文档介绍：化学镀与电镀技术
随着电子设备的小型化、高性能化与SMT广泛采用,促使印制电路板制造技术向着高密度化、多层化方向发展。从多层印制板制造过程分析,要保证电路间连接的可靠性和导线间的绝缘性,表面处理技术是非常重要的。
多层印制板的制造方法主要采用金属化孔法,其采用的具体的工艺有减成法和加成法两类,但其制造方法却有很大的区别。
□减成工艺方法: □加成工艺方法:
⊙全板电镀法; ⊙半加成处理方法;
⊙图形电镀法; ⊙全加成处理方法;
⊙全板-图形电镀法; ⊙××-加成处理方法。
本文所指的多层印制板制造工艺程序是以减成工艺方法为主。与此同时涉及到的化学药品与基本工艺装备的选择问题,但其基本原则是要确保产品品质和高效率生产的顺利进行。
一、镀前处理(主要孔内壁的洗净处理)
多层印制板其内层采用IVH,而内层铜箔表面处理采用化学氧化处理(黑色氧化或棕色氧化),经层压、钻孔、高压水清洗、腐蚀和除沾污处理工序。特别经过腐蚀后,基材树脂及玻璃纤维的被化学溶解,使内层铜环突出确保内层导体电路与孔处连接的可靠性增高。在高速钻孔时产生的沾污被化学溶解而除去。处理方法有铬酸,浓硫酸(浓度98%)、碱性高锰酸钾、等离子体处理等。主要考虑化学镀过程中,内壁树脂上吸附金属钯量的控制。从成本角度分析,碱性高锰酸钾处理工艺方法引起重视。
二、化学镀铜工艺:
化学镀铜过程,使孔壁非导电体(绝缘体)表面沉积一层铜,以确保内层导体与电路的可靠连接。特别在处理多层化、高密度化、小孔径和孔径与板厚比高的情况下通过孔内壁铜层形成可靠的连接的确是很复杂的。
所以,多层印制板孔金属化的处理是非常重要的。复杂的内壁凹凸表面,能否保证铜沉积的完整性及可靠性,从孔内壁的清净处理技术到化学沉铜过程的重视也是必要的。
(1)沉铜前的预处理溶液:
多层印制板内孔壁的前处理主要目的是确保内层导体铜环与内层孔壁经表面调整处理后吸附一定量的触媒(金属钯)是很重要的。
沉铜覆盖能力(%)
图1:沉铜的覆盖能力及气孔发生率
活化处理时间(分)
图2:处理条件及金属钯的吸附量
⊙清净处理:
基板的表面脱脂与孔内壁表面调整同时进行,使铜的表面氧化物、油污除去,促进表面对金属钯的吸附量(见图3)。增加孔内壁润湿性的处理溶液采用碱性表面活性剂。
⊙酸洗:
经过彻底清洗干净后,再进行中和处理保持界面活性状态。通常酸洗采用硫酸、盐酸。
⊙表面腐蚀处理:
主要目的是除去铜焊盘与内层铜表面上的氧化物,确保沉积铜层的密着性和均匀性,增加其可靠性。采用腐蚀剂有过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸-双氧水系。
⊙硫酸:
经腐蚀后,表面存有残留的硫酸盐被处理掉,获得洁净的铜表面。一般采用5%(体积比)的硫酸。
⊙预处理:
活化处理前,先在低浓度的预浸催化液中进行处理,以防止对活化液的污染。曾采用过以盐酸系列工艺方法进行处理,但由于对内层铜表面影响而产生晕圈现象。现采用盐基系处理溶液进行处理。
⊙活化处理:
在活化溶液内Pd-Sn呈胶体,被经过前处理的内壁与铜环吸附到表面上。活化液的主要成份为***化钯、***化亚锡、***化钠的混合液。近来有的采用碱性离子钯的水溶液和铜离子系的使用。
⊙加速剂处理:
经过活化处理后,内层与铜的表面吸附的Pd-Sn胶体,经加速剂处理后内壁与铜环表面钯呈金属状态,采用酸处理溶液(分为硫酸、盐酸和酸化盐系)和碱性溶液处理。
(2)化学镀铜溶液:
化学沉铜溶液是印制板制造过程中,首先选择的处理溶液。
在减成法工艺中所采用的化学沉铜液主要目的,使非导体的孔壁金属化形成导体,为此目的在全板镀铜中,采用沉积薄铜化学沉铜液(-),再进行全板镀铜加厚;而采用化学沉厚铜液(-),就可以省去全板镀铜加厚步骤。
对化学沉铜溶液性能的要求是沉铜厚度的均匀性(无针孔、空洞)、致密性、沉积晶粒细致、沉积速率快和溶液的稳定性。特别高速沉厚铜溶液对小孔铜层的均匀性、耐蚀性和镀层的物理性都有很高的要求。
采用加成法工艺所使用的化学沉铜溶液,使非导体的孔壁与图形加工完成,特别要确保孔金属化与电路连接的可靠性。对沉铜液性能的要求是铜层应具有高的物理性能和溶液的稳定性。但在一定的沉积速度情况下,沉积的时间可能会长,溶液的寿命也会长。减成法工艺全过程包括基材、粘结与层压、光致抗蚀层、化学镀液和相关的处理设备等。其最终目的是确保多层印制电路板生产效率。
-41、AP-II、TAF-II、KAP-8。
表1:化学沉铜液的组成和工艺条件
沉薄铜化学沉铜溶液
沉厚铜化学沉铜溶液
全加成沉
镀液组成
1
2
1
2
铜液
硫酸铜(g/l)
10