摘要：目前電子或半導(dǎo)體行業(yè)的電鍍需要消耗大量金、銀、鉑、鈀等貴金屬，為了節(jié)約貴金屬，選擇性電鍍（又稱局部電鍍）是一個(gè)方向，選擇性電鍍是一種僅在工件特定區(qū)域沉積金屬鍍層的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電子、汽車、航空航天等領(lǐng)域，以節(jié)約貴金屬、提高精度或?qū)崿F(xiàn)特殊功能。根據(jù)掩蔽方式、工藝原理和應(yīng)用場景的不同，參考文獻(xiàn)資料后總結(jié)整理出六種選擇性電鍍方式：
一、半導(dǎo)硅上激光誘導(dǎo)選擇性電鍍銅
二、關(guān)于使用電鍍設(shè)備進(jìn)行選擇性電鍍等方法
三、關(guān)于電子接插件領(lǐng)域的鐳雕電泳選擇性電鍍方法
四、關(guān)于塑料基材領(lǐng)域Cycoloy? CP8320 PC/ABS樹脂 + Xylex? X7509 PC/Polyester樹脂雙組分選擇性電鍍方法
五、關(guān)于使用脈沖電流進(jìn)行選擇性電鍍
六、關(guān)于熱塑性酚醛樹脂基電泳涂料臨時(shí)掩膜法選擇性電鍍
1.原理
利用氬離子激光（514.5 nm）在p型硅（p-Si）表面誘導(dǎo)光電流，通過控制激光照射區(qū)域?qū)崿F(xiàn)銅的選擇性沉積。
1.1表面預(yù)處理
HF酸處理：去除自然氧化膜（提高光電流，但降低選擇性）。
氧化膜調(diào)控：將HF處理后的硅片在電解液中放置10~20分鐘，形成薄氧化層（提高選擇性）。
1.2電化學(xué)參數(shù)
電位范圍：-0.05 ~ -0.3 V（vs. SCE），此時(shí)暗電流極低，光電流顯著（選擇性最佳）。
1.3激光強(qiáng)度
較弱激光（如1.18 W/cm2）可增強(qiáng)選擇性，高功率（如9 W/cm2）導(dǎo)致熱效應(yīng)降低選擇性。
1.4電解液
0.01 mol/L CuSO? + 0.49 mol/L Na?SO?（pH=3）。
2.1高分辨率：無需掩膜，直接通過激光束“書寫”微米級圖形（鍍層直徑可接近光斑尺寸）。
2.2可控性強(qiáng)：通過調(diào)節(jié)電位、激光強(qiáng)度和氧化膜厚度精確控制沉積區(qū)域。
2.3.半導(dǎo)體兼容性：適用于p型硅等半導(dǎo)體材料，適合微電子器件的高密度布線。
3.1氧化膜依賴：需嚴(yán)格調(diào)控表面氧化狀態(tài)（過厚降低光電流，過薄降低選擇性）。
3.2熱效應(yīng)干擾：高激光強(qiáng)度下熱效應(yīng)占主導(dǎo)，導(dǎo)致非選擇性沉積。
3.3工藝復(fù)雜：需平衡HF處理、氧化時(shí)間、電位等多參數(shù)，重現(xiàn)性要求高。
4.1基體材料：p型半導(dǎo)體（如硼摻雜p-Si(111)），電阻率0.02~0.04 Ω·cm。
5.1高密度集成電路的微細(xì)導(dǎo)電圖形（如表面安裝技術(shù)中的高分辨率布線）。
5.2半導(dǎo)體器件的局部金屬化（如電極觸點(diǎn)、互連線）。
該方法通過激光與半導(dǎo)體能帶的相互作用實(shí)現(xiàn)選擇性沉積，在微電子領(lǐng)域具有潛力，但需優(yōu)化氧化膜和工藝參數(shù)以平衡沉積速率與選擇性。未來可探索其他半導(dǎo)體材料（如GaAs）或復(fù)合激光波長以進(jìn)一步提升性能。
二、關(guān)于使用電鍍設(shè)備進(jìn)行選擇性電鍍等方法
1. 主要方法及原理
方法 | 原理 | 技術(shù)特點(diǎn) |
手工/半自動(dòng)掛鍍 | 使用化學(xué)藥品或膠帶遮蔽非電鍍區(qū)域，鍍后去除遮蔽物。 | 工藝復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，僅適用于小批量生產(chǎn)。 |
