黑孔化直接电镀工艺技术
黑孔化直接电镀铜培训教材
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黑孔简介
黑孔制程其所起的作用与PTH相同，其是在钻孔壁上非以 黑孔制程其所起的作用与PTH相同，其是在钻孔壁上非以 传统化学铜，孔壁导体化，而是以沉积一层黑色的碳膜为 主，提供后续电镀制程能顺利进行。黑孔膜为非金属，导 电性不如化学铜，一般于后续电镀制程上，常先以预镀铜 为晶核基地(这程序称为种核，) 为晶核基地(这程序称为种核，)，加速电镀效率，并确保 孔铜的均匀。而种核所需时间，占整体电镀而言，是非常 少；以板厚 60 mil 为例，所需时间为5分钟左右，电流密 为例，所需时间为5 度一般为2ASD。黑孔的制程简单，操控容易，水平制作 度一般为2ASD。黑孔的制程简单，操控容易，水平制作 时，对于小孔或纵横比大的钻孔板，更是提供最佳的选择。 黑孔液主要是碳粉的悬浮液，因为不含重金属离子及甲醛 等有害物质，所以操作环境比化学铜优，且无致癌问题， 不含螯合物，于废水处理上，也较化学铜简易，污泥量也 少许多。
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设备维护与保养
日保养 1每天检查喷嘴是否堵塞,若有堵塞,清理疏通. 每天检查喷嘴是否堵塞,若有堵塞,清理疏通. 不可用利物剧烈捅喷嘴,先用气吹, 不可用利物剧烈捅喷嘴,先用气吹,无法吹出 时用细针小心将异物挑出。 2每班清洗吸水海棉滚轮;当有明显污渍时用 每班清洗吸水海棉滚轮; 清洁剂清洗，然后用DI水清洗干净。 清洁剂清洗，然后用DI水清洗干净。
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各流程详细说明
清洁/ 清洁/整孔 1 此槽液为微碱性溶液。主要功能为调整树脂与玻纤上的电性(将原有 此槽液为微碱性溶液。主要功能为调整树脂与玻纤上的电性( 的负电调节为带正电) 的负电调节为带正电)，以利黑孔带负电的碳胶体附着。 2 清洁/整孔剂为界面活性剂的一种，藉由界面活性剂的疏水基深入孔 清洁/ 壁，将污物带出，以达清洁之功效；其亲水基则是将树脂与玻纤调整 为带正电荷。 3 此药剂使用一段时间后，槽液会渐转为蓝色，这是因此种界面活性 剂会轻微咬铜所致。. 剂会轻微咬铜所致。. 4 此槽液的药剂选择相当重要，因为它将决定碳胶体的附着效力。 5因为此槽液为界面活性剂，故需注意水刀、水床、阻水滚轮，与水 盘的密合度，以降低因机械搅拌所产生的泡沫。因为泡沫的生成，将 会减损整孔功效与槽液的寿命。 6 因为玻纤束不易改变电性，故于清洁/整孔程序后，会再经一道整孔 因为玻纤束不易改变电性，故于清洁/ 处理，以确保孔壁的电性皆为正电荷。
黑孔技术介绍资料
黑孔耗材
名稱
化稱
廠商
用途
清潔整孔劑 15736 臺灣麥特 黑孔超音波槽用於清潔孔壁.
整孔劑
15737 臺灣麥特 黑孔線整孔槽用清潔孔壁,使之能更好的吸附黑炭.
黑孔建浴劑 TO222 臺灣麥特 黑孔槽用維持藥液當量濃度,PH值,保證槽液位.
黑孔補充劑 15741 臺灣麥特 黑孔槽用維持黑孔槽液固形物的含量.
H2SO4 % 分析值≧2.5
抗氧 化 15711 %
~
T0222 純水 15741 純水 15737 純水
15702 純水
~ 50%
H純2S水O4 15711
L X=(控制點－分析值)×950÷0.12×0.15
L X=(分析值－控制點)×950÷0.12 L X=(控制點－分析值)×950÷2.2×0.15 L X=(分析值－控制點)×950÷2.2 L X=(控制點－分析值)×350÷0.22×0.025
壓膜 D/F Lamination
單面板 Single Sided
CVL假貼合 CVL Pre-Tack
CVL壓合 CVL Lamination
沖孔 Hole Punching
沖型 Blanking
印刷 Printing
錫鉛電鍍/噴錫 Sn/Pb Plating or HAL
圖中紅圈標示處為黑孔鍍銅在整個產品流程中的位置, 本工站只生產雙面板
名 稱:龍門式電鍍銅線
型 號:CP-004
在業界龍門垂掛式電鍍銅技 術以經是比較成熟了,它是PCB 層間互連(Interconnection)中最重 要的制程.制程簡單,室溫操作 (21℃-26℃)的酸性硫酸銅制程, 配方較簡單,即“銅金屬18g/L+ 硫酸180ml/L”.
