摘要：目前电子或半导体行业的电镀需要消耗大量金、银、铂、钯等贵金属，为了节约贵金属，选择性电镀（又称局部电镀）是一个方向，选择性电镀是一种仅在工件特定区域沉积金属镀层的技术，广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域，以节约贵金属、提高精度或实现特殊功能。根据掩蔽方式、工艺原理和应用场景的不同，参考文献资料后总结整理出六种选择性电镀方式：
一、半导硅上激光诱导选择性电镀铜
二、关于使用电镀设备进行选择性电镀等方法
三、关于电子接插件领域的镭雕电泳选择性电镀方法
四、关于塑料基材领域Cycoloy® CP8320 PC/ABS树脂 + Xylex® X7509 PC/Polyester树脂双组分选择性电镀方法
五、关于使用脉冲电流进行选择性电镀
六、关于热塑性酚醛树脂基电泳涂料临时掩膜法选择性电镀
1.原理
利用氩离子激光（514.5 nm）在p型硅（p-Si）表面诱导光电流，通过控制激光照射区域实现铜的选择性沉积。
1.1表面预处理
HF酸处理：去除自然氧化膜（提高光电流，但降低选择性）。
氧化膜调控：将HF处理后的硅片在电解液中放置10~20分钟，形成薄氧化层（提高选择性）。
1.2电化学参数
电位范围：-0.05 ~ -0.3 V（vs. SCE），此时暗电流极低，光电流显著（选择性最佳）。
1.3激光强度
较弱激光（如1.18 W/cm²）可增强选择性，高功率（如9 W/cm²）导致热效应降低选择性。
1.4电解液
0.01 mol/L CuSO₄ + 0.49 mol/L Na₂SO₄（pH=3）。
2.1高分辨率：无需掩膜，直接通过激光束“书写”微米级图形（镀层直径可接近光斑尺寸）。
2.2可控性强：通过调节电位、激光强度和氧化膜厚度精确控制沉积区域。
2.3.半导体兼容性：适用于p型硅等半导体材料，适合微电子器件的高密度布线。
3.1氧化膜依赖：需严格调控表面氧化状态（过厚降低光电流，过薄降低选择性）。
3.2热效应干扰：高激光强度下热效应占主导，导致非选择性沉积。
3.3工艺复杂：需平衡HF处理、氧化时间、电位等多参数，重现性要求高。
4.1基体材料：p型半导体（如硼掺杂p-Si(111)），电阻率0.02~0.04 Ω·cm。
5.1高密度集成电路的微细导电图形（如表面安装技术中的高分辨率布线）。
5.2半导体器件的局部金属化（如电极触点、互连线）。
该方法通过激光与半导体能带的相互作用实现选择性沉积，在微电子领域具有潜力，但需优化氧化膜和工艺参数以平衡沉积速率与选择性。未来可探索其他半导体材料（如GaAs）或复合激光波长以进一步提升性能。
二、关于使用电镀设备进行选择性电镀等方法
1. 主要方法及原理
方法 | 原理 | 技术特点 |
手工/半自动挂镀 | 使用化学药品或胶带遮蔽非电镀区域，镀后去除遮蔽物。 | 工艺复杂，劳动强度大，效率低，仅适用于小批量生产。 |
液面控制法 | 通过控制镀液液面高度，仅浸没需电镀的部位（如料带边缘）。 | 液面难以精确控制，易因表面张力导致非目标区域镀层，已逐渐淘汰。 |
掩膜带控制法 | 用掩膜带遮蔽非电镀区，镀液通过喷头高速喷射至裸露区域（如条带状镀层）。 | 镀层位置灵活可调（最小间距0.5mm），适用于卷对卷连续生产，效率高（达10m/min）。 |
转动镀头型 | 圆形镀头开孔与料带同步运行，喷镀液至目标区域（需掩膜带压紧防渗漏）。 | 适合小规模IC框架（如DIP14L-48L），但调整复杂，加工精度要求高。 |
