1、溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術 溶液鍍膜是指在溶液中利用化學反響或電化學反溶液鍍膜是指在溶液中利用化學反響或電化學反響等化學方法在基片外表堆積薄膜的技術。響等化學方法在基片外表堆積薄膜的技術。 溶液鍍膜技術不需求真空條件，設備儀器簡單，溶液鍍膜技術不需求真空條件，設備儀器簡單，可在各種基體外表成膜，原料易得，在電子元器件、可在各種基體外表成膜，原料易得，在電子元器件、外表途覆和裝飾等方面得到廣泛運用。外表途覆和裝飾等方面得到廣泛運用。 化學反響堆積化學反響堆積 Sol-Gel Sol-Gel技術技術 陽極氧化技術陽極氧化技術 電鍍技術電鍍技術 LB LB技術技術溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍

2、膜q 化學鍍膜化學鍍膜 化學鍍膜是指在復原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬化學鍍膜是指在復原劑的作用下，使金屬鹽中的金屬離子復原成原子，在基片外表堆積的鍍膜技術，又稱無電離子復原成原子，在基片外表堆積的鍍膜技術，又稱無電源電鍍。源電鍍。q 化學鍍膜與化學堆積鍍膜的區別：化學鍍膜與化學堆積鍍膜的區別： 化學鍍膜的復原反響必需在催化劑的作用下才干進展，化學鍍膜的復原反響必需在催化劑的作用下才干進展，且堆積反響只發生在基片外表上。且堆積反響只發生在基片外表上。 化學堆積鍍膜的復原反響是在整個溶液中均勻發生的，化學堆積鍍膜的復原反響是在整個溶液中均勻發生的，只需一部分金屬在基片上構成薄膜，大部分構成粉粒堆

3、積物。只需一部分金屬在基片上構成薄膜，大部分構成粉粒堆積物。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜化學鍍膜是在催化條件下的氧化復原過程。化學鍍膜是在催化條件下的氧化復原過程。q 自催化自催化 催化劑是指能提供或激活化學反響，而本身又不發催化劑是指能提供或激活化學反響，而本身又不發生化學變化的物質。生化學變化的物質。 自催化是指參與反響物或產物之一具有催化作用的自催化是指參與反響物或產物之一具有催化作用的反響過程。反響過程。 化學鍍膜普通采用自催化化學鍍膜機制，靠被鍍金化學鍍膜普通采用自催化化學鍍膜機制，靠被鍍金屬本身的自催化作用完成鍍膜過程。屬本身的自催化作用完成鍍膜過程。 通常所謂的化學鍍

4、膜均是指自催化化學鍍膜。通常所謂的化學鍍膜均是指自催化化學鍍膜。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜q 自催化化學鍍膜的優點自催化化學鍍膜的優點可以在復雜外形外表構成薄膜；可以在復雜外形外表構成薄膜；薄膜的孔隙率較低；薄膜的孔隙率較低；可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非導體外表制備薄可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非導體外表制備薄膜；膜；薄膜具有特殊的物理、化學性能；薄膜具有特殊的物理、化學性能；不需求電源，沒有導電電極。不需求電源，沒有導電電極。 廣泛用于制備廣泛用于制備Ni、Co、Fe、Cu、Pt、Pd、Ag、Au等等金屬或合金薄膜。金屬或合金薄膜。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜 由于化

5、學鍍技術廢液排放少，對環境污染小以及本錢由于化學鍍技術廢液排放少，對環境污染小以及本錢較低，在許多領域已逐漸取代電鍍，成為一種環保型的外較低，在許多領域已逐漸取代電鍍，成為一種環保型的外表處置工藝。表處置工藝。 目前，化學鍍技術已在電子、閥門制造、機械、石油目前，化學鍍技術已在電子、閥門制造、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業中得到廣泛的運用。化工、汽車、航空航天等工業中得到廣泛的運用。 反響通式反響通式+n0M + ne() M 催化表面來自還原劑溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜q 化學鍍鎳化學鍍鎳 化學鍍鎳，又稱無電解鍍鎳，是利用氧化復原反響，化學鍍鎳，又稱無電解鍍鎳，是利用氧化

6、復原反響，在工件外表堆積出非晶態在工件外表堆積出非晶態Ni-P、Ni-P-B合金鍍層的高新合金鍍層的高新外表處置技術，已在電子、機械、石油化工、汽車、航外表處置技術，已在電子、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業中得到廣泛的運用。空航天等工業中得到廣泛的運用。 耐腐蝕性強，耐磨性好，外表硬度高；耐腐蝕性強，耐磨性好，外表硬度高； 耐高溫、低電阻、可焊性好；耐高溫、低電阻、可焊性好； 可鍍外形復雜：工件外形不受限制，可處置較深的盲孔和可鍍外形復雜：工件外形不受限制，可處置較深的盲孔和外形復雜的內腔；外形復雜的內腔； 被鍍資料廣泛：可在鋼、銅、鋁、鋅、塑料、尼龍、玻璃、被鍍資料廣泛：可在鋼、銅、鋁