高分子导电膜孔化直接电镀新型工艺
高分子导电膜孔化技术取代 PCB/FPC制程中的传统PTH 和Panel Plating 等工序的直 接进行Pattern plating的工艺
高分子导电膜孔化流程图如下:
钻孔 去毛刺 高分子单体 聚合吸附 清洁整平 两道水洗 微蚀 两道水洗 两道水洗 氧化 两道水洗
烘干
铜面磨刷
图形印刷
Hale Waihona Puke 酸浸两道水洗电镀纯锡
酸浸
两道水洗
图形电镀
经过清洁整平剂和高锰酸钾氧化反应在孔壁樹脂的表面和銅表 面上均勻地吸附形成厚度約1μm 的二氧化錳吸附層與導電聚合物 單體吡咯反應被還原成二價錳離子，而吡咯單體被氧化並聚合在一 起形成單鍵和雙鍵交替存在的聚合物。正是由於單雙鍵交替存在， 可以通過共振作用使電子在聚合物中自由移動而形成緻密光滑的有 机高分子聚吡咯導電黑膜，从而为直接图形电镀铜提供导电层：
热冲击测试(288degC/10sec):
通过有机高分子聚合催化反应形成 黑色导电膜直接进行图形电镀铜处 理的导通孔纵切面SEM图如下:
长期可靠性:热循环和热冲击测试
通过敝司CSM-3200铜光剂和有机高分子导电膜 CSM-2400已经被一些OEM所认可并且通过了 PCB/FPC的电镀行业热循环和热冲击测试，测试内 容如下:
长期可靠性:客户测试结果
黑孔技术介绍资料
水平黑孔 線的滾輪
水洗槽
籃色
為下
噴管,
使液
超波振蕩板
面涌
動,起
到清
潔孔
壁之
效果.
超音波清潔槽
通過超音 波振蕩更 好的清潔 孔壁
2.2 整孔原理
是一種微鹼性水溶液，其Ph值約為10.7~11.2，並含 有微弱的複合劑。主要功能是在對玻璃纖維和樹脂表面 上原有的負電荷，漁以調整成正電性，然後可促進Black Hole帶負電微粒的吸附.如下圖所示
(烘干段)
中檢
三組風刀:前面一把吹干風 刀,后兩烘干
黑孔槽
2.5微蝕原理
因為 Black Hole微粒不只會沉積在孔壁上，而且也 會沉積在銅層表面上及內層銅環側面上。這些附有黑碳 層的銅面，必須要除盡碳膜露出底銅才能增加與孔壁電 鍍銅的附著力，並使得影像轉移的乾膜附著力增強。此 微蝕以過硫酸訥水溶液(配置濃度250g/l~300g/l)為主，其 中可加入一些有機酸做為安定劑，且預先慘入約3g/l的銅 量。此液的主要功能是將銅面上的黑碳層，以蝕銅方式 將之連根拔除，其蝕刻深度控制在35μ”~45μ”之間，即可 完成此種使命。此微蝕步驟是一種穿透碳層蝕入銅面的 反應機構，換句話說微蝕劑本身和黑碳層之間不會有任 何化學反應，旦因黑碳層較薄，藥水可穿過碳層的孔隙 到達銅面，而把黑碳微薄片層由裡向外整個剝離掉，剝 離後黑碳殘渣會懸浮在溶液中，故而必須使用過濾設備 將廢渣過濾掉。此動作必須要做得徹底，避免為後續電 鍍銅面出現”砂粒狀”的鍍層。另外在玻璃纖維及樹脂 表面的黑碳層，因底部無銅故將會繼續保留住。
Conditioning
Black material is absorped on the P.W.B s其電流是由導體體向黑 膜表面逐漸延伸。對孔體而言，是由孔口兩端向孔中央慢 慢伸長進去的。對於六層以上的深孔。其鍍不滿與出現楔 口的機會自然比化學銅高很多，其他DP也有相同的煩惱。 因而凡採用各種直接電鍍代替化學銅進行”孔壁金屬化” 時，千萬要注意內層黑孔能否耐得住鍍銅中硫酸的攻擊。
电镀工艺技术讲解
电镀工艺技术讲解电镀工艺技术是一种将金属镀层覆盖到物体表面的技术，通过这种技术可以增加物体的耐腐蚀性、外观美观度和机械强度。
电镀工艺技术具体包括前处理、电解液配方、电镀设备和电镀操作。
下面将对这些内容进行详细的讲解。
首先，前处理是电镀工艺技术中必不可少的一步，它主要用于去除物体表面的杂质、油污和氧化膜，以确保电镀层与基材之间的紧密结合。
常见的前处理方法包括去污、除锈、酸洗和电解抛光。
其中，去污是将物体浸入去污剂中，通过化学反应除去表面的污垢；除锈是通过化学反应将铁锈转化为易溶的化合物，然后再用去污剂去除；酸洗则是将物体浸泡在酸性溶液中，去除表面的氧化膜；电解抛光则是将物体作为阳极，通过直流电进行电解，使表面得到抛光。
