化学镀铜(沉铜)技术共34页文档
电镀沉铜工艺文档集
电镀沉铜工艺文档集【电镀沉铜工艺文档集】一、电镀沉铜工艺的历史1.1 起源与早期发展其实啊，电镀沉铜工艺可不是近几年才出现的新玩意儿。
它的历史可以追溯到很久以前。
早在 19 世纪中叶，人们就开始探索电镀技术，而电镀沉铜就是其中的一个重要分支。
那时候，科学家们发现通过电流的作用，可以在物体表面沉积上一层金属。
这一发现就像是打开了一扇通往神奇世界的大门。
比如说，当时为了给一些金属制品增加美观和防锈的功能，就尝试着用电镀沉铜的方法在其表面镀上一层铜。
1.2 逐渐成熟与广泛应用随着时间的推移，电镀沉铜工艺不断改进和完善。
在 20 世纪，它开始在工业生产中得到广泛的应用。
说白了就是，从简单的小零件到复杂的大型设备，都能看到电镀沉铜的身影。
比如汽车制造中，一些零部件为了增强导电性和耐腐蚀性，就会采用电镀沉铜工艺。
二、电镀沉铜的制作过程2.1 前期准备工作在进行电镀沉铜之前，得先把要处理的物件表面清理干净，这就好比我们要给房子刷漆，得先把墙面上的灰尘、杂物清理掉一样。
一般会用到化学溶剂或者机械打磨的方法，让物件表面变得干净、平整。
2.2 具体电镀操作接下来就是关键的电镀环节啦。
把要镀铜的物件放到含有铜离子的电镀液中，然后通上电流。
电流就像个神奇的搬运工，把铜离子搬到物件表面，逐渐形成一层均匀的铜镀层。
打个比方，这就像是一群小朋友排队领糖果，电流指挥着铜离子一个个有序地“站”到物件表面。
2.3 后期处理镀完铜可不算完，还得进行后期处理。
比如清洗、烘干，确保镀层的质量和稳定性。
三、电镀沉铜工艺的特点3.1 镀层均匀细致电镀沉铜得到的镀层那叫一个均匀细致，就像给物件穿上了一层贴身的丝绸衣服，没有一点褶皱和瑕疵。
这使得物件的表面质量大大提高，不管是外观还是性能都更上一层楼。
3.2 良好的导电性和导热性因为铜本身就有不错的导电性和导热性，通过电镀沉铜工艺得到的镀层也继承了这些优点。
比如说在电子设备中，镀了铜的线路板能够更高效地传输电流和热量，保证设备的正常运行。
化学镀铜(沉铜)技术
一流企业 2012-8-13 科学管理 卓越品质 满意服务
SHEN ZHEN SUN&LYNN CIRCUITS CO.,LTD.
11
• 螯合离子钯活化的方法分两步进行，首先是活化处理，然后是 •
•
还原处理。 活化剂的主要成分是PdCl2和螯合剂在碱性条件下产生溶于水的 钯离子络合物。这些螯合剂可以用柠檬酸，对羟基苯甲酸。这 样所形成的钯离子络合物溶于PH>10.5的碱溶液，活化处理后， 在水洗时由于PH突降，鳌合钯离子沉积在板面上以及印制板的 孔内壁。由于钯离子和络合剂之间是强的配位键化合，使Pd2+ 离子的氧化电位降低，钯和铜之间的置换反应不能进行。 但是用常规的Sn2+不能将鳌合物的Pd2+离子，必须用强的还 原剂将钯离子还原成有催化性的金属钯。最常用的还原剂是硼 氢化物如甲基硼烷(CH3BH3),硼氢化钾(KBH3)，为了减缓硼氢 化物的自然分解，一般在溶液中加入一定比例的硼酸。螯合离 子钯的最大优点活化剂溶液只要PH值高于10。5就不会产生沉 淀，PH值最佳范围为10.5-10.7之间，如果PH值过高，活化处 理后水冲洗时所产生的沉泻物会减少，影响活化效果。还原剂 硼氢化合物，在置过程中会产生自然分解，使还原能力变差， 而影响活化效果，因此应每天分析还原剂的效浓度。
一流企业 2012-8-13 科学管理 卓越品质 满意服务
SHEN ZHEN SUN&LYNN CIRCUITS CO.,LTD.
5
• 第二种干法处理： • 该法是用等离子蚀刻的方法在真空筒内去除环氧
玷污，由于此方法生产效率低，只是在特殊情况 下才使用，例如制造聚酰亚胺与环氧玻璃复合的 多层板，用等离子去除钻孔孔壁上的树脂玷污。 2）孔壁的调整处理： 用H2SO4/HF进行凹蚀处理后，使用常规的清洗剂 处理，然后进行化学镀铜，在孔壁上会产生大量 的黑色斑点，剖孔检查这些黑点是玻璃纤维交叉 中间环氧树脂表面部位没有.