7、、鋅、塑料、尼龍、玻璃、橡膠、木材等資料上鍍膜。橡膠、木材等資料上鍍膜。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜_2+2223H PO + H OHPO + H + 2H 表面催化2+Ni + 2HNi + 2H 22HH _222H PO + HH O + OH + P _2+2+2223Ni+ H PO +H OHPO + 3H + Ni 表面催化總反響式：總反響式：溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜化學鍍設備Electroless plating equipment 溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜化學鍍Ni-P-B活塞化學鍍Ni-P塑料模具 化學鍍Ni-P鋁質天線盒 溶液

8、鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜q 多層多層PCB技術中的化學鍍膜技術中的化學鍍膜Layer 1 (Outer)Layer 6 (Outer)Layer 2 (Inner)Layer 3 (Inner)Layer 4 (Inner)Layer 5 (Inner)FOILFOILPRE-PREGPRE-PREGPRE-PREGINNER LAYERINNER LAYERCopperLaminate溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Drilling of Bonded PanelLayer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5CopperLaminat

9、eDrilled Hole溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Electroless Copper ProcessAddition of Copper to all Exposed SurfacesLayer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5CopperDrilled Hole溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Layer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Laminating and Imaging of External LayersUV sensitive film is laminated over

10、top and bottomsurfaces of PCBIt is then exposed and developed, leaving an exposed image of the PCB patternCopper溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Layer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Electro-plating Process 1Additional Copper to all Exposed SurfacesLaminated FilmPlate Additional Copper溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Lay

11、er 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Electro-plating Process 2Add Tin over Exposed Copper AreasLaminated FilmAdditional CopperTin Plating溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Layer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Electro-plating Process 3Remove Laminated FilmLaminated Film RemovedTin Plating溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜

12、Etch Process - Remove Exposed CopperCopper RemovedTin PlatingLayer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Layer 1Layer 6Layer 2Layer 3Layer 4Layer 5Tin Strip - Remove Tin PlatingTin Plating Removed溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜PCB is now complete except forsurface finishes and panel routingLa

13、yer 6Layer 1Via HoleSMD PadTracksTracks溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Solder Mask Application- Curtain Coated MethodLayer 6Layer 1Apply Liquid Photo-imageable Resist, then Dry溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Solder Mask ApplicationImage, Develop and CureLayer 6Layer 1UV Image, Develop and Cure溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Surface Fi

14、nish ProcessLayer 6Layer 1Apply Solder to Exposed Copper Areas溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術化學鍍膜化學鍍膜Component NotationR34IC3SCL2 9624溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel工藝原理工藝原理 Sol-Gel工藝廣泛用于制備玻璃、陶瓷和超微構造復合工藝廣泛用于制備玻璃、陶瓷和超微構造復合資料。資料。 采用金屬醇鹽或其它鹽類作為原料，通常溶解在醇、采用金屬醇鹽或其它鹽類作為原料，通常溶解在醇、醚等有機溶劑中構成均勻溶液醚等有機溶劑中構成均勻溶液solution，該溶液經過水，該溶

15、液經過水解和縮聚反響構成溶膠解和縮聚反響構成溶膠sol，進一步聚合反響實現溶膠，進一步聚合反響實現溶膠-凝膠轉變構成凝膠凝膠轉變構成凝膠gel，在經過熱處置脫除溶劑和水，在經過熱處置脫除溶劑和水，最后構成薄膜。最后構成薄膜。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel 技術的優點技術的優點高度均勻性；高度均勻性；高純度；高純度；可降低燒結溫度；可降低燒結溫度；可制備非晶態薄膜；可制備非晶態薄膜；可制備特殊資料薄膜、纖維、粉體、多孔資料等可制備特殊資料薄膜、纖維、粉體、多孔資料等溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel 技術的缺陷技術的缺陷 原料價錢高

16、；原料價錢高； 收縮率高，容易開裂；收縮率高，容易開裂； 存在剩余微氣孔；存在剩余微氣孔； 存在剩余的羥基、碳等；存在剩余的羥基、碳等； 有機溶劑有毒；有機溶劑有毒； 工藝周期較長。工藝周期較長。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel 技術制備薄膜的主要步驟技術制備薄膜的主要步驟 復合醇鹽的制備；復合醇鹽的制備； 成膜勻膠、浸漬提拉；成膜勻膠、浸漬提拉； 水解和聚合；水解和聚合； 枯燥；枯燥； 焙燒。焙燒。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel 反響的物理化學過程反響的物理化學過程 水解反響：水解反響：n2n-M(OR) + H O (RO)