静止镀头型 | 平镀头通过硅橡胶模板压紧料带，喷孔对应目标区域，镀液高速喷射后回流。 | 精度高于转动镀头型，但控制系统复杂，传感器多，维护成本高。 |
条带式（断式） | 将IC框架切成条带直线行进，避免弯曲，镀头静态喷射镀液。 | 保护共面性，适合大规模IC框架（如160条膜），但产量较低（约2880条/小时）。 |
全自动点镀机 | 仅电镀框架焊点（如压焊点），其余部分不镀，极大节约贵金属。 | 技术门槛高（仅日本少数） |
2.优缺点对比
方法 | 优点 | 缺点 |
掩膜带控制法 | 高灵活性、高速度、适用范围广（如TO-92、LED等）。 | 无法镀IC引线框架的复杂图形。 |
转动/静止镀头型 | 适合中小规模IC框架，精度较高。 | 调整繁琐，共面性受影响（卷对卷式），维护成本高。 |
条带式 | 保护共面性，适合大规模IC框架，精度高。 | 产量低，对前处理要求严格，模板需频繁更换。 |
全自动点镀 | 贵金属消耗量最低，技术先进。 | 设备昂贵，国内尚未国产化。 |
3. 适用样品
3.1掩膜带控制法：TO-92、TO-126、SOD-23、LED等分立器件引线。
3.2转动/静止镀头型：DIP14L-48L、PLCC等中小规模IC引线框架。
3.3条带式：大规模IC框架（如160条膜）、多引脚高精度需求产品。
3.4点镀机：需超低贵金属消耗的IC焊点（如压焊点）。
4. 技术发展趋势
4.1国产化需求：需突破高速镀液配方、镀头精密加工、自动化控制系统等关键技术。
4.2高精度方向：向更小间距（如0.5mm以下）、更高共面性要求发展。
4.3节能环保：全自动点镀技术可大幅减少贵金属用量，但依赖进口设备。
5.总结
选择性电镀技术从手工走向全自动，核心矛盾是效率、精度与成本的平衡。掩膜带法和条带式是目前主流，而点镀是未来节约贵金属的关键方向。
三、关于电子接插件领域的镭雕电泳选择性电镀方法
1. 主要方法及原理
方法 | 原理 | 技术特点 |
封胶电泳电镀 | 手动贴胶带遮蔽非电镀区，涂蓝胶水后电泳，去除遮蔽物再电镀。 | 操作复杂，蓝胶难去除且易破坏电泳层，合格率低。 |
贴胶电泳电镀 | 直接贴胶带遮蔽非电镀区，电泳后剥离胶带再电镀。 | 胶带易脱落，遮蔽不精准，不适用于复杂结构工件。 |
点镀电泳 | 设计专用镀具和压料皮带，局部电镀后点镀电泳。 | 电泳漆黏稠易粘附设备，遮蔽失效，精度差。 |
喷墨电泳 | 喷绝缘油墨遮蔽非电泳区，电泳后碱液剥离油墨层，再电镀。 | 工序复杂（需两次烘干），油墨残留风险高，但优化后可行。 |
镭雕电泳 | 整体电泳后激光镭雕去除目标区域电泳层，再在目标区域选择性电镀。 | 精度高（0.01~0.05 mm），制程稳定，效率高，适合大批量生产。 |
2.优缺点对比
方法 | 优点 | 缺点 |
封胶/贴胶法 | 成本低，设备简单。 | 手工操作低效，遮蔽不精准，合格率低。 |
点镀法 | 局部处理，节约材料。 | 电泳漆黏附设备，精度差，维护困难。 |
喷墨电泳 | 可适应复杂图形。 | 工序繁琐，油墨残留风险，成本较高。 |
镭雕电泳 | 高精度、高效率、稳定性好，适合量产。 | 设备投资高（激光镭雕机需精密定位） |
3. 适用样品
3.1封胶/贴胶法：简单平面工件（已淘汰）。
3.2点镀法：小批量、低精度需求的局部镀层。
3.3喷墨电泳：需绝缘/导电交替的复杂图形（如高密度连接器）。
