沉铜工艺.docx

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KMn4O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KMn4O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KMnO
4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6000m
2/次。
②去钻污Desmearing：
反应原理：在碱性及高温条件下，KMnO
4对溶胀的树脂起氧化作用。
4MnO2+2H2O
-+C+4O-→H4MnO2-+CO44
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：
2MnO→2MnO2+H2O
-+2OH-
2-+1/2O
44
4MnO2O→4MnO2+3O2+4OH
-+2H-
4
2--
KMn4O的再生：要提高KMn4O工作液的使用效率，必须考虑将溶液中的MnO再生转变为MnO
，目前普遍采用的是电解再生法，再生器利用的是阴极为44
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，MnO
4-4-4
2-不断地氧化成MnO-，因此工作液中不需大量添加KMnO44
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。
MLB214为D树脂蚀刻促进剂，可提高KMn4O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KMn4O处理过的板面残留有MnO
，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4
+
为MnO2O2+H→MnO2O+O
442
-+H2-+H
MLB216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：S2O
8
2-+Cu→2SO2-+Cu2+
4
~~，粗化时间一般为2min。
微蚀速率（um/min）=失重（g）*/（总面积dm
2*处理时间min）
2+含量关系可用图表示：从图中可看出，
①蚀刻速度与溶液中Cu
2+含量大于7g/L，蚀刻速率保持恒定，新开缸的微蚀液，
当Cu
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