17、MOH + ROHxxx式中，式中，M是金屬原子，是金屬原子，R是烷烴基。是烷烴基。 聚合反響：聚合反響：2MOH + HOM MOM + H O （水）MOH + ROM MOM + ROH （醇）溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術Sol-Gel技術技術q Sol-gel 法制備薄膜實例法制備薄膜實例25424425Ti(OC H ) + 4H O H TiO + 4C H OH4422120H TiO TiO 2H O 加熱Sol-Gel技術制備技術制備TiO2薄膜：薄膜：25424425Si(OC H ) + 4H O H SiO + 4C H OH4422120H SiO SiO 2H O 加熱

18、Sol-Gel技術制備技術制備SiO2薄膜：薄膜：溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術陽極氧化技術陽極氧化技術 金屬或合金在適當的電解液中作為陽極，并施加一定金屬或合金在適當的電解液中作為陽極，并施加一定的直流電壓，由于電化學反響在陽極外表構成氧化物薄膜的直流電壓，由于電化學反響在陽極外表構成氧化物薄膜的方法，稱為陽極氧化技術。的方法，稱為陽極氧化技術。q 陽極氧化薄膜構成過程陽極氧化薄膜構成過程+2nM + nH O MO + 2nH + 2ne 2n+M M + 2ne +2n+n2MO + 2nH M + nH O 金屬氧化：金屬氧化：金屬溶解：金屬溶解：氧化物溶解：氧化物溶解：溶液鍍膜技術溶液鍍膜

19、技術陽極氧化技術陽極氧化技術 在薄膜構成初期，同時存在金屬氧化和金屬溶解反響。在薄膜構成初期，同時存在金屬氧化和金屬溶解反響。溶解反響產生水合金屬離子，生成由氫氧化物或氧化物組溶解反響產生水合金屬離子，生成由氫氧化物或氧化物組成的膠態狀沉淀氧化物。成的膠態狀沉淀氧化物。 氧化膜鍍覆后，金屬活化溶解停頓，繼續氧化反響是氧化膜鍍覆后，金屬活化溶解停頓，繼續氧化反響是金屬離子和電子穿過絕緣性氧化物在膜外表構成氧化物。金屬離子和電子穿過絕緣性氧化物在膜外表構成氧化物。 為繼續由離子挪動而構成的薄膜生長，需求一定強度為繼續由離子挪動而構成的薄膜生長，需求一定強度的電場。此電場大約是的電場。此電場大約是7

20、106V/cm。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術陽極氧化技術陽極氧化技術q 陽極氧化薄膜特點陽極氧化薄膜特點 采用陽極氧化法生成的氧化膜的構造、性質、顏色隨采用陽極氧化法生成的氧化膜的構造、性質、顏色隨電解液的種類、電解條件的不同而變化。電解液的種類、電解條件的不同而變化。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術陽極氧化技術陽極氧化技術 用陽極氧化法得到的氧化物薄膜大多是無定形構造。由用陽極氧化法得到的氧化物薄膜大多是無定形構造。由于多孔性使得外表積特別大，所以顯示明顯的活性，既可吸于多孔性使得外表積特別大，所以顯示明顯的活性，既可吸附染料也可吸附氣體。附染料也可吸附氣體。 化學性質穩定的超硬薄膜耐磨損性強，用封孔處

21、置法可化學性質穩定的超硬薄膜耐磨損性強，用封孔處置法可將孔隙塞住，使薄膜具有更好耐蝕性和絕緣性。將孔隙塞住，使薄膜具有更好耐蝕性和絕緣性。 利用著色法可以便膜具有裝飾效果。利用著色法可以便膜具有裝飾效果。q 陽極氧化技術在微電子領域中的運用陽極氧化技術在微電子領域中的運用 在電子學領域，在電子學領域，-族化合物半導體資料遭到廣泛注族化合物半導體資料遭到廣泛注重。這是由于它具有硅資料不具備的性能，并可制取特殊功重。這是由于它具有硅資料不具備的性能，并可制取特殊功能器件。使器件外表鈍化薄膜、氧化膜、絕緣膜等。能器件。使器件外表鈍化薄膜、氧化膜、絕緣膜等。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術電鍍法電鍍法 電鍍是

