沉铜工艺原理.docxVIP

化学镀铜(PTH)

Chapter1沉铜原理(Shipley)

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KMnO?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KMnO?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?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一丁乙酸),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6000m2/次。

②去钻污Desmearing:

反应原理：在碱性及高温条件下，KMnO?对溶胀的树脂起氧化作用。

4MnO?-+C+40H-→4MnO?2-+CO?+2H?O

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?-+2OH-→2MnO?2-+1/20?+H?0

4MnO?/+2H?O→4MnO?+30?+40H-

KMnO?的再生：要提高KMnO?工作液的使用效率，必须考虑将溶液中的MnO?2-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?2-在阳极表面发生的反应为MnO?2--

e→MnO?。使用450~550A的整流器，由于MnO?2-不断地氧化成MnO?一，因此工作液中不需大量添加KMnO?原料，它的少量添加是为了平衡工作液的带出损耗，因而大大降低了生产成本，使用较长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。

MLB214D为树脂蚀刻促进剂，可提高KMnO?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KMnO?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。反应为MnO?-+H?O?+H+→MnO?2-+H?O+0?

MLB216是浅黄色，不易燃，强酸性的水溶液，其PH值低于1.0。

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：S?0g2-+Cu→2S0?2-+Cu2+粗化度一般控制在0.8~~1.2um/min,粗化时间一般为2min。

微蚀速率(um/min)=失重(g)*11.2/(总面积dm2*处理时间min)

①蚀刻速度与溶液中Cu2+含量关系可用图表示：从图中可看出，当Cu2+含量大于7g/L,蚀刻速率保持恒定，新开缸的微蚀液，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