PCB化學(xué)鍍銅工藝流程解讀2

1、PCB化學(xué)鍍銅工藝流程解讀（二） 三、化學(xué)鍍銅1 化學(xué)鍍銅液目前應(yīng)用比較廣泛的配方是下表所列舉的幾種使用不同絡(luò)合劑分類(lèi)的化學(xué)鍍銅液，表中配方1為灑石酸鉀鈉絡(luò)合劑，其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)鍍銅液的操作溫度低，使用方便，但穩(wěn)定性差，鍍銅層脆性大，鍍銅時(shí)間要控制適當(dāng)，不然由于脆性的鍍銅層太厚會(huì)影響鍍層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。配方2為EDTA·2Na絡(luò)合劑，其使用溫度高，沉積速率較高，鍍液的穩(wěn)定性較好，但成本較高。配方3為雙絡(luò)合劑，介于兩者之間。 常用的化學(xué)鍍銅溶液及操作條件組 份配 方123硫酸銅（g/L）1410824酒石酸鉀鈉（g/L）40721EDTA二鈉鹽（g/L）4012.527氫氧化鈉（g/L）

2、20127.522.5硫脲（g/L）0.5/亞鐵氰化鉀（g/L）/0.10.10.3aa-聯(lián)吡啶（g/L）/0.010.020.05甲醛（ml/L）1015101015工作溫度（）212550603540沉積速率（µm/h）0.54512PH值；操作條件1213；空氣攪拌連續(xù)過(guò)濾1212.5；空氣攪拌連續(xù)過(guò)濾1213；空氣攪拌連續(xù)過(guò)濾工作負(fù)荷（dm2/L）1122 化學(xué)鍍銅溶液的穩(wěn)定性（1）化學(xué)鍍銅溶液不穩(wěn)定的原因在催化劑存在的條件下，化學(xué)鍍銅的主要反應(yīng)如下：在化學(xué)鍍銅溶液中除上式的主反應(yīng)以外，還存在以下幾個(gè)副反應(yīng)。a 甲醛的歧化反應(yīng)在濃堿條件下，甲醛一部分被氧化成為甲酸，另一部分被

3、還原成甲醇，反應(yīng)式為甲醛的歧視化反應(yīng)除造成甲醛過(guò)量的消耗外，還會(huì)使鍍液過(guò)早的"老化"，使鍍液不穩(wěn)定。b 在堿性鍍銅溶液中，甲醛還原一部分Cu2+為Cu+，其反應(yīng)式為反應(yīng)式（5-3）所生成的Cu2O在堿性溶液中是微溶的：Cu2O+ H2O =2Cu+2 OH- (5-4) 反應(yīng)(5-4) 中出現(xiàn)的銅Cu+非常容易發(fā)生歧化反應(yīng)2Cu+= Cu0+ Cu2+ （5-5）反應(yīng)式（55）所生成的銅是極細(xì)小的微粒，它們無(wú)規(guī)則地分散在化學(xué)鍍銅液中，這些銅微粒具有催化性，如果對(duì)這些銅微粒不進(jìn)行控制，則迅速地導(dǎo)致整個(gè)鍍液分解，這是造成化學(xué)鍍銅液不穩(wěn)定的主要原因。（2）提高化學(xué)鍍銅溶液穩(wěn)定性的

4、措施a 加穩(wěn)定劑所加入的穩(wěn)定劑對(duì)Cu+有極強(qiáng)的絡(luò)合能力，對(duì)溶液中的Cu2+離子絡(luò)合能力較差，這種溶液中的Cu+離子不能產(chǎn)生歧化反應(yīng)，因而能起到穩(wěn)定化學(xué)鍍銅液的作用。所加入的穩(wěn)定劑一般是含硫或N的化合物。例如：a，a聯(lián)吡啶、亞鐵氰化鉀，2，9二甲基鄰菲羅林、硫脲、2巰基苯駢噻唑等。b 氣攪拌化學(xué)鍍銅過(guò)程中，用空氣攪拌溶液，在一定程度上可抑制Cu2O的產(chǎn)生，從而起到穩(wěn)定溶液的作用。c 連續(xù)過(guò)濾用粒度5m的濾芯連續(xù)過(guò)濾化學(xué)鍍銅液，可以隨時(shí)濾除鍍液中出現(xiàn)的活性顆粒物質(zhì)。d 加入高分子化合物掩蔽銅顆粒很多含有羥基、醚基高分子化合物能吸附在銅的表面上。這樣，由于Cu2O的歧化反應(yīng)而生成的銅顆粒，在其表面上

5、吸附了這些高分子化合物之后就會(huì)失去催化性能，不再起分解溶液的作用。最常用的高分子化合物有聚乙二醇、聚乙二醇硫醚等。e 控制工作負(fù)荷對(duì)于不同的化學(xué)鍍銅液具有不同的工作負(fù)荷，如果"超載"就會(huì)加速化學(xué)鍍銅液的分解。對(duì)于表4所舉的化學(xué)鍍銅液工作負(fù)荷在連續(xù)工作時(shí)一般不能大于1dm2/L。3 化學(xué)鍍銅層的韌性為了保證PCB金屬化孔連接的可靠性，化學(xué)鍍銅層必須具有足夠的韌性?；瘜W(xué)鍍銅層韌性差的主要原因是由于甲醛還原Cu2時(shí)，放出氫氣引起的。雖然氫氣不能和銅共沉積，但在鍍銅反應(yīng)中，這些氫氣會(huì)吸附在銅的表面上，聚集成氣泡夾雜在鍍銅層中，使鍍銅層產(chǎn)生大量的氣泡空洞，這些空洞會(huì)使化學(xué)鍍銅層的電阻