3.4镭雕电泳：手机连接器、微型电子接插件等要求高精度（≤0.05 mm）、大批量生产的产品。
4. 总结
4.1镭雕电泳最优：综合精度（0.01~0.05 mm）、效率（单个工件0.941 s）、成本（0.23元/件）和合格率，成为电子接插件量产首选。
4.2喷墨电泳次优：适用于复杂图形，但需优化烘干工艺以避免油墨残留。
4.3淘汰方案：封胶、贴胶、点镀法因精度和效率问题被淘汰。
1.原理
材料设计：
1.1可电镀树脂（Cycoloy® CP8320）：含均匀分散的丁二烯颗粒，通过铬酸蚀刻形成粗糙表面，增强镀层附着力。
1.2不可电镀树脂（Xylex® X7509）：无丁二烯相，蚀刻后无法形成粗糙结构，镀层无法附着。
1.3工艺：双组分注塑成型后，整体浸入铬酸/硫酸蚀刻液，仅Cycoloy®部分被蚀刻并后续电镀（化学镀铜/镍→电镀铬等），Xylex®部分保持原状。
2.优缺点对比
优点 | 缺点 |
高附着力：镀层附着力达4.2~6.4 N/cm（热处理后），一致性极佳（标准偏差0.2）。 | 材料限制：依赖特定树脂组合（Cycoloy® + Xylex®），通用性低。 |
无需掩膜：直接通过材料特性实现选择性，省去遮蔽步骤。 | 蚀刻环保问题：使用铬酸/硫酸蚀刻液，需严格废水处理。 |
设计灵活：支持复杂几何过渡（如透明窗口与镀层结合），无需特殊分模线设计。 | 注塑工艺要求高：需控制熔融粘度（155 Pa·s）以优化丁二烯分布。 |
低排放：树脂挥发物少（TOC排放39 μg/g），模具污染小。 | 成本较高：特种树脂价格昂贵，电镀线需定制化调整。 |
3. 适用样品
3.1装饰性部件：汽车内饰标牌、钢琴黑/透明双色显示屏、卫浴器件。
3.2功能性部件：昼/夜两用显示器（镀层反光区与非镀层透光区结合）。
3.3必须组合使用：Cycoloy® CP8320（可镀区） + Xylex® X7509（非镀区）。
3.4不适用：普通ABS/PC或其他不含丁二烯的塑料（如Lexan® 141树脂）。
4. 技术关键点
4.1丁二烯分散：均匀的丁二烯颗粒是蚀刻后表面粗糙度的关键，直接影响镀层附着力。
4.2注塑工艺：低熔融粘度（155 Pa·s）减少表面定向，确保圆形丁二烯分布。
4.3蚀刻控制：铬酸/硫酸蚀刻10分钟（68°C），仅攻击Cycoloy®的丁二烯相。
5. 行业趋势
5.1替代传统掩膜法：通过材料特性实现选择性，减少遮蔽工序，提升效率。
5.2环保改进：开发无铬蚀刻液或低温蚀刻工艺以降低污染。
5.3扩展材料组合：研发更多可镀/不可镀树脂对，适应多样化需求。
6.总结
该技术通过材料创新实现高精度选择性电镀，尤其适合汽车、电子等领域的高端装饰/功能部件，但需权衡成本与环保问题。
1.原理
采用脉冲电流（非直流）进行电镀，通过调节峰值电流密度、脉冲工作比和频率，控制金属离子的局部沉积。
Wagner常数（Wa）分析：脉冲电流降低极化曲线斜率，使Wa减小，电流分布更不均匀，镀层集中于高电流密度区域（如阴极中心）。高jp和低γ（如10%）可显著增强镀层的定域性和边缘清晰度。
实验体系：酸性硫酸铜镀液（0.75 mol/L CuSO₄ + 0.75 mol/L H₂SO₄），不溶性铂阳极，不锈钢阴极。
2.优缺点对比
优点 | 缺点 |
高定域性：镀层集中于目标区域（如中心点），边缘清晰。 | 参数敏感：需精确控制jpjp、γγ、ff，工艺调试复杂。 |
节约金属：减少贵金属耗量，适合微区沉积。 | 设备要求高：需专用脉冲电源（如SMD-30型）。 |
