电子电镀技术（第二版）

前言 
当今世界、正经历百年未遇之大变局。在这个时候、量子理论为当代人类应对变局、提供了一个极好的战略武装。这有如17世纪的经典力学为18世纪的工业兴起发挥了重要作用一样。人类只有坚持发展的理念和保持持久的努力、才是应对任何变局的出路。而人类的发展与科技的进步紧密相连。尽管有过两次世界大战、但也都没能阻止人类向往美好世界和安定生活的理想、无论什么时候、科技都在发挥推动社会生产力进步的作用、 当代更是如此。 
现在、互联网技术和智能电子系统正在改变人类的生产、生活和社会治理模式。在这个重要的改变过程中、各种电子产品起到了重要作用。因此、电子制造也就成为当代社会重要的硬件生产产业链、而电子电镀则是这个重要产业链中的一个重要环节。这个环节不可或缺、否则就没有先进和发达的电子制造。尤其是在“摩尔定律”一再应验的形势下、具有原子级别加法制造能力的电子电镀成为支持半导体晶体管密度提高的重要互联技术。而随着移动网络应用进入5G 时代、 微波陶瓷、新型塑料等新材料的电镀也都成为紧迫的课题、对新合金和复合电镀的需求也有所增长。 
在这种形势下、对十多年前出版的《电子电镀技术》进行修订很有必要。读者从目录中就可以看到新增内容的提示。值得一提的是、本书对量子电化学理论在电子电镀技术中的应用做了简要介绍。这一理论创新对微电子制造技术的发展是极为重要的。 
正如版前言中已提到的、电镀技术曾经一度被误解、这种情况当下也并没有完全改变。令人欣慰的是、随着电子电镀技术在电子制造中的重要性日益显现、国家已经开始从战略上重视电子电镀技术的发展。中国科学院学部将“我国电子电镀技术基础与工业的现状和发展”作为咨询评议项目立项并启动运作、为我国电子电镀技术的进一步发展带来强大的推动力。我作为这个项目组的顾问之一、能为我国电子电镀技术的进步贡献微力、感到非常荣幸。《电子电镀技术》的修订再版、可以说是顺应了形势的发展。 
同时、我认为、版前言所述依然符合我国电子电镀产业当前的现状。因此、电子电镀领域的从业人员、仍然任重道远。希望共同努力、提升我国电子电镀技术水平、用实际行动、为世界科技进步作出贡献。 

