PCB科技 - PCB電路板設計的鍍銅工藝

Eletcroless Plating Coppe (Eletcroless Plating Coppe is usually also called sinking copper or PTH) is an autocatalytic redox reaction. 第一, 用活化劑處理，使絕緣基板表面吸附一層活性顆粒. 通常使用金屬. Palladium particles (palladium is a very expensive metal, 價格很高，而且一直在上漲, 為了降低成本, there are practical colloidal copper processes in operation abroad), 銅離子首先在這些活性金屬鈀顆粒上還原, 這些是還原金屬銅晶核本身成為銅離子的催化層, 囙此，銅的還原反應繼續在這些新的銅晶核表面進行. 化學鍍銅在我國已得到廣泛應用 PCB製造 工業, 現時，它最多使用化學鍍銅進行PCB孔金屬化.

PCB孔金屬化工藝如下：

鑽孔+研磨板去毛刺+上板十個全孔清洗處理十個雙洗+微蝕化學粗化+雙洗一個預浸處理一個膠體鈀活化處理一個雙洗+脫膠處理（加速）+雙洗+沉銅一對水洗十個下板十個上板+酸洗十一次 銅十水洗一板+烘乾

1、預鍍處理

1、去毛刺

覆銅板鑽孔後，孔口處不可避免地會產生一些小毛刺。 如果不去除這些毛刺，金屬化孔的質量將受到影響。 去除毛刺的最簡單方法是在用200～400水砂紙鑽孔後拋光銅箔表面。 去毛刺的機械化方法是使用去毛刺機。 去毛刺機的磨輥採用含有碳化矽磨料的尼龍刷或氈。 當普通去毛刺機去除毛刺時，一些毛刺會沿著板面的移動方向落到孔的內壁上。 改進後的磨盤機有一個雙向旋轉的尼龍刷輥和一個擺動的尼龍刷輥，從而消除了這個問題。

2、清孔處理

有一個對整個孔的要求 多層PCB, 目的是去除鑽孔污垢和孔微蝕刻處理. 在過去, 使用濃硫酸清除鑽井污垢, 但現在使用鹼性高錳酸鉀處理, 然後進行清潔和調整處理.

當孔被金屬化時，在孔壁和銅箔的整個表面上同時發生化學鍍銅反應。 如果某些零件不清潔，則會影響化學鍍銅層與印刷導體銅箔之間的結合强度，囙此必須在化學鍍銅之前清潔基板。

3、覆銅箔粗化處理

銅表面採用化學微蝕刻方法進行蝕刻（蝕刻深度為2-3微米），使銅表面與活性表面產生不均勻的微粗糙度，以確保化學鍍銅層與銅箔基板之間存在牢固的結合强度關係。 過去，粗化處理主要採用過硫酸鹽或酸性氯化銅水溶液進行微蝕刻粗化處理。 現時，大多使用硫酸/過氧化氫（HS0/H0），蝕刻速度相對恒定，粗化效果均勻。 由於過氧化氫容易分解，應向溶液中添加合適的穩定劑，以控制過氧化氫的快速分解，提高蝕刻溶液的穩定性，並進一步降低成本。

第二，啟動

活化的目的是在基板表面吸附一層催化金屬顆粒，使化學鍍銅反應可以在整個基板表面順利進行。 常用的活化處理方法包括敏化活化法（分步活化法）和膠體溶液活化法（一步活化法）。

3、化學鍍銅

1、化學鍍銅溶液

現時，最廣泛使用的配方是使用下錶所列不同絡合劑的幾種化學鍍銅溶液。 式1為酒石酸鉀鈉絡合劑。 其優點是化學鍍銅溶液的工作溫度低，易於使用。， 但穩定性較差，鍍銅層較脆，應適當控制鍍銅時間，否則脆性鍍銅層過厚會影響鍍層與基體的結合强度。 配方2是EDTA2Na絡合劑，其具有較高的使用溫度、較高的沉積速率和更好的鍍液穩定性，但成本較高。 配方3是介於兩者之間的雙絡合劑。

2、化學鍍銅溶液的穩定性

（1）化學鍍銅溶液不穩定的原因

在催化劑存在下，化學鍍銅的主要反應如下：

除了上述配方在化學鍍銅溶液中的主要反應外，還有以下副反應。

a、甲醛在濃堿條件下發生歧化反應，一部分甲醛氧化為甲酸，另一部分還原為甲醇。 甲醛的歧視性反應會導致甲醛的過度消耗，也會使鍍液過早。 “老化”使鍍液不穩定。

b、在鹼性鍍銅溶液中，甲醛將部分Cu2+還原為Cu+，反應式為

反應式（5-3）生成的Cu20微溶於鹼性溶液：

Cu20+H20=2Cu++20H-（5-4）

反應（5-4）中出現的銅-銅離子很容易發生歧化反應

2Cu+=Cu0-Cu2+5-6）

由反應式（5-5）產生的銅是極細顆粒，隨機分散在化學鍍銅溶液中。 這些銅顆粒具有催化作用。 如果不控制這些銅顆粒，就會很快導致整個鍍液的分解，這是化學鍍銅溶液不穩定的主要原因。

（2）提高化學鍍銅溶液穩定性的措施

a、添加穩定劑添加的穩定劑對銅離子有很强的絡合能力，但對溶液中的銅離子絡合能力較差。 該溶液中的銅離子不能產生歧化反應，囙此可以起到穩定化學鍍銅溶液的作用。 添加的穩定劑通常是含有硫或N的化合物。例如：a，a'聯吡啶，亞鐵氰化鉀，2,9二甲基菲咯啉，硫脲，2-巰基苯並噻唑等。

b、在空氣攪拌化學鍍銅過程中，用空氣攪拌溶液，可以在一定程度上抑制Cu20的產生，從而穩定溶液。 c、連續過濾使用粒徑為5μm的濾芯對化學鍍銅溶液進行連續過濾，濾芯可隨時過濾出電鍍溶液中的活性顆粒物質。

d、添加聚合物化合物以遮罩銅顆粒。 許多含有羥基和醚基的聚合物可以吸附在銅表面。 這樣，由於Cu20的歧化反應而產生的銅顆粒將在其表面吸附這些聚合物化合物後失去其催化效能，不再起到分解溶液的作用。 最常用的聚合物化合物有聚乙二醇、聚乙二醇硫醚等。

e、工作負荷控制。 不同的化學鍍銅液具有不同的工作負荷。 如果發生“超載”，化學鍍銅槽的分解將加速。 在連續工作期間，錶4中列出的化學鍍銅溶液的工作負載通常不大於1dm2/L。

3、化學鍍銅層的韌性

為了確保連接的可靠性 PCB金屬化 洞, 化學鍍銅層必須具有足够的韌性. 化學鍍銅層韌性差的主要原因是甲醛還原Cu2時釋放出氫氣. 儘管氫不能與銅共沉積, 在鍍銅反應中, 氫會吸附在銅表面，並在鍍銅層中積聚氣泡, 在鍍銅層中造成大量氣泡空洞. 這些空洞將導致化學腐蝕，鍍銅層的電阻變高，韌性變差.

提高化學鍍銅層韌性的主要措施是在鍍液中添加阻氫劑，以防止氫在銅層表面積聚。