无需掩膜：通过电流分布实现选择性，省去遮蔽步骤。 | 基材限制：需导电阴极（如不锈钢），不适用于绝缘体。 |
镀层均匀性可控：通过调节γγ和jpjp优化厚度分布。 | 溶液稳定性：高jpjp可能导致镀液成分快速消耗。 |
3. 适用样品
3.1典型应用
微电子器件：高精度导电触点、微型连接点。
贵金属节约：局部镀金/银（如IC引线框架焊点）。
3.2适用基材
导电材料：不锈钢、铜等金属阴极。
3.3不适用
非导电基材（如塑料、陶瓷）。
4.技术对比（脉冲 vs直流）
指标 | 脉冲电镀 | 直流电镀 |
镀层集中性 | 高（边缘清晰） | 低（扩散沉积） |
金属利用率 | 节约（局部沉积） | 浪费（全局沉积） |
工艺复杂度 | 高（需调控脉冲参数） | 低（参数简单） |
5.1高精度需求：向更小镀区（微米级）和复杂图形发展。
5.2脉冲参数优化：结合机器学习自动调节jpjp、γγ。
5.3环保改进：开发低毒镀液体系（如替代酸性硫酸铜）。
脉冲电流选择性电镀通过非均匀电流分布实现高精度局部沉积，尤其适合微电子和贵金属节约场景，但需权衡设备投入与工艺复杂性。
1.1电泳涂装：使用线型酚醛树脂（分子量9000~14000）与KOH反应生成水溶性酚盐，在阳极电泳（10~30 V）下形成均匀绝缘涂层（2~3 μm）。
涂层通过红外烘烤（160°C，10~60 s）熔融强化，无需交联固化。
1.2选择性电镀：激光精准去除：在需电镀区域（如0.4 mm×0.15 mm）激光去除电泳涂层，暴露金属基底。
1.3电镀保护：电泳涂层绝缘性保护非目标区域，电镀后碱性溶液（2% NaOH，60°C）快速溶解涂层（6 s）。
优点 | 缺点 |
高精度：激光定位可实现微米级（≤0.5 mm）选择性电镀（图5）。 | 工艺复杂：需电泳涂装+激光处理+碱洗多步骤。 |
快速去除：碱性溶液溶解涂层仅需6~18 s，适合连续生产。 | 基材限制：仅适用于导电金属基材（如铜、不锈钢）。 |
环保性：无需有机溶剂，低毒碱性溶液处理。 | 涂层稳定性：电泳涂料贮存期短（≤2周），需现配现用。 |
节约贵金属：精准遮蔽减少金/银等浪费（如电子触点）。 | 设备要求：需激光设备和电泳涂装线，初期投入高。 |
微型电子连接器：宽度150 μm的金属触点局部镀金。
高密度PCB：选择性镀金焊盘或导电线路。
3.2适用基材
金属材料：铜、不锈钢等导电基材。
3.3不适用：非导电材料（如塑料、陶瓷）。
4.1电泳涂料配方：酚醛树脂:KOH = 30:2.2（质量比），异丙醇:乙二醇丁醚:水 = 50:25:450（体积比）。
4.2涂装条件：电压10~30 V，时间5~30 s，膜厚2~5 μm。
4.3去除条件：2% NaOH溶液，60°C下6s溶解。
指标 | 酚醛电泳掩膜法 | 传统胶带/光刻掩膜 |
精度 | ≤0.5 mm（激光定位） | 0.1~1 mm（受掩膜精度限制） |
环保性 | 碱性溶液无毒处理 | 有机溶剂或强酸剥离 |
效率 | 快速去除（秒级） | 剥离耗时（分钟级） |
成本 | 设备投入高，但贵金属节约显著 | 掩膜材料成本高 |
6. 行业趋势
6.1微型化需求：向更小电镀区域（如100μm以下）发展。
6.2自动化集成：结合激光+电泳涂装+电镀一体化设备。
6.3材料扩展：开发可降解掩膜涂料，适用于柔性电子基材。
该技术通过可溶性电泳涂层+激光精准处理实现高选择性电镀，特别适合微型电子器件的贵金属节约，但需优化贮存稳定性和工艺集成度。