液面控制法 | 通過控制鍍液液面高度，僅浸沒需電鍍的部位（如料帶邊緣）。 | 液面難以精確控制，易因表面張力導(dǎo)致非目標(biāo)區(qū)域鍍層，已逐漸淘汰。 |
掩膜帶控制法 | 用掩膜帶遮蔽非電鍍區(qū)，鍍液通過噴頭高速噴射至裸露區(qū)域（如條帶狀鍍層）。 | 鍍層位置靈活可調(diào)（最小間距0.5mm），適用于卷對卷連續(xù)生產(chǎn)，效率高（達(dá)10m/min）。 |
轉(zhuǎn)動(dòng)鍍頭型 | 圓形鍍頭開孔與料帶同步運(yùn)行，噴鍍液至目標(biāo)區(qū)域（需掩膜帶壓緊防滲漏）。 | 適合小規(guī)模IC框架（如DIP14L-48L），但調(diào)整復(fù)雜，加工精度要求高。 |
靜止鍍頭型 | 平鍍頭通過硅橡膠模板壓緊料帶，噴孔對應(yīng)目標(biāo)區(qū)域，鍍液高速噴射后回流。 | 精度高于轉(zhuǎn)動(dòng)鍍頭型，但控制系統(tǒng)復(fù)雜，傳感器多，維護(hù)成本高。 |
條帶式（斷式） | 將IC框架切成條帶直線行進(jìn)，避免彎曲，鍍頭靜態(tài)噴射鍍液。 | 保護(hù)共面性，適合大規(guī)模IC框架（如160條膜），但產(chǎn)量較低（約2880條/小時(shí)）。 |
全自動(dòng)點(diǎn)鍍機(jī) | 僅電鍍框架焊點(diǎn)（如壓焊點(diǎn)），其余部分不鍍，極大節(jié)約貴金屬。 | 技術(shù)門檻高（僅日本少數(shù)） |
2.優(yōu)缺點(diǎn)對比
方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
掩膜帶控制法 | 高靈活性、高速度、適用范圍廣（如TO-92、LED等）。 | 無法鍍IC引線框架的復(fù)雜圖形。 |
轉(zhuǎn)動(dòng)/靜止鍍頭型 | 適合中小規(guī)模IC框架，精度較高。 | 調(diào)整繁瑣，共面性受影響（卷對卷式），維護(hù)成本高。 |
條帶式 | 保護(hù)共面性，適合大規(guī)模IC框架，精度高。 | 產(chǎn)量低，對前處理要求嚴(yán)格，模板需頻繁更換。 |
全自動(dòng)點(diǎn)鍍 | 貴金屬消耗量最低，技術(shù)先進(jìn)。 | 設(shè)備昂貴，國內(nèi)尚未國產(chǎn)化。 |
3. 適用樣品
3.1掩膜帶控制法：TO-92、TO-126、SOD-23、LED等分立器件引線。
3.2轉(zhuǎn)動(dòng)/靜止鍍頭型：DIP14L-48L、PLCC等中小規(guī)模IC引線框架。
3.3條帶式：大規(guī)模IC框架（如160條膜）、多引腳高精度需求產(chǎn)品。
3.4點(diǎn)鍍機(jī)：需超低貴金屬消耗的IC焊點(diǎn)（如壓焊點(diǎn)）。
4. 技術(shù)發(fā)展趨勢
4.1國產(chǎn)化需求：需突破高速鍍液配方、鍍頭精密加工、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。
4.2高精度方向：向更小間距（如0.5mm以下）、更高共面性要求發(fā)展。
4.3節(jié)能環(huán)保：全自動(dòng)點(diǎn)鍍技術(shù)可大幅減少貴金屬用量，但依賴進(jìn)口設(shè)備。
5.總結(jié)
選擇性電鍍技術(shù)從手工走向全自動(dòng)，核心矛盾是效率、精度與成本的平衡。掩膜帶法和條帶式是目前主流，而點(diǎn)鍍是未來節(jié)約貴金屬的關(guān)鍵方向。
三、關(guān)于電子接插件領(lǐng)域的鐳雕電泳選擇性電鍍方法
1. 主要方法及原理
方法 | 原理 | 技術(shù)特點(diǎn) |
