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一、什么是沉铜?

铜线是电路的基础,沉铜就是将铜箔镀到pcb板上。沉铜的目的是使孔壁上通过化学反应而沉积一层0.3um-0.5um的铜,使孔壁具有导电性,通常也称作化学镀铜、孔化。  

二、沉铜的重要性

沉铜之所以电路板生产中的核心工序:因为电路是通过电流产生特定功能,而铜正是导电的不二载体,电路板任何一处沉铜失败,轻则此处功能丧失,甚则殃及整板。

三、工艺流程:

沉铜工艺以自动流程为佳,人工流程难以控制。
粗磨→膨胀→除胶渣→三级水洗→中和→二级水洗→除油→稀酸洗→二级水洗→微蚀→预浸→活化→二级水洗→加速→一级水洗→沉铜→二级水洗→板面电镀→幼磨→铜检

沉铜生产线

图为沉铜生产线

四、工艺简介:

  1. 粗磨
    目的是除去板面氧化、油污等杂质,清除孔口披锋及孔中的树脂粉尘等杂物。
  2. 膨胀
    因基材树脂为高分子化合物,分子间结合力很强,为了使钻污树脂被有效地除去,通过膨胀处理使其膨松软化,从而便于MnO4-离子的浸入,使长碳链裂解而达到除胶的目的。
  3. 除胶
    使孔壁环氧树脂表面产生微观上的粗糙,以提高孔壁与化学铜之间的接合力,并可提高孔壁对活化液的吸附量,其原理是利用KMnO4在碱性环境中强氧化性的特性将孔壁表面树脂氧化分解。
    ①反应机理:4MnO4-+C(树脂)+4OH-→MnO42-+CO2↑+2H2O
    ②副反应:2MnO4-+2OH-→2MnO42-+1/2O2+H2O
    MnO4-+H2O→MnO2↓+2OH-+1/2O2
    ③高锰钾的再生:要提高高锰钾工作液的使用效率,必须考虑将溶液中的MnO42-再生转变为MnO4-,从而避免MnO42-的大量产生,目前我司采用的电解再生法,再生机理为:MnO42-+e→MnO4-。
  4. 中和
    经碱性KMnO4处理后的板,在板面及孔内带有大量的MnO4-、MnO42-、MnO2等药水残留物,因MnO4-本身具有极强的氧化性,对后工序的除油剂及活化性是一种毒物,故除胶后的板必须经中和处理将MnO4-进行还原,以消除它的强氧化性。还原中和常用H2O2-H2SO4还原体等或其它还原剂的酸性溶液:
    MnO4-+H2O2+H+→MnO42-+O2↑+H2O
    MnO4-+R+H+→MnO42-+H2O
    有时为了对孔壁上的玻璃纤维进行蚀刻和粗化作用,在中和槽中加入NH4HF+H2SO4作为玻璃蚀刻工艺。
  5. 除油
    化学镀铜时,在孔壁和铜箔表面同时发生化学镀铜反应,若孔壁和铜箔表面有油污、指纹或氧化物则会影响化学铜与基铜之间的结合力;同时直接影响到微蚀效果,随之而来的是化学铜与基铜的结合差,甚至沉积不上铜,所以必须进行除油处理,调整处理是为了调整孔壁基材表面因钻孔而附着的负电荷,由于此负电荷的存在,会影响对催化剂胶体钯的吸附,生产中通常用阳离子型表面活性剂作为调整剂。
  6. 微蚀
    微蚀也叫粗化或弱腐蚀,通过此作用在铜基体上蚀刻0.8-3um的铜,并使铜面在微观上表现为凹凸不平的粗糙面,一方面可以使基体铜吸附更多的活化钯胶体,另一主要作用是提高基铜与化学铜的结合力。微蚀剂常用的体系有:H2O2-H2SO4、NPS-H2SO4、(NH4)2S2O8-H2SO4,槽液中Cu2+的浓度应管控在25g/l以下。
  7. 预浸处理
    若生产中的板不经过预浸处理而直接进入活化缸,活化缸会因为板面所附着的水使活化液的PH值发生变化,活化液的有效成份发生水解,影响活化效果,预浸液的组成为活化液的一部分,所以预浸会因活化液的不同而异。
  8. 活化处理
    活化的作用是在绝缘的基体上吸附一层具有催化能力的金属,使经过活化的基体表面具有催化还原金属的能力。活化液的有效成份为Sn2+、Pd2+等胶体离子,在活化液中发生如下反应:Pd2++2Sn2+→(PdSn2)2+→Pd°+Sn+4+Sn2+,当完成活化处理后进入水洗缸,Sn2+会和活化液中Cl和H2O发生反应:SnCl2+H2O→Sn(OH)Cl↓+HCL,在SnCl2沉淀的同时,连同
    Pd°核一起沉积在被活化的基体表面。
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