刘仁志 
于武汉东方华府 
2022年8月 

版前言 
20世纪60年代发展起来的电子工业经过半个多世纪的发展、现在已经成为世界性支柱产业。电子工业的发展带动了许多传统工业的发展和技术更新、特别是现代电子技术向智能化的发展已经完全改变了现代工业的面貌、甚至有人认为现在已经进入了后工业化时代、不少传统工业处于要么就跟上信息化时代的步伐、要么就面临被淘汰出局的局面。 
在这些面临淘汰的工艺技术中、曾经有不少人认为电镀技术也将列入其中、从而担心电镀工业的命运。但是工业发展的事实证明、电镀工业不但没有被淘汰、而且还有所发展。特别是与电子工业有着特别关联的电子电镀业、对电子工业有着特殊的贡献、成为电子产品制造链中非常重要的一个环节。 
世界上先进工业国家的电镀业早在20世纪70年代就基本完成了由常规电镀向电子电镀转换的过程、而我国在这方面却明显滞后。于20世纪80代末开始的海峡两岸电镀与精饰学术交流会、从届开始、乃至往后的连续几届、台湾同胞的技术论文大部分是与电子电镀有关的、而我们还在镀锌、镀镍、镀铬等五金电镀上做文章、直到近些年这种情况才有所改变。 
现在、经过从事电子电镀的专业人士和广大从业者多年的努力、在我国已经初步形成了电子电镀的专业领域。一大批国际性电子加工企业进驻我国、我国成为世界加工中心的地位已经确立、但是由于了解电镀工业的人不是很多、电子电镀就更不为世人所知。即使许多从事电子电镀加工的从业人员、也不能全面了解电子电镀的含义。而随着电子电镀的发展、一些传统电镀的企业和人员也开始加入到电子电镀的行业中来。作为中国电子学会生产技术学分会电镀专家委员会的成员、我深感为电镀业提供一本可供参考学习的通俗读物很有必要、恰巧化学工业出版社也有这个计划、可谓不谋而合、促成了这本书的出版。 
以前一提到电子电镀、很多人都会想到印制板的电镀、实际上电子电镀已经远不止是印制板的电镀、而是几乎涉及了传统电镀的所有镀种、并且还有所扩展、从而极大地丰富了电镀技术和工艺的内容、延展和增强了电镀技术的生命力。 
为 了让更多的从业人员了解电子电镀、本书除了以整整一章的篇幅(第3章)集中介绍了电子电镀的通用工艺以外、对电子电镀的专业工艺、如印制线路板电镀、纳米电镀、磁性材料电镀、线材电镀、微波器件电镀、电子连接器电镀、塑料电镀等都以专门的章节做了介绍、对与环境保护和资源节约有关的技术和工艺也做了介绍、同时在开篇的第1章对电子和电子技术、电子工业的来龙去脉也做了介绍、力求全面。这些介绍中有不少凝聚着我自己的实践经验、特别是塑料电镀、印制线路板电镀、微波器件电镀、电子连接器电镀、线材电镀等、都是我曾经参与过产品制造或设备开发的工作领域、希望所提供的工艺对大家有较高的参考价值。需要指出的是、有时同一个镀种会出现在本书的不同章节、这正是电子电镀的特点之一、同一个镀种用于不同的电子产品领域时、工艺会有所不同、而工艺上的这种区别正是工艺技术的诀窍。细心的读者将会在其中发现一个镀种在不同电子产品的应用中需要做出的调整和改善。 
在有些章节的末尾、还结合生产和科研实际、并根据相关领域的技术进步趋势和科学发展前景做了一些预测或设想、相信会引起有强烈创新意识的读者的共鸣。特别是相关院校的研究人员可以从这些提出的新设想中得到启发和提示、从而开发出有研究和应用价值的新课题。希望收到这些读者提出的问题并就这类问题展开交流和讨论。 
尽管写作中对所有资料都做了仔细核对、也还是难免挂一漏万、恳切希望读者、特别是本专业的专家给予指正、以期有机会加以改正。 
无可讳言、我国电子电镀技术和工艺与世界先进水平还存在着较大差距、特别是电子化学品和电子电镀生产设备的研发和生产还处在初级阶段、正是这种状况促使我们还要继续努力工作和学习、为提升我国电子电镀工业的水平而奋斗。 
如果本书能为本行业的读者提供些许帮助、则是我莫大的心愿。 

刘仁志 
于武汉东方华府 

本书作者根据自己从事电子电镀50多年的经历、以新的视角对电子电镀的常识做了通俗的讲解、内容涉及电镀基本知识和各种电子电镀技术、包括通用电子电镀工艺、专用的电子电镀工艺、如印制线路板电镀、电子连接器电镀、线材电镀、微波器件电镀、塑料电镀、纳米电镀、稀贵金属电镀、合金电镀和复合镀等的应用。并根据电镀过程的量子理论、对电子电镀技术做了展望。对需要学习和了解当代电子电镀技术的读者来说本书是一本信息量较大的读物。适合从事电子电镀的专业人员和教师、学生阅读、其中有些章节的末尾对该领域的技术动向和发展趋势作了预测、提出了一些新课题和新设想、对科研人员亦具有参考价值。

刘仁志，教授级高级工程师，武汉风帆电化科技股份有限公司首席技术顾问，中国计量大学材料与化学学院兼职教授。中国电子学会电镀专家委员会委员，《电镀与精饰》《材料保护》《中国电镀》期刊编委。在国内外专业期刊发表论文100多篇。参加和主持过多项电镀工艺的开发和应用推广工作，包括非金属电镀、尼龙电镀、激光电镀、钢丝线锯金刚石复合镀、微波陶瓷电镀等。申请专利多项，出版20多部电镀技术著作。