封膠電泳電鍍 | 手動(dòng)貼膠帶遮蔽非電鍍區(qū)，涂藍(lán)膠水后電泳，去除遮蔽物再電鍍。 | 操作復(fù)雜，藍(lán)膠難去除且易破壞電泳層，合格率低。 |
貼膠電泳電鍍 | 直接貼膠帶遮蔽非電鍍區(qū)，電泳后剝離膠帶再電鍍。 | 膠帶易脫落，遮蔽不精準(zhǔn)，不適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)工件。 |
點(diǎn)鍍電泳 | 設(shè)計(jì)專用鍍具和壓料皮帶，局部電鍍后點(diǎn)鍍電泳。 | 電泳漆黏稠易粘附設(shè)備，遮蔽失效，精度差。 |
噴墨電泳 | 噴絕緣油墨遮蔽非電泳區(qū)，電泳后堿液剝離油墨層，再電鍍。 | 工序復(fù)雜（需兩次烘干），油墨殘留風(fēng)險(xiǎn)高，但優(yōu)化后可行。 |
鐳雕電泳 | 整體電泳后激光鐳雕去除目標(biāo)區(qū)域電泳層，再在目標(biāo)區(qū)域選擇性電鍍。 | 精度高（0.01~0.05 mm），制程穩(wěn)定，效率高，適合大批量生產(chǎn)。 |
2.優(yōu)缺點(diǎn)對比
方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
封膠/貼膠法 | 成本低，設(shè)備簡單。 | 手工操作低效，遮蔽不精準(zhǔn)，合格率低。 |
點(diǎn)鍍法 | 局部處理，節(jié)約材料。 | 電泳漆黏附設(shè)備，精度差，維護(hù)困難。 |
噴墨電泳 | 可適應(yīng)復(fù)雜圖形。 | 工序繁瑣，油墨殘留風(fēng)險(xiǎn)，成本較高。 |
鐳雕電泳 | 高精度、高效率、穩(wěn)定性好，適合量產(chǎn)。 | 設(shè)備投資高（激光鐳雕機(jī)需精密定位） |
3. 適用樣品
3.1封膠/貼膠法：簡單平面工件（已淘汰）。
3.2點(diǎn)鍍法：小批量、低精度需求的局部鍍層。
3.3噴墨電泳：需絕緣/導(dǎo)電交替的復(fù)雜圖形（如高密度連接器）。
3.4鐳雕電泳：手機(jī)連接器、微型電子接插件等要求高精度（≤0.05 mm）、大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。
4. 總結(jié)
4.1鐳雕電泳最優(yōu)：綜合精度（0.01~0.05 mm）、效率（單個(gè)工件0.941 s）、成本（0.23元/件）和合格率，成為電子接插件量產(chǎn)首選。
4.2噴墨電泳次優(yōu)：適用于復(fù)雜圖形，但需優(yōu)化烘干工藝以避免油墨殘留。
4.3淘汰方案：封膠、貼膠、點(diǎn)鍍法因精度和效率問題被淘汰。
1.原理
材料設(shè)計(jì)：
1.1可電鍍樹脂（Cycoloy? CP8320）：含均勻分散的丁二烯顆粒，通過鉻酸蝕刻形成粗糙表面，增強(qiáng)鍍層附著力。
1.2不可電鍍樹脂（Xylex? X7509）：無丁二烯相，蝕刻后無法形成粗糙結(jié)構(gòu)，鍍層無法附著。
1.3工藝：雙組分注塑成型后，整體浸入鉻酸/硫酸蝕刻液，僅Cycoloy?部分被蝕刻并后續(xù)電鍍（化學(xué)鍍銅/鎳→電鍍鉻等），Xylex?部分保持原狀。
2.優(yōu)缺點(diǎn)對比
優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
高附著力：鍍層附著力達(dá)4.2~6.4 N/cm（熱處理后），一致性極佳（標(biāo)準(zhǔn)偏差0.2）。 | 材料限制：依賴特定樹脂組合（Cycoloy? + Xylex?），通用性低。 |
無需掩膜：直接通過材料特性實(shí)現(xiàn)選擇性，省去遮蔽步驟。 | 蝕刻環(huán)保問題：使用鉻酸/硫酸蝕刻液，需嚴(yán)格廢水處理。 |
