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铜的呼吸:当电镀在孔底沉积,蚀刻在边缘收敛
你有没有拆开过一块高端智能手机主板?那些密布如蛛网的30 μm细线、整齐排列的75 μm盲孔、焊盘上泛着淡金色光泽的ENIG层——它们不是光刻胶一印就成,也不是蚀刻液一泡即现。真正决定这块板子能不能通过1000次热循环、能不能跑通5G毫米波信号、甚至能不能在车载高温舱里稳定工作的,是两道看似古老、实则精密到毫厘的工艺:电镀与蚀刻。
它们不是孤立工序,而是一对呼吸配合的“肺”——电镀是吸气:把铜离子从溶液中拽出来,在导电图形上一层层“长”出金属;蚀刻是呼气:用化学力精准咬掉不该留下的铜,让线路轮廓清晰浮现。一吸一呼之间,铜在微观尺度完成塑形,也决定了整块PCB的电气命脉。
为什么“镀得上”不等于“镀得好”?——电镀不是填满,而是控制生长
很多刚接触PCB制程的工程师会误以为:只要电流一通,铜就会老老实实往线上堆。但现实远比这复杂——孔底有没有铜、线角是否毛刺、整块板子中心和边缘厚度差多少,全由电镀过程的“生长节奏”决定。
我们以最常见的图形电镀(Pattern Plating)为例。它发生在干膜显影之后,此时只有线路和孔壁是裸铜,其余区域被抗蚀层严密封锁。电解液是酸性硫酸铜(CuSO₄ + H₂SO₄),阳极是含磷铜球(保证溶解均匀、减少阳极泥),阴极就是那块带着图形的板子。
反应式很简单:
$$\text{Cu}^{2+} + 2e^- \rightarrow \text{Cu}^0$$
但“简单”只停留在纸面。真正起作用的,是四个变量的动态博弈:
- 电流密度(1.5–3.0 A/dm²):不是越大越好。超过2.8 A/dm²,线角容易“烧焦”,表面粗糙度Ra>0.5 μm,后续阻焊附着力直线下滑;低于1.6