第1章　电子工业与电镀 001 
1.1 从电子讲起 002 
1.2 电子工业的兴起 006 
1.3 电镀在电子工业中的作用 007 
1.3.1 电子产品与电镀 007 
1.3.2 电子产品的防护性电镀 009 
1.3.3 电子产品的装饰性电镀 010 
1.3.4 电子产品的功能性电镀 011 
1.3.5 电子电镀的概念 012 
参考文献 013 

第2章　电镀基本知识 014 
2.1 关于电镀 015 
2.1.1 电镀技术介绍 015 
2.1.2 电镀的基本原理 018 
2.1.3 电镀过程及其相关计算 027 
2.1.4 现代电镀技术及其添加剂 030 
2.2 滚镀技术 033 
2.2.1 滚镀技术的特点 033 
2.2.2 影响滚镀工艺的因素 035 
2.2.3 滚镀设备 038 
2.3 电镀所需要的资源 039 
2.3.1 整流电源 040 
2.3.2 电镀槽 040 
2.3.3 辅助设备 042 
2.3.4 自动和半自动电镀生产线 043 
2.3.5 电镀液 044 
2.4 电镀前处理 046 
2.4.1 除油 046 
2.4.2 除锈 054 
2.4.3 特殊材料的前处理 058 
2.5 电镀标准与镀层标记 062 
2.5.1 关于标准 062 
2.5.2 电镀标准 063 
2.5.3 金属镀层及化学处理标识方法的标准 065 
2.5.4 关于标准的先进性和水平 065 
参考文献 066 

第3章　电子电镀 067 
3.1 电子电镀综述 068 
3.1.1 电子电镀的特点 068 
3.1.2 设备配置与工艺参数控制 069 
3.1.3 检测与试验控制 071 
3.2 电子电镀通用工艺 071 
3.2.1 镀锌 071 
3.2.2 通用镀镍 075 
3.2.3 通用镀铜 079 
3.2.4 镀铬 081 
3.2.5 镀仿金 087 
3.2.6 镀合金 087 
3.3 加工制造类电子电镀 092 
3.3.1 用于加工制造的酸性镀铜 092 
3.3.2 用于加工制造的镀镍 094 
3.4 功能性电子电镀 095 
3.4.1 镀金           096 
3.4.2 镀银 099 
3.4.3 镀锡及锡合金 103 
3.4.4 其他贵金属电镀 106 
3.5 电铸 112 
3.5.1 电铸技术概要 112 
3.5.2 电铸技术的特点与流程 113 
3.5.3 电铸工艺 120 
3.6 铝表面处理 130 
3.6.1 铝的阳极氧化 130 
3.6.2 铝的导电氧化 137 
3.6.3 铝上电镀 139 
3.6.4 镁及镁合金电镀 142 
3.7 化学镀 146 
3.7.1 化学镀的历史、原理与应用 146 
3.7.2 化学镀工艺 154 
3.7.3 化学镀金和化学镀银 157 
3.8 阴极电泳技术 160 
3.8.1 电泳技术的历史和特点 160 
3.8.2 阴极电泳的工作原理与应用 161 
3.8.3 阴极电泳工艺 162 
3.8.4 阴极电泳所需资源 166 
参考文献 167 

第4章　印制线路板电镀 168 
4.1 关于印制线路板 169 
4.1.1 印制线路板开发的历史 169 
4.1.2 印制线路板制造技术 170 
4.1.3 印制线路板制造工艺流程 170 
4.2 印制线路板电镀工艺 172 
4.2.1 常用的印制线路板电镀工艺 172 
4.2.2 孔金属化 174 
4.2.3 印制线路板电镀工艺 178 
4.2.4 热风整平及其替代工艺 182 
4.3 用于印制线路板的环保型原料和工艺 190 
4.3.1 环保型原料 191 
4.3.2 用于印制板电镀的环保型新工艺 192 
参考文献 195 

第5章　微波器件电镀 196 
5.1 关于微波与通信 197 
5.1.1 微波的定义 197 
5.1.2 微波通信与设备 198 
5.1.3 微波设备与电镀 198 
5.2 微波器件电镀工艺 199 
5.2.1 波导的电镀 199 
5.2.2 波导电镀工艺 200 
5.2.3 其他微波器件的电镀 202 
5.3 微波产品镀银层的厚度 204 
5.3.1 镀银标准中对银层厚度的规定 204 
5.3.2 微波产品镀银层厚度的确定 205 
5.4 微波器件电镀技术动向 208 
5.4.1 局部电镀和贵金属替代工艺 208 
5.4.2 电镀基体材料的改进 210 
5.4.3 无氰镀银技术动向 215 
参考文献 219 