設(shè)計(jì)靈活：支持復(fù)雜幾何過渡（如透明窗口與鍍層結(jié)合），無需特殊分模線設(shè)計(jì)。 | 注塑工藝要求高：需控制熔融粘度（155 Pa·s）以優(yōu)化丁二烯分布。 |
低排放：樹脂揮發(fā)物少（TOC排放39 μg/g），模具污染小。 | 成本較高：特種樹脂價(jià)格昂貴，電鍍線需定制化調(diào)整。 |
3. 適用樣品
3.1裝飾性部件：汽車內(nèi)飾標(biāo)牌、鋼琴黑/透明雙色顯示屏、衛(wèi)浴器件。
3.2功能性部件：晝/夜兩用顯示器（鍍層反光區(qū)與非鍍層透光區(qū)結(jié)合）。
3.3必須組合使用：Cycoloy? CP8320（可鍍區(qū)） + Xylex? X7509（非鍍區(qū)）。
3.4不適用：普通ABS/PC或其他不含丁二烯的塑料（如Lexan? 141樹脂）。
4. 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)
4.1丁二烯分散：均勻的丁二烯顆粒是蝕刻后表面粗糙度的關(guān)鍵，直接影響鍍層附著力。
4.2注塑工藝：低熔融粘度（155 Pa·s）減少表面定向，確保圓形丁二烯分布。
4.3蝕刻控制：鉻酸/硫酸蝕刻10分鐘（68°C），僅攻擊Cycoloy?的丁二烯相。
5. 行業(yè)趨勢
5.1替代傳統(tǒng)掩膜法：通過材料特性實(shí)現(xiàn)選擇性，減少遮蔽工序，提升效率。
5.2環(huán)保改進(jìn)：開發(fā)無鉻蝕刻液或低溫蝕刻工藝以降低污染。
5.3擴(kuò)展材料組合：研發(fā)更多可鍍/不可鍍樹脂對，適應(yīng)多樣化需求。
6.總結(jié)
該技術(shù)通過材料創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)高精度選擇性電鍍，尤其適合汽車、電子等領(lǐng)域的高端裝飾/功能部件，但需權(quán)衡成本與環(huán)保問題。
1.原理
采用脈沖電流（非直流）進(jìn)行電鍍，通過調(diào)節(jié)峰值電流密度、脈沖工作比和頻率，控制金屬離子的局部沉積。
Wagner常數(shù)（Wa）分析：脈沖電流降低極化曲線斜率，使Wa減小，電流分布更不均勻，鍍層集中于高電流密度區(qū)域（如陰極中心）。高jp和低γ（如10%）可顯著增強(qiáng)鍍層的定域性和邊緣清晰度。
實(shí)驗(yàn)體系：酸性硫酸銅鍍液（0.75 mol/L CuSO? + 0.75 mol/L H?SO?），不溶性鉑陽極，不銹鋼陰極。
2.優(yōu)缺點(diǎn)對比
優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
高定域性：鍍層集中于目標(biāo)區(qū)域（如中心點(diǎn)），邊緣清晰。 | 參數(shù)敏感：需精確控制jpjp、γγ、ff，工藝調(diào)試復(fù)雜。 |
節(jié)約金屬：減少貴金屬耗量，適合微區(qū)沉積。 | 設(shè)備要求高：需專用脈沖電源（如SMD-30型）。 |
無需掩膜：通過電流分布實(shí)現(xiàn)選擇性，省去遮蔽步驟。 | 基材限制：需導(dǎo)電陰極（如不銹鋼），不適用于絕緣體。 |
鍍層均勻性可控：通過調(diào)節(jié)γγ和jpjp優(yōu)化厚度分布。 | 溶液穩(wěn)定性：高jpjp可能導(dǎo)致鍍液成分快速消耗。 |
3. 適用樣品
3.1典型應(yīng)用
微電子器件：高精度導(dǎo)電觸點(diǎn)、微型連接點(diǎn)。
貴金屬節(jié)約：局部鍍金/銀（如IC引線框架焊點(diǎn)）。
3.2適用基材
導(dǎo)電材料：不銹鋼、銅等金屬陰極。
3.3不適用
非導(dǎo)電基材（如塑料、陶瓷）。
4.技術(shù)對比（脈沖 vs直流）
指標(biāo) | 脈沖電鍍 | 直流電鍍 |
鍍層集中性 | 高（邊緣清晰） | 低（擴(kuò)散沉積） |
