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沉铜工艺.doc


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化学镀铜(PTH)Chapter1沉铜原理(Shipley)一概述化学镀铜:俗称沉铜,是一种自身催化氧化还原反应,可以在非导电的基体上进行沉积,化学镀铜的作用是实现孔金属化,从而使双面板,多层板实现层与层之间的互连,随着电子工业的飞速发展对线路板制造业的要求越来越高,线路板的层次越来越多,同一块板的孔数越来越多,孔径越来越小,这些孔的金属化质量将直接影响到电气的性能和和可靠性。二去钻污原理:1去钻污的必要性:由于钻孔过程钻嘴的转速很高,可达16~~18万rpm,而环氧玻璃基材为不良导体,钻孔时会在短时间内产生高温,高温会在孔壁上留下许多树脂残渣,从而形成一层薄的环氧树脂钻污,由于此树脂钻污与孔壁的结合力不牢,当直接沉铜时,就会影响化学铜与孔壁的结合力,特别是多层板,会影响化学铜层与内层铜的导通,去钻污就是清除这些残渣,改善孔壁结构。2去钻污方法的选择:利用碱性KMnO4溶液作强氧化剂,在高温下将孔壁树脂氧化,这种处理不仅可以除掉这些钻污,而且还可以改善孔壁树脂表面结构,经过碱性KMnO4处理后的树脂表面被微蚀形成许多孔隙,呈蜂窝状,这样大大促进了化学铜与孔壁树脂的结合力,此法是目前去钻污流程使用最广泛的方法,具有高稳定性,既经济又高效,管理操作简便。3去钻污原理:①溶胀:Swelling利用有机溶剂渗入到孔壁的树脂中,使其溶胀,形成结构疏松的环氧树脂,从而有利于碱性KMnO4的氧化除去,一般的溶胀剂都是有机物,反应条件要求高温及碱性环境。需采用不锈钢工作液槽。MLB211膨胀剂是淡黄色,不混浊,不易燃的水溶液,含有有机物(10%左右的已烯基丁二醇—丁乙酸),对树脂有一定的溶解作用,但主要作用是使环氧树脂溶胀,溶胀剂不与树脂起直接反应,但随着长时间的高温处理,溶胀剂易老化而需更换,换缸视生产量而定,一般为6000m2/次。②去钻污Desmearing:反应原理:在碱性及高温条件下,KMnO4对溶胀的树脂起氧化作用。4MnO4-+C+4OH-→4MnO42-+CO2+2H2O此反应需在316不锈钢或钛材料工作槽中进行,同时存在副反应:2MnO4-+2OH-→2MnO42-+1/2O2+H2O4MnO4-+2H2O→4MnO2+3O2+4OH-KMnO4的再生:要提高KMnO4工作液的使用效率,必须考虑将溶液中的MnO42-再生转变为MnO4-,目前普遍采用的是电解再生法,再生器利用的是阴极为大面积的不锈钢柱形圆筒,阳极为钛材料,其与阴极的面积比很小,MnO4-2-在阳极表面发生的反应为MnO4-2--e→MnO4-。使用450~~550A的整流器,由于MnO42-不断地氧化成MnO4-,因此工作液中不需大量添加KMnO4原料,它的少量添加是为了平衡工作液的带出损耗,因而大大降低了生产成本,使用较长时间的工作液在槽底会形成沉淀,需定期清除,以保证处理效果。MLB214D为树脂蚀刻促进剂,可提高KMnO4的树脂蚀刻能力,提高工作液的润湿性,减少孔内气泡,其为白色粉末状固体。③还原:工作原理:经碱性KMnO4处理过的板面残留有MnO4-,其具有的氧化性会对后续的工作槽污染,会令其失去应有的作用,需对其进行还原中和处理。反应为MnO4-+H2O2+H+→MnO42-+H2O+O2MLB216是浅黄色,不易燃,强酸性的水溶液,。三化学沉铜原理1除油:(Conditioner)工作原理:在钻孔时,孔壁和铜箔表面有油污,同时也可能有手指印,它们都会影响镀铜层与基体的结合力,甚至沉不上铜,所以必须进行清洁处理。调整:由于在钻孔时,高速磨擦产生静电荷,使孔壁带上负电荷,这样不利于吸附带负电性的胶体钯催化剂,通常在清洁处理液中加入阳离子型表Page1面活性剂,以提高孔壁对胶体钯的吸附。2粗化:(MicroEtch)原理:;为保证化学铜与基材铜层的结合力,要对基铜进行微蚀,在酸性环境下过硫酸铵与基铜反应:S2O82-+Cu→2SO42-+Cu2+~~,粗化时间一般为2min。微蚀速率(um/min)=失重(g)*/(总面积dm2*处理时间min)①蚀刻速度与溶液中Cu2+含量关系可用图表示:从图中可看出,当Cu2+含量大于7g/L,蚀刻速率保持恒定,新开缸的微蚀液,开始时较慢,可以加入4g/L的硫酸铜,或保留25%的旧液。②为保证微蚀效果,要求定时测试铜的微蚀速率,并及时补充过硫酸铵。③微蚀速率随温度的升高而升高,为保持速率均匀一致,应设置温控系统。3预浸(Predip):原理:后续的活化液对水有一定的敏感性,水的积累带入会引起活化液成分的较大变化,影响活化效果,甚至分层。所以通常在活化前先将印制板浸入预浸液处理,预浸液是与活化剂相配套使用的。①预浸槽与活化槽的成分基本相同,区别在于预浸

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  • 时间2020-07-07