其次，电解液配方也是电镀工艺技术中的重要环节。
不同的金属需要不同的电解液配方，以确保镀层的质量和性能。
常见的电解液包括硫酸铜、硫酸镍和硫酸锌等。
在电解液配方中，除了金属离子外，还需要添加缓冲剂、氨水、硫酸等化学物质，以调节电解液的pH值、稳定电流和镀层的形貌。
然后，电镀设备是电镀工艺技术中的关键设备，它主要包括电镀槽、电流源和搅拌装置。
电镀槽是储存电解液和容器的主要部分，它通常由耐腐蚀材料如聚丙烯或玻璃制成，以防止电解液对设备的损坏。
电流源是提供电流的设备，常见的电流源包括直流电源和交流电源，根据金属镀层的要求选择合适的电流源。
搅拌装置主要用于搅拌电解液，以保证电解液中的金属离子均匀分布，从而得到均匀的镀层。
最后，电镀操作是电镀工艺技术中必不可少的环节，它包括预镀处理、电流密度调节和镀层质量检验等步骤。
预镀处理是将物体浸入电解液中，通过控制电流密度和时间来形成均匀的金属镀层。
电流密度调节是根据不同的金属镀层要求来调节电流密度，以达到所需的镀层厚度和均匀性。
镀层质量检验是通过目视检查、电化学实验和物理性能测试等方法，对镀层的外观、结构和性能进行检验。
综上所述，电镀工艺技术是一种将金属镀层覆盖到物体表面的技术，其核心内容包括前处理、电解液配方、电镀设备和电镀操作。
黑孔流程简介
1〃流程简介：放料清洗超音波清洁黑孔1 整孔黑孔2微蚀抗氧化吹干出料下料流程：黑孔线根据当日生产排配进行作业。
转料流程：将填写完整的生产流程单随黑孔后铜箔转入下一流程（镀铜）。
2〃流程原理：由于黑孔对生产条件要求严格（如槽液，温度等），对周边环境无太多要求。
室温：室内正常温度槽液温度：由加热器，冰水机控制。
槽液浓度：由商建议浓度，分析室每日分析。
各压力表范围：参照条件设定表规定。
黑孔/镀铜工序原理说明2.1超音波清洁原理是一种微碱性水溶液，其Ph值约为10.7-11.2，并含有微弱的复合剂。
主要功能是在清洁铜面，并除掉钻孔孔壁的残屑、清洁孔壁，以配合后站整孔剂处理的进行。
2.2整孔原理是一种微碱性水溶液，其Ph值约为10.7-11.2，并含有微弱的复合剂。
主要功能是在对玻璃纤维和树脂表面上原有的负电荷，予以调整成正电性，然后可促进Black Hole带负电微粒的吸附。
Carbon Black Colloids黑孔制程也必须先将孔壁调整为正性，然后带负电的黑碳粒子能被吸附于孔壁。
2.3黑孔原理微碱性水溶液Ph值约为10.5-10.8左右，粘度和水接近。
碳之固态成份含量约1.35％，主要功能是在孔壁上沉积一层黑碳皮膜，以写成导电功能，使续电镀铜能顺利进行。
本流程有两道黑孔，清洁，整孔后各有一道，目的为了更好的将黑孔附着在基材孔壁上。
注：黑碳孔的导电度不是很强，其电流是由导体向黑膜表面逐渐延伸。
对孔体而言，是由孔口两端向孔中央慢慢伸长进去。
对于六层以上的深孔。
其镀不满与出现楔口的机会自然比化学铜高很多，其它DP也有相同的烦恼。
因而凡采用各种直接电镀代替化学铜进行“孔壁金属化”时，千万要注意内层黑孔能否耐得住镀铜中硫酸的攻击。
2.4烘干原理主要功能是将孔壁及铜面上已均布之黑碳层加以烘干，此处需特别注意温度（温度为65o C左右），否则若孔内水份未完全干燥时（尤其是小孔或深孔内部，厂内暂无此基材），则其布碳层很容易被后处理制程的微蚀段所喷洗冲掉。
直接电镀技术
直接电镀技术出现和发展进入80年代后，欧美国家对环保制订了更加严格的要求，特别是对有毒害的甲醛以及难处理的螯合剂的排放。
迫使大多数溶液供应商寻找代替传统化学镀铜实现孔金属化的新方法。
直接电镀技术及其产品经过较长时间的试用，取得PCB生产厂家的认可，是在90年代中期。
作为代替化学镀铜的直接电镀技术必须满足以下条件：（1）在非导体包括环氧玻璃布、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等孔壁基材上，通过特殊处理形成一层导电层，以实现金属电镀。