金屬利用率 | 節(jié)約（局部沉積） | 浪費(fèi)（全局沉積） |
工藝復(fù)雜度 | 高（需調(diào)控脈沖參數(shù)） | 低（參數(shù)簡單） |
5.1高精度需求：向更小鍍區(qū)（微米級）和復(fù)雜圖形發(fā)展。
5.2脈沖參數(shù)優(yōu)化：結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)調(diào)節(jié)jpjp、γγ。
5.3環(huán)保改進(jìn)：開發(fā)低毒鍍液體系（如替代酸性硫酸銅）。
脈沖電流選擇性電鍍通過非均勻電流分布實(shí)現(xiàn)高精度局部沉積，尤其適合微電子和貴金屬節(jié)約場景，但需權(quán)衡設(shè)備投入與工藝復(fù)雜性。
1.1電泳涂裝：使用線型酚醛樹脂（分子量9000~14000）與KOH反應(yīng)生成水溶性酚鹽，在陽極電泳（10~30 V）下形成均勻絕緣涂層（2~3 μm）。
涂層通過紅外烘烤（160°C，10~60 s）熔融強(qiáng)化，無需交聯(lián)固化。
1.2選擇性電鍍：激光精準(zhǔn)去除：在需電鍍區(qū)域（如0.4 mm×0.15 mm）激光去除電泳涂層，暴露金屬基底。
1.3電鍍保護(hù)：電泳涂層絕緣性保護(hù)非目標(biāo)區(qū)域，電鍍后堿性溶液（2% NaOH，60°C）快速溶解涂層（6 s）。
優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
高精度：激光定位可實(shí)現(xiàn)微米級（≤0.5 mm）選擇性電鍍（圖5）。 | 工藝復(fù)雜：需電泳涂裝+激光處理+堿洗多步驟。 |
快速去除：堿性溶液溶解涂層僅需6~18 s，適合連續(xù)生產(chǎn)。 | 基材限制：僅適用于導(dǎo)電金屬基材（如銅、不銹鋼）。 |
環(huán)保性：無需有機(jī)溶劑，低毒堿性溶液處理。 | 涂層穩(wěn)定性：電泳涂料貯存期短（≤2周），需現(xiàn)配現(xiàn)用。 |
節(jié)約貴金屬：精準(zhǔn)遮蔽減少金/銀等浪費(fèi)（如電子觸點(diǎn)）。 | 設(shè)備要求：需激光設(shè)備和電泳涂裝線，初期投入高。 |
微型電子連接器：寬度150 μm的金屬觸點(diǎn)局部鍍金。
高密度PCB：選擇性鍍金焊盤或?qū)щ娋€路。
3.2適用基材
金屬材料：銅、不銹鋼等導(dǎo)電基材。
3.3不適用：非導(dǎo)電材料（如塑料、陶瓷）。
4.1電泳涂料配方：酚醛樹脂:KOH = 30:2.2（質(zhì)量比），異丙醇:乙二醇丁醚:水 = 50:25:450（體積比）。
4.2涂裝條件：電壓10~30 V，時(shí)間5~30 s，膜厚2~5 μm。
4.3去除條件：2% NaOH溶液，60°C下6s溶解。
指標(biāo) | 酚醛電泳掩膜法 | 傳統(tǒng)膠帶/光刻掩膜 |
精度 | ≤0.5 mm（激光定位） | 0.1~1 mm（受掩膜精度限制） |
環(huán)保性 | 堿性溶液無毒處理 | 有機(jī)溶劑或強(qiáng)酸剝離 |
效率 | 快速去除（秒級） | 剝離耗時(shí)（分鐘級） |
成本 | 設(shè)備投入高，但貴金屬節(jié)約顯著 | 掩膜材料成本高 |
6. 行業(yè)趨勢
6.1微型化需求：向更小電鍍區(qū)域（如100μm以下）發(fā)展。
6.2自動(dòng)化集成：結(jié)合激光+電泳涂裝+電鍍一體化設(shè)備。
6.3材料擴(kuò)展：開發(fā)可降解掩膜涂料，適用于柔性電子基材。
該技術(shù)通過可溶性電泳涂層+激光精準(zhǔn)處理實(shí)現(xiàn)高選擇性電鍍，特別適合微型電子器件的貴金屬節(jié)約，但需優(yōu)化貯存穩(wěn)定性和工藝集成度。