22、指在含有被鍍金屬離子的水溶液中通入直流電流，電鍍是指在含有被鍍金屬離子的水溶液中通入直流電流，使正離子在陰極外表堆積，得到金屬薄膜的工藝過程。使正離子在陰極外表堆積，得到金屬薄膜的工藝過程。q 電鍍系統的構成電鍍系統的構成 電解池的正極，即陽極，普通情況下由鈦構成的，鈦電解池的正極，即陽極，普通情況下由鈦構成的，鈦的上面有一層鉑，以到達更好的導電效果。預備電鍍的部的上面有一層鉑，以到達更好的導電效果。預備電鍍的部件基片為負極。件基片為負極。 這里，關鍵的要素是電解質及電解液，它的組成會影這里，關鍵的要素是電解質及電解液，它的組成會影響相關的化學反響和電鍍效果。響相關的化學反響和電鍍效果。 常見

23、的電解質均為各種鹽或絡合物的水溶液。常見的電解質均為各種鹽或絡合物的水溶液。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術電鍍法電鍍法q 電鍍過程的根本原理電鍍過程的根本原理 兩個電極浸入電解液中，兩個電極浸入電解液中，并銜接外部直流電源；并銜接外部直流電源； 假設金屬假設金屬A與電解液的組與電解液的組適宜當，金屬適宜當，金屬A將溶解，構將溶解，構成金屬離子成金屬離子A+； 在直流電流的驅動下，金在直流電流的驅動下，金屬離子屬離子A+遷移到遷移到B； 在基片在基片B，金屬離子得到，金屬離子得到電子被復原。電子被復原。AB溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術電鍍法電鍍法q Faraday 定律鍍層厚度與時間和電流的關系定律鍍層厚

24、度與時間和電流的關系 Definitions m: coating metal weight p: metal density; T: plating time; M: metal atomic weight n: valence of metal ions; F: Faraday Constant; I(d): current density; S: coating area; h: coating thickness; m=K*Q m=K*I*T m=(M/nF)*(I(d)*S)*T p*v=m p*S*h=(M/nF)*(I(d)*S)*T p*h=(M/nF)*I(d)*T h=(1

25、/p)*(M/nF)*I(d)*T h=constant*I(d)*T溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術電鍍法電鍍法q 電鍍過程的特點電鍍過程的特點 膜層缺陷：孔隙、裂紋、雜質污染、凹坑等；膜層缺陷：孔隙、裂紋、雜質污染、凹坑等； 上述缺陷可以由電鍍工藝條件控制；上述缺陷可以由電鍍工藝條件控制； 限制電鍍運用的最重要要素之一是拐角處鍍層的構限制電鍍運用的最重要要素之一是拐角處鍍層的構成；成； 在拐角或邊緣電鍍層厚度大約是中心厚度的兩倍；在拐角或邊緣電鍍層厚度大約是中心厚度的兩倍； 多數被鍍件是圓形，可降低上述效應的影響。多數被鍍件是圓形，可降低上述效應的影響。溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB技術技術 Lan

26、gmuir-Blodgett技術技術LB技術是指把液體外表的技術是指把液體外表的有機單分子膜轉移到固體襯底外表上的一種成膜技術。得有機單分子膜轉移到固體襯底外表上的一種成膜技術。得到的有機薄膜稱為到的有機薄膜稱為LB薄膜。薄膜。 根本原理類似與外表活性劑。其分子具有兩性基。根本原理類似與外表活性劑。其分子具有兩性基。 親水基：羧基親水基：羧基-COOH，醇基，醇基-OH等；等； 增水基：烷烴基，烯烴基，芳香烴基等；增水基：烷烴基，烯烴基，芳香烴基等；溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術CH3CH2COOH親水基親水基親油基親油基水水溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術q

27、 單分子層的轉移單分子層的轉移 根據薄膜分子在基片上的相對取向，根據薄膜分子在基片上的相對取向，LB薄膜可分為薄膜可分為X型、型、Y型、型、Z型三種類型。型三種類型。LB薄膜每層分子的親油基指向基片外表薄膜每層分子的親油基指向基片外表溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術LB薄膜每層分子的親水基指向基片外表薄膜每層分子的親水基指向基片外表溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術LB薄膜每層分子的親水基與親水基相連，薄膜每層分子的親水基與親水基相連，親油基與親油基相連親油基與親油基相連溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術q 制膜技術和安裝制膜技術和安裝 水槽水槽 刮膜板刮膜板 外表壓傳感器外表壓傳感器 提膜安裝提膜安裝溶液鍍膜技術溶液鍍膜技術LB法制膜技術法制膜技術q LB薄膜的特點薄膜的特點優點：優點： LB薄膜中分子有序定向陳列，這是一個重薄膜中分子有序定向陳列，這是一個重要特點；要特點； 很多資料都可以用很多資料都可以用LB技術成膜，技術成膜