6、變高，韌性變差。提高化學(xué)鍍銅層韌性的主要措施是在鍍液中加入阻氫劑，防止氫氣在銅層表面聚積。下表列舉了a，a聯(lián)吡啶與其它的添加劑聯(lián)合使用時(shí)對(duì)以EDTA為絡(luò)合劑的化學(xué)鍍銅液的鍍銅層韌性影響，鍍銅溫度為70，a，a聯(lián)吡啶的加入量為100mg/L。 5某些添加劑對(duì)鍍層韌性的影響添加劑名稱(chēng)用量（mg/L）沉積速度µm/h彎折次數(shù)2巰基苯駢噻唑10100a，a硫代乙二醇10810612亞鐵氰化鉀1068913硫氰化鉀10689134 化學(xué)鍍液的沉積速率影響化學(xué)鍍銅液沉積速率的因素主要有以下幾點(diǎn)：（1）溶液的的pH值甲醛還原銅的反應(yīng)能否順利進(jìn)行，主要取決于鍍液的pH值，在一定pH值范圍內(nèi)，隨著溶液

7、pH值增加，銅的沉積速度率加快，但pH值也不能太高，否則副反應(yīng)加劇，造成鍍液不穩(wěn)定。一般情況下pH值的控制范圍為1213。（2）銅離子濃度化學(xué)鍍銅液的沉積速率，隨著鍍液中Cu2+離子的濃度增加而加快，在低濃度范圍內(nèi)幾乎是按正比例增加，但當(dāng)銅離子濃度增加到一濃度時(shí)，沉積速率增加變慢。雖然高濃度的Cu2+離子鍍液可以得到較快的沉積速率，但是銅離子濃度太高，副反應(yīng)加劇，造成鍍液不穩(wěn)定。（3）絡(luò)合劑鍍液中絡(luò)合劑的過(guò)量程度對(duì)鍍液的沉積速率影響較小。但是絡(luò)合劑的類(lèi)型對(duì)沉積速率有很大影響，表6列出了不同類(lèi)型的絡(luò)合劑對(duì)化學(xué)鍍銅液的混合電位和沉積電流的影響。 6不同類(lèi)型的絡(luò)合劑對(duì)沉積電流和混合電位的影響Cu2+

8、配位體混合電位（mV）沉積電流（A/cm2）酒石酸鉀鈉6100.75×103EDTA2Na6501.00×103NNNN四羥丙基乙胺四乙酸（Quadrol）6803.6×103苯基乙二胺四乙酸（CETA）6855.4×103（4）甲醛鍍液中甲醛35%（體積）的含量在8ml/L以下時(shí)，其還原電位隨甲醛的濃度增加而明顯增大，高于8ml/L時(shí)，甲醛的還原電位增加緩慢。在實(shí)際應(yīng)用中，甲醛的濃度范圍為1015ml/L。在此濃度范圍內(nèi)的甲醛含量變化對(duì)銅的沉積速率影響不大。 （5）添加劑為了改善銅層的特性和鍍液的穩(wěn)定性，可在化學(xué)鍍銅液中加入一定量的添加劑。加入添加劑后

9、，在多數(shù)情況下是使化學(xué)鍍銅液的沉積速率變低。添加劑的含量不能過(guò)高，加入過(guò)量的添加劑往往會(huì)使鍍銅反應(yīng)停止。（6）溫度提高鍍液溫度鍍銅速率增加，但隨著鍍液溫度上升，副反應(yīng)增加，使鍍液不穩(wěn)定。因此，對(duì)不同的化學(xué)鍍銅液，工作溫度都有一個(gè)極限值，超過(guò)工作溫度極限時(shí)，鍍液的穩(wěn)定性明顯變差，造成鍍液迅速分解。5 化學(xué)鍍銅溶液的自動(dòng)分析和自動(dòng)補(bǔ)加化學(xué)鍍銅過(guò)程中，鍍液的組分由于化學(xué)反應(yīng)的消耗，在不斷地變化，如果不及時(shí)補(bǔ)充消耗掉的部分，將會(huì)影響化學(xué)鍍銅層的質(zhì)量，而且，由于成分比例失調(diào)，會(huì)造成鍍液迅速分解。采用自動(dòng)分析和自動(dòng)補(bǔ)加的方法，控制化學(xué)鍍銅液的成分，可使鍍液始終處于最佳工作狀態(tài)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)就有專(zhuān)門(mén)的自動(dòng)分析補(bǔ)加裝置出售。這些裝置能自動(dòng)分析和補(bǔ)加化學(xué)鍍銅反應(yīng)過(guò)程中所消耗的銅離子、氫氧化鈉、甲醛等。采用自動(dòng)分析能明顯提高化學(xué)鍍銅質(zhì)量，提高溶液穩(wěn)定性，節(jié)約化工原料，減少污水排放和提高生產(chǎn)效率。 6 常見(jiàn)疵病及解決方法（1）化學(xué)鍍銅層與銅箔的結(jié)合力差a 銅箔表面粗化處理不夠；b 粗化后基體表面清洗不良；c 化學(xué)鍍銅層太脆。（2）金屬化孔壁的鍍銅層有針孔a 鉆孔質(zhì)量太差，由于鉆頭不鋒利，在鉆孔