第6章　电子连接器电镀 220 
6.1 关于连接器 221 
6.1.1 连接器的性能 221 
6.1.2 影响连接器性能的因素 223 
6.1.3 电镀工艺的影响 224 
6.2 电子连接器电镀工艺 225 
6.2.1 连接器电镀工艺的选择 225 
6.2.2 选择电镀工艺的依据 225 
6.2.3 常用连接器电镀工艺 226 
6.3 脉冲电镀 227 
6.3.1 脉冲电镀技术概要 227 
6.3.2 脉冲电镀的原理 228 
6.3.3 脉冲电镀的应用 229 
6.4 电子连接器技术发展趋势 233 
6.4.1 市场方面的发展 233 
6.4.2 技术方面的发展 234 
6.4.3 一些新思维 236 
参考文献 237 

第7章　线材电镀 238 
7.1 关于线材电镀 239 
7.1.1 线材的种类 239 
7.1.2 线材的电镀 240 
7.1.3 线材电镀的设备 241 
7.2 线材电镀工艺 244 
7.2.1 线材电镀工艺与参数 244 
7.2.2 影响线材电镀效率的因素 248 
7.2.3 提高线材电镀速度的途径 249 
7.3 线材电镀的应用 250 
7.3.1 “铜包钢” 电镀 250 
7.3.2 半刚性电缆电镀 253 
7.3.3 集成电路引线框电镀 255 
7.4 钢丝锯金刚石复合镀 258 
7.4.1 硅片的切割与钢丝锯 258 
7.4.2 钢丝锯金刚石复合镀工艺 259 
7.4.3 钢丝锯复合镀设备 262 
参考文献 263 

第8章　塑料电镀 264 
8.1 关于塑料电镀 265 
8.1.1 塑料及其电镀制品的装饰性应用 265 
8.1.2 塑料电镀的功能性应用 266 
8.2 塑料电镀工艺 267 
8.2.1 ABS塑料电镀 267 
8.2.2 聚丙烯(PP塑料) 电镀 274 
8.2.3 LCP塑料电镀 278 
8.2.4 玻璃钢复合材料(FRP) 电镀 280 
8.3 尼龙纤维及其纺织品电镀 294 
8.3.1 尼龙纤维及其应用 294 
8.3.2 尼龙电镀前的表面调质 294 
8.3.3 活化与化学镀 296 
8.3.4 尼龙纤维电镀 297 
8.4 塑料电镀技术的发展 298 
参考文献 300 

第9章　纳米电镀 301 
9.1 纳米与纳米材料技术 302 
9.1.1 从纳米到纳米材料 302 
9.1.2 纳米材料的特性 303 
9.1.3 纳米材料的应用 303 
9.1.4 纳米材料的制取方法 306 
9.2 电沉积法制取纳米材料 307 
9.2.1 电镀是获取纳米材料的重要技术 307 
9.2.2 电沉积法的优点 307 
9.2.3 模板电沉积制备一维纳米材料 307 
9.3 纳米复合电镀技术 309 
9.3.1 纳米复合镀的特点与类型 309 
9.3.2 纳米复合镀工艺 311 
9.3.3 纳米电镀技术展望 313 
参考文献 313 

第10章　磁性材料电镀 314 
10.1 钕铁硼电镀 315 
10.1.1 关于钕铁硼稀土永磁材料 315 
10.1.2 钕铁硼永磁体的电镀 316 
10.2 硬盘与碟片电镀 318 
10.2.1 计算机硬盘电镀 318 
10.2.2 光碟制造与电镀 321 
10.3 其他磁体电镀 324 
10.3.1 电沉积高电阻率镍铁系软磁镀层 324 
10.3.2 钴磷-铜复合丝的电沉积  325 
10.3.3 化学镀钴合金获得垂直磁性能镀层 326 
参考文献 327 

