅仅使用脉冲电源进行脉冲电镀，一样可以得到比直流电镀质量高得多的电镀层，例如电子部七所、国营159厂(哈尔滨)、南洋电器厂、广州晶体材料公司、广州手表厂等。 这些企业在使用时，都没有改变镀液，仍然使用直流电镀时的镀液作脉冲电镀，效果非常好。例如电子部七所的镀镍锡合金表壳，耐磨性提高1倍；国营159厂的印制板镀金，光亮度显著提高；南洋电器厂镀银，镀层均匀，色泽漂亮，把直流电镀和脉冲电镀的试片，存放1a以后，发现直流电镀试片发黄，而脉冲电 镀试片仍然非常光亮；广州晶体材料公司，将同一溶液中脉冲电镀的Pc宝石磨盘和直流电镀的DC宝石磨盘发给用户使用，用户纷纷要求买Pc盘，因它寿命长。现在这个公司已全部改用脉冲电镀，而不用直流电镀。广州芳村滚镀镍使用脉冲电镀后，镀层更加光亮，沉积速度快，镀层不脆裂，并且改变脉冲参数，可控制镀层的硬度和应力。珠海手表厂对表壳使用脉冲镀金后，耐磨性能较相同条件下直流镀金提高30％。 3 脉冲镀在中小企业应用的困难及解决思路 目前，脉冲电镀技术在大型企业应用较多，而在中小企业推广却比较困难，原因主要有两点。 3．1 脉冲电源价格昂贵 由于技术复杂的原因，脉冲电镀电源的价格比较昂贵。例如，最大输出电流为500A的直流电源市场价格大概为6000元，而同样的双脉冲电镀电源价格大概为40000元(绍兴承天电器有限公司报价)，是直流电源的6倍多。众所周知，电子产品的生产成本非常低，脉冲电镀电源价格高的原因主要是开发成本高。如此昂贵的设备加大了电镀制品的生产成本，而许多中小企业生产的又都是附加值不太高的普通电镀产品(如钢铁镀 锌、镍、铬等)，因此脉冲电镀技术在这些企业应用就比较困难。 3．2 电镀工艺尚未成熟 经过上百年的生产实践，直流电镀技术现已比较成熟，无论是何种电镀，现在技术上几乎都能实现，并且镀层质量也相当好。而脉冲电镀技术引进国内只有十几年的时间，并且脉冲电镀也仅仅在贵金属电镀中应用较多，因此，无论是镀液配方，还是生产工艺，都相当不完善。从技术上讲，控制直流电镀的参数 只有1个：电流密度，而双脉冲电镀的参数就有6个，它们对镀层质量都会造成影响，所以探索脉冲电镀的生产工艺就很困难。可以这样说，对于多数工业上常用的直流电镀，其生产工艺已经不是什么商业秘密，而是一些公开的技术标准，直接按照这个标准去生产就可以了。所以，直流电镀的技术成本也非常低，这对研究能力不强的中小企业来说，无疑是件很好的事情。但是，脉冲电镀就不一样了，由于其发展时间短，技术复杂，所以脉冲电镀的生产工艺只掌握在那些拥有研发能力的大型企业手里，对于多数中小企业来讲，要想获得这种技术，只有购买，这加大了产品的生产成本。脉冲电镀的最大优点是提高镀层质量。这一点是不可否认的。但从目前的研究情况看，提高镀层质量的程度对各种金属或合金来讲是不一样的。例如，对于贵金属，脉冲电镀镀层的质量就相当好，而对于普通金属(例如锌)，镀层质量改善就不是很明显。据我们分析，原因可能在于：贵金属电镀主要应用于高附加值的制品中，所以研究得就比较多，可以说已经找到了脉冲电镀的最佳工艺；而对于普通金属电镀，却很少引起研究人员的关注，所以至今仍然没有很大的改善 。从前几年国内外电镀方面的研究论文，可以看出这一点，如果说贵金属电镀有lO篇研究论文的话，普通电镀最多只有2篇。 3．3 解决思路 总之，由于设备成本高、技术成本高、质量改善不明显等因素，普通金属脉冲电镀在中小企业的推广就比较困难，要解决这个问题，我们的思路是：1)通过开发，把原来使用的直流电源改装成脉冲电源，从而降低设备成本；2)针对中小电镀企业生产的特点，研究常用金属(或合金)脉冲电镀技术，找到其最佳镀液配方和工艺，从而明显改善镀层质量。 [ 参 考 文 献 ] 【1] 向国朴．脉冲电镀的原理与应用[J]，工业技术，1987，(9)：3O [2] 张忠减，叶任宇．脉冲电镀研究进展[J] 山东工业大学学报，1992，22(3)：81 [3] 向国朴，脉冲电镀的理论与应用[Mj．天津：天津科学技术出版社，1989． [4] 范宏义．微电化学中反向脉冲电镀镍和镍合金[J]．材料保护，2002，(8)：68 [5 J 邢丕峰，赵鹏骥．316不锈钢滤板上钯银合金的脉冲电镀[J]．高技术通汛 1997，(5)：62 [6] 刘仁志，电镀新工艺和新技术的回顾与展望[J]．表面技术，2001，3O(5)：7 [7] 韩苗兴，何永夫．电镀用脉冲电源的推广[J]，表面技术，2002，31(5)：64 [8] 许维源．近年来脉冲电镀发展概况[J]．电镀与涂饰，2003，22(6)：4】
