PCB板沉銅的目的與作用

PCB板的一般工藝流程包括：開料--鉆孔--沉銅--圖形轉(zhuǎn)移--圖形電鍍--蝕刻--阻焊--字符--表面處理--啤鑼--終檢--包裝出貨。開料和鉆孔對于多數(shù)PCB愛好者來說不難理解，所以本文著重講講沉銅這道工序！在印制電路板制造技術(shù)中，這道工序是比較關鍵的一道工序。如果工藝參數(shù)控制不好就會產(chǎn)生孔壁空洞等諸多功能性的問題。

一. 沉銅的目的與作用：

在已鉆孔的不導電的孔壁基材上，用化學的方法沉積上一層薄薄的化學銅，以作為后面電鍍銅的基底。

二. 工藝流程：

去毛刺→堿性除油→二或三級逆流漂洗→粗化(微蝕)→二級逆流漂洗→預浸→活化→二級逆流漂洗→解膠→二級逆流漂洗→沉銅→二級逆流漂洗→浸酸

三. 流程說明：

（一）去毛刺：

作用于目的：沉銅前PCB基板經(jīng)過鉆孔工序，此工序最容易產(chǎn)生毛刺，它是造成劣質(zhì)孔金屬化的最重要的隱患。必須采用去毛刺工藝方法加以解決。通常采用機械方式，使孔邊和內(nèi)孔壁無倒刺或堵孔的現(xiàn)象產(chǎn)生。

（二） 堿性除油:

作用與目的：除去板面油污，指印，氧化物，孔內(nèi)粉塵。

對孔壁基材進行極性調(diào)整(使孔壁由負電荷調(diào)整為正電荷)便于后工序中膠體鈀的吸附。

多為堿性除油體系，也有酸性體系，但酸性除油體系較堿性除油體系無論除油效果，還是電荷調(diào)整效果都差，表現(xiàn)在生產(chǎn)上即沉銅背光效果差，孔壁結(jié)合力差，板面除油不凈，容易產(chǎn)生脫皮起泡現(xiàn)象。

堿性體系除油與酸性除油相比：操作溫度較高，清洗較困難；因此在使用堿性除油體系時，對除油后清洗要求較嚴。

除油調(diào)整的好壞直接影響到沉銅背光效果。

（三）微蝕：

作用與目的：除去板面的氧化物，粗化板面，保證后續(xù)沉銅層與基材底銅之間良好的結(jié)合力；新生成的銅面具有很強的活性，可以很好吸附膠體鈀。

粗化劑：目前市場上用的粗化劑主要用兩大類：硫酸雙氧水體系和過硫酸體系，硫酸雙氧水體系優(yōu)點：溶銅量大，(可達50g/L)，水洗性好，污水處理較容易，成本較低，可回收，缺點：板面粗化不均勻，槽液穩(wěn)定性差，雙氧水易分解，空氣污染較重過硫酸鹽包括過硫酸鈉和過硫酸銨，過硫酸銨較過硫酸鈉貴，水洗性稍差，污水處理較難，與硫酸雙氧水體系相比，過硫酸鹽有如下優(yōu)點：槽液穩(wěn)定性較好，板面粗化均勻，缺點：溶銅量較小(25g/L)過硫酸鹽體系中硫酸銅易結(jié)晶析出，水洗性稍差，成本高。

另外有杜邦新型微蝕劑單過硫酸氫鉀，使用時，槽液穩(wěn)定性好，板面粗化均勻，粗化速率穩(wěn)定，不受銅含量的影響，操作簡單，適宜于細線條，小間距，高頻板等。

（四）預浸/活化：

預浸目的與作用：主要是保護鈀槽免受前處理槽液的污染，延長鈀槽的使用壽命，主要成分除氯化鈀外與鈀槽成份一致，可有效潤濕孔壁，便于后續(xù)活化液及時進入孔內(nèi)活化使之進行足夠有效的活化。

預浸液比重一般維持在18波美度左右，這樣鈀槽就可維持在正常的比重20波美度以上。

活化的目的與作用：經(jīng)前處理堿性除油極性調(diào)整后，帶正電的孔壁可有效吸附足夠帶有負電荷的膠體鈀顆粒，以保證后續(xù)沉銅的均勻性，連續(xù)性和致密性；因此除油與活化對后續(xù)沉銅的質(zhì)量起著十分重要的作用。

生產(chǎn)中應特別注意活化的效果，主要是保證足夠的時間，濃度(或強度)。

活化液中的氯化鈀以膠體形式存在，這種帶負電的膠體顆粒決定了鈀槽維護的一些要點：保證足夠數(shù)量的亞錫離子和氯離子以防止膠體鈀解膠，(以及維持足夠的比重，一般在18波美度以上)足量的酸度(適量的鹽酸)防止亞錫生成沉淀，溫度不宜太高，否則膠體鈀會發(fā)生沉淀，室溫或35度以下。

（五） 解膠：

作用與目的：可有效除去膠體鈀顆粒外面包圍的亞錫離子，使膠體顆粒中的鈀核暴露出來，以直接有效催化啟動化學沉銅反應。

原理：因為錫是兩性元素，它的鹽既溶于酸又溶于堿，因此酸堿都可做解膠劑，但是堿對水質(zhì)較為敏感，易產(chǎn)生沉淀或懸浮物，極易造成沉銅孔破;鹽酸和硫酸是強酸，不僅不利與作多層板，因為強酸會攻擊內(nèi)層黑氧化層，而且容易造成解膠過度，將膠體鈀顆粒從孔壁板面上解離下來；一般多使用氟硼酸做主要的解膠劑，因其酸性較弱，一般不造成解膠過度，且實驗證明使用氟硼酸做解膠劑時，沉銅層的結(jié)合力和背光效果，致密性都有明顯提高。

（六）沉銅：

作用與目的：通過鈀核的活化誘發(fā)化學沉銅自催化反應，新生成的化學銅和反應副產(chǎn)物氫氣都可以作為反應催化劑催化反應，使沉銅反應持續(xù)不斷進行。通過該步驟處理后即可在板面或孔壁上沉積一層化學銅。

原理：利用甲醛在堿性條件下的還原性來還原被絡合的可溶性銅鹽。

空氣攪拌：槽液要保持正常的空氣攪拌，目的是氧化槽液中的亞銅離子和槽液中的銅粉，使之轉(zhuǎn)化為可溶性的二價銅。

審核編輯 ：李倩