同时还必须保证镀层与基体具有良好的结合力。
（2）形成导电层所用的化学药水对环境污染小，易于进行“三废”处理，不会再造成严重污染。
（3）形成导电层的工艺流程越短越好，而且要求操作范围应较宽，便于操作与维护。
（4）能适应各种印制板的制作。
如高板厚/孔径比的印制板，盲孔印制板，特殊基材的印制板等。
目前世界上直接电镀技术的材料来分类可以归纳为三大类型：第一类是以胶体钯工艺在非导体表面产生Pd导电金属薄层的技术，第二类是以导电高分子材料为导电层的所谓MnO2接枝技术；第三类是以碳或石墨悬浮液涂布薄膜为基础的直接电镀技术。
激光诱导播晶种A.G.Schrott等将聚酰亚胺浸入含有Pd2+的酸液中使用波长为248～308nm的激光二聚体照射,于是在聚酰亚胺表面种上钯粒子然后直接进行化学镀溅射法溅射法是一种物理方法用两块金属板分别作为阳极和阴极阴极为蒸发用的材料。
在两极间充入氩气,并施加电压。
由于两电极间的辉光放电形成Ar离子,在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积。
经过溅射的塑料可直接进行浸镀、化学镀或电镀。
黑孔化工艺技术
黑孔化工艺技术一、概述黑孔化直接电镀的出现对传统的PTH是个挑战，它最大特点就是替代传统的沉铜工艺，利用物理作用形成的导电膜、碳膜就可以直接转入电镀。
从效率观点分析，由于其构成的工艺程序简化，减少了控制因素，与传统PTH制造程序相比较，使用药品数量减少，生产周期大大缩短，因此生产效率大幅提高，同时污水处理费用减少，使印制电路板制造的总成本降低。
二、黑孔化直接电镀的特点1.黑孔化液不含有传统的化学镀铜成分，取消甲醛和危害生态环境的化学物质如EDTA、NTA、EDTP等在配方中使用，属于环保型产品。
2.工艺流程简化，代替了极薄而难以控制的中间层（化学镀铜层），从而改善电镀铜的附着力，提高了PCB的可靠性。
3.溶液的分析、维护和管理使用程序大幅度简化。
4.与传统的PTH相比，药品简单、数量减少，生产周期短，废物处理费用减少，从而降低了生产的总成本。
5.提供了一种新的流程，选择性直接电镀。
三、黑孔化直接电镀技术3.1 黑孔化原理它是将精细的石墨或碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀。
它的关键技术就是黑孔溶液成分的构成。
首先将精细的石墨或碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，利用溶液内的表面活性剂使溶液均匀的石墨或碳黑悬浮液保持稳定，并还拥有良好的润湿性能，使石墨或碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。
3.2 构成成分黑孔化溶液主要有精细的石墨或碳黑粉（颗粒直径为0.2-3μm）、液体分散介质即去离子水和表面活性剂等组成。
3.3 各种成分的作用（1）石墨或碳黑粉：它是构成黑孔化溶液的主要部分，起到导电作用。
（2）液体分散介质：是用于分散石墨或碳黑粉形成均匀的悬浮液体。
（3）表面活性剂：主要作用是增进石墨或碳黑悬浮液的稳定性和润湿性能。
（4）工艺条件：PH值：10-12，温度：室温。
（5）最佳处理面积：300-600㎡/克。
3.4 黑孔化溶液的成分的选择与调整（1）使用的表面活性剂时，无论是阳离子、阴离子和非离子表面活性剂均可使用，但必须是可溶的、稳定的和能与其他成分形成均匀的悬浮液体。
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黑孔化直接电镀工艺技术(一)
一、概述
黑孔化直接电镀的出现对传统的PTH是个挑战，它最大特点就是替代传统的化学镀铜工艺，利用物理作用形成的导电膜就可以直接转入电镀。
从效率观点分析，由于其构成的工艺程序简化，减少了控制因素，与传统PTH制造程序相比较，使用药品数量减少，生产周期大大缩短，因此生产效率大幅度提高，同时污水处理费用减少，使印制电路板制造的总成本降低。
