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PCB沉銅工藝簡述

時間2013/01/24
人物sy
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          PCB板的一般工藝流程包括:    開料--鉆孔--沉銅--圖形轉移--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中,這道工序是比較關鍵的一道工序。如果工藝參數控制不好就會產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基板經過鉆孔工序,此工序最容易產生毛刺,它是造成劣質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,使孔邊和內孔壁無倒刺或堵孔的現象產生.

   (二)  堿性除油:

  •  作用與目的:除去板面油污,指印,氧化物,孔內粉塵;對孔壁基材進行極性調整(使孔壁由負電荷調整為正電荷)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,還是電荷調整效果都差,表現在生產上即沉銅背光效果差,孔壁結合力差,板面除油不凈,容易產生脫皮起泡現象。
  •  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,保證后續沉銅層與基材底銅之間良好的結合力;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,過硫酸鹽有如下優點:槽液穩定性較好,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,槽液穩定性好,板面粗化均勻,粗化速率穩定,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,便于后續活化液及時進入孔內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:經前處理堿性除油極性調整后,帶正電的孔壁可有效吸附足夠帶有負電荷的膠體鈀顆粒,以保證后續沉銅的均勻性,連續性和致密性;因此除油與活化對后續沉銅的質量起著十分重要的作用,
  •  生產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,但是堿對水質較為敏感,易產生沉淀或懸浮物,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化學沉銅自催化反應,新生成的化學銅和反應副產物氫氣都可以作為反應催化劑催化反應,使沉銅反應持續不斷進行。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,使之轉化為可溶性的二價銅。
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