第11章　合金电镀与复合镀 328 
11.1 关于合金电镀 329 
11.1.1 合金及电镀合金 329 
11.1.2 合金电镀的特点 330 
11.2 合金电镀工艺 331 
11.2.1 合金电镀的原理 331 
11.2.2 获得电沉积合金的方法 334 
11.2.3 其他影响合金共沉积的因素 335 
11.3 合金电镀的分类 336 
11.3.1 铜系合金 338 
11.3.2 镍系合金 344 
11.3.3 焊接性镀锡合金 349 
11.3.4 其他合金电镀 350 
11.4 复合镀 355 
11.4.1 复合电镀及其应用 355 
11.4.2 复合镀工艺 359 
11.4.3 化学复合镀 362 
参考文献 364 

第12章　电子电镀常见故障与排除 365 
12.1 电子电镀故障分类 366 
12.1.1 显性故障与隐性故障 366 
12.1.2 设计类故障 366 
12.1.3 工艺操作类故障及影响因素 367 
12.1.4 设备材料类故障 374 
12.2 电子电镀故障的排除 375 
12.2.1 找到故障是排除故障的开始 375 
12.2.2 电镀故障排除的好帮手———霍尔槽试验方法 375 
12.2.3 几种改良型霍尔槽 378 
12.3 镀镍层的内应力故障排除 380 
12.3.1 关于镀镍层的内应力 380 
12.3.2 影响镀镍层内应力的因素及排除方法 381 
12.3.3 不合格镀镍层的退除 383 
参考文献 385 

第13章　电子电镀技术展望 386 
13.1 电化学理论创新的意义 387 
13.2 电子电镀技术的改进与模式创新 388 
13.2.1 工艺控制技术的改进 388 
13.2.2 镀液管理技术的改进 389 
13.2.3 电镀设备的创新 390 
13.2.4 电镀模式的创新 391 
13.3 未来的电子电镀技术 393 
13.3.1 设备技术 393 
13.3.2 电解液技术 393 
13.3.3 电镀工艺技术 394 
参考文献 395 

第14章　电子电镀与环境保护 396 
14.1 电子产品与环境污染 397 
14.1.1 危险的地球 397 
14.1.2 电子工业对环境的影响 399 
14.2 国际上对电子产品的环保要求 400 
14.2.1 《WEEE指令》和《RoHS指令》 400 
14.2.2 美国和世界其他国家的环境法规 401 
14.2.3 我国电子产品的污染控制法令 402 
14.3 电子电镀的“三废” 治理 406 
14.3.1 电镀工艺对环境的影响 406 
14.3.2 电镀“三废” 的治理与零排放系统 408 
14.4 电镀资源的再利用 412 
14.4.1 金属离子的回收利用 412 
14.4.2 水的再利用 413 
14.5 电镀安全生产 415 
14.5.1 电镀生产中的安全知识 415 
14.5.2 电镀防护用品的正确使用及保管 417 
参考文献 418 

本书作者根据自己从事电子电镀50多年的经历、以新的视角对电子电镀的常识做了通俗的讲解、内容涉及电镀基本知识和各种电子电镀技术、包括通用电子电镀工艺、专用的电子电镀工艺、如印制线路板电镀、电子连接器电镀、线材电镀、微波器件电镀、塑料电镀、纳米电镀、稀贵金属电镀、合金电镀和复合镀等的应用。并根据电镀过程的量子理论、对电子电镀技术做了展望。对需要学习和了解当代电子电镀技术的读者来说本书是一本信息量较大的读物。适合从事电子电镀的专业人员和教师、学生阅读、其中有些章节的末尾对该领域的技术动向和发展趋势作了预测、提出了一些新课题和新设想、对科研人员亦具有参考价值。

刘仁志，教授级高级工程师，武汉风帆电化科技股份有限公司首席技术顾问，中国计量大学材料与化学学院兼职教授。中国电子学会电镀专家委员会委员，《电镀与精饰》《材料保护》《中国电镀》期刊编委。在国内外专业期刊发表论文100多篇。参加和主持过多项电镀工艺的开发和应用推广工作，包括非金属电镀、尼龙电镀、激光电镀、钢丝线锯金刚石复合镀、微波陶瓷电镀等。申请专利多项，出版20多部电镀技术著作。