二、黑孔化直接电镀的特点
??1.黑孔化液不含有传统的化学镀铜成分，取消甲醛和危害生态环境的化学物质如EDTA、NTA、
EDTP等在配方中使用，属于环保型产品。
??2.工艺流程简化，黑孔化制程只需12分钟，代替了极薄而难以控制的中间层（化学镀铜层），从而改善电镀铜的附着力，提高了PCB/FPC孔金属化的可靠性。
??3.溶液的分析、维护和管理使用程序大幅度简化。
??4.与传统的PTH相比，操作便捷，生产周期短，废物处理费用减少，从而降低了生产的总成本。
??5.提供了一种新的工艺流程——选择性直接电镀。
三、黑孔化直接电镀技术
3.1黑孔化原理
??它是将精细的石墨和碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀。
它的关键技术就是黑孔溶液成分的构成。
首先将精细的石墨和碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，利用溶液内的表面活性剂使溶液中均匀分布的石墨和碳黑颗粒保持稳定，同时具有良好的润湿性能，使石墨和碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。
3.2构成成分
黑孔化溶液主要有精细的石墨和碳黑粉（颗粒直径为0.2-0.3μm）、液体分散介质即去离子水和表面
活性剂等组成。
3.3各种成分的作用
??（1）石墨和碳黑粉：它是构成黑孔化溶液的主要部分，起到导电作用。
??（2）液体分散介质：是用于分散石墨和碳黑粉的高纯度去离子水。
??（3）表面活性剂：主要作用是增进石墨和碳黑悬浮液的稳定性和润湿性能。
??（4）工艺条件：PH值：9.5—10.5，使用温度：25-32度。
??（5）最佳处理面积：300-600c㎡/克。
3.4黑孔化溶液的成分的选择与调整
??（1）使用的表面活性剂，无论是阳离子、阴离子和非离子表面活性剂均可使用，但必须是可溶的、
稳定的和能与其他成分形成均匀的液体。
??（2）为提高黑孔化液的稳定性，最好采用氢氧化钾或试剂氨水调节溶液的PH值。
??（3）用去离子水作为黑孔化溶液的分散介质。
3.5黑孔化工艺流程和工艺说明
?（1）清洁整孔处理?????水清洗?????黑孔化处理????干燥????微蚀处理水清洗?????电镀铜
?（2）工艺说明
?清洁整孔处理：黑孔化溶液内石墨和碳黑带有负电荷，和钻孔后的孔壁树脂表面所带负电荷相排斥，不能静电吸附，直接影响石墨碳黑的吸附效果。
通过调整剂所带正电荷的调节，可以中和树脂表面所带的负电荷甚至还能赋予孔壁树脂正电荷，以便于吸附石墨和碳黑。
?
?水清洗：清洗孔内和表面多余的残留液。
?
?黑孔化处理：通过物理吸附作用，使孔壁基材的表面吸附一层均匀细致的石墨碳黑导电层。
?
?水清洗：清洗孔内和表面多余的残留液。
?
?干燥：为除去吸附层所含水分，可采用短时间高温和长时间的低温处理，以增进石墨碳黑与孔壁基
材表面之间的附着力。
?
?微蚀处理：首先用碱金属硼盐溶液处理，使石墨和碳黑层呈现微溶胀、，生成微孔通道。
这是因为在黑孔化过程中，石墨碳黑不仅被吸附在孔壁上，而且也吸附在内层铜环及基板的表面铜层上，为确保电镀铜与基体铜有良好的结合，必须将铜上的石墨碳黑除去。
为此只有石墨和碳黑层生成微孔通道，才能被蚀刻液除去。
因蚀刻液通过石墨和碳黑层生成的微孔通道浸蚀到铜层，并使铜面微蚀掉1-2μm左右，使铜上的石墨碳黑因无立足之处而被除掉，而孔壁非导体基材上的石墨和碳黑保持
原来的状态，为直接电镀提供良好的导电层。
?
?检查：用检孔镜或体视显微镜检查孔内表面涂覆是否完整、均匀。
?
?电镀铜：带电入槽，并采用冲击电流，确保导电镀层全部被覆盖。
?
最近美诺电化有限公司推出印制电路板黑孔化工艺新方法，见表1所示：???????????????????????????????????表1???????????挠性板(多层)直接电镀工艺规范。