化学沉铜工艺知识讲解
三、工艺流程简介- Plasma
2.1.2 去钻污（针对特殊板材）
去钻污主要针对的是Desmear难以去除的板材类型，包括含碳氢化合物板材、 H-Tg板材等。
2.1.3 电镀夹膜的处理
从图可以清晰的看 出，等离子处理后 的板材可以做出三 面包夹的效果，更 好的增强了可靠性。
2.1.4 去除激光钻孔后的碳膜
反应式：
工艺参数控制:
三、工艺流程简介-沉铜工艺
4.3.7 沉铜（253系列）药水简介 作用： 为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面沉上一层铜，为后续的电镀加厚铜提 供导电性。
分类（按沉积厚度）： . 薄 铜：10 ~ 20u“ (0.25 ~ 0.5um) （我司采用） 中速铜：40 ~ 60u " (1 ~ 1.5um) 厚化铜：80 ~ 100u "(2 ~ 2.5um)
三、工艺流程简介-沉铜工艺
2）副反应： 加有甲醛的化学镀铜液，不管使用与否，都会产生以下两个副反应： a)产生Cu2O，进而会形成铜颗粒。 1
2
要抑制反应2的产生，避免产生铜颗粒，就需要不断在沉铜溶液中通入氧气 （鼓气）
b）甲醛和NaOH之间的化学反应，称为康尼查罗反应。
化学铜溶液中一旦加入甲醛，上述反应即开始了。不管是属于使用状态还是 静置状态，都会一直在反应。所以化学铜溶液停止后重新启用时，需重新调整PH 值，补加甲醛。
优势：能蚀刻环氧树脂表面使其 产生细小凹凸不平呈蜂窝状的小 坑，提高孔壁铜的结合力。
行业普及
三、工艺流程简介-Desmear
3.3.1 MLB 膨松剂 211 使孔壁上的胶渣得以软化，膨松并渗入树脂聚合后之交联处，从而降低其键结
的能量，使易于进行树脂的溶解。
沉铜
沉铜工艺/ 化学沉铜一．沉铜的目的与作用：在已钻孔的不导电的孔壁基材上，用化学的方法沉积上一层薄薄的化学铜，以作为后面电镀铜的基底；二．工艺流程：碱性除油→二或三级逆流漂洗→粗化（微蚀）→二级逆流漂洗→预浸→活化→二级逆流漂洗→解胶→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸三．流程说明：（一）碱性除油①作用与目的：除去板面油污，指印，氧化物，孔内粉尘；对孔壁基材进行极性调整（使孔壁由负电荷调整为正电荷）便于后工序中胶体钯的吸附；②多为碱性除油体系，也有酸性体系，但酸性除油体系较碱性除油体系不管除油效果，仍是电荷调整效果都差，表现在出产上即沉铜背光效果差，孔壁结协力差，板面除油不净，轻易产生脱皮起泡现象。
③碱性体系除油与酸性除油比拟：操纵温度较高，清洗较难题；因此在使用碱性除油体系时，对除油后清洗要求较严④除油调整的好坏直接影响到沉铜背光效果；（二）微蚀：①作用与目的：除去板面的氧化物，粗化板面，保证后续沉铜层与基材底铜之间良好的结协力；新天生的铜面具有很强的活性，可以很好吸附胶体钯；②粗化剂：目前市场上用的粗化剂主要用两大类：硫酸双氧水体系和过硫酸体系，硫酸双氧水体系长处：溶铜量大，（可达50g/L），水洗性好，污水处理较轻易，本钱较低，可回收，缺点：板面粗化不平均，槽液不乱性差，双氧水易分解，空气污染较重过硫酸盐包括过硫酸钠和过硫酸铵，过硫酸铵较过硫酸钠贵，水洗性稍差，污水处理较难，与硫酸双氧水体系比拟，过硫酸盐有如下长处：槽液不乱性较好，板面粗化平均，缺点：溶铜量较小（25g/L）过硫酸盐体系中硫酸铜易结晶析出，水洗性稍差，本钱较高；③另外有杜邦新型微蚀剂单过硫酸氢钾，使用时，槽液不乱性好，板面粗化平均，粗化速率不乱，不受铜含量的影响，操纵简朴，相宜于细线条，小间距，高频板等（三）预浸/活化：⑤预浸目的与作用：主要是保护钯槽免受前处理槽液的污染，延长钯槽的使用寿命，主要成分除氯化钯外与钯槽成份一致，可有效润湿孔壁，便于后续活化液及时进入孔内活化使之进行足够有效的活化；⑥预浸液比重一般维持在18波美度左右，这样钯槽就可维持在正常的比重20波美度以上；⑦活化的目的与作用：经前处理碱性除油极性调整后，带正电的孔壁可有效吸附足够带有负电荷的胶体钯颗粒，以保证后续沉铜的平均性，连续性和致密性；因此除油与活化对后续沉铜的质量起着十分重要的作用，⑧出产中应特别留意活化的效果，主要是保证足够的时间，浓度（或强度）⑨活化液中的氯化钯以胶体形式存在，这种带负电的胶体颗粒决定了钯槽维护的一些要点：保证足足数目的亚锡离子和氯离子以防止胶体钯解胶，（以及维持足够的比重，一般在18波美度以上）足量的酸度（适量的盐酸）防止亚锡天生沉淀，温度不宜太高，否则胶体钯会发生沉淀，室温或35度以下；（四）解胶：⑩作用与目的：可有效除去胶体钯颗粒外面包抄的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来，以直接有效催化启动化学沉铜反应，? 原理：由于锡是两性元素，它的盐既溶于酸又溶于碱，因此酸碱都可做解胶剂，但是碱对水质较为敏感，易产生沉淀或悬浮物，极易造成沉铜孔破；盐酸和硫酸是强酸，不仅不利与作多层板，由于强酸会攻击内层黑氧化层，而且轻易造成解胶过度，将胶体钯颗粒从孔壁板面上解离下来；一般多使用氟硼酸做主要的解胶剂，因其酸性较弱，一般不造成解胶过度，且实验证实使用氟硼酸做解胶剂时，沉铜层的结协力和背光效果，致密性都有显著进步；（五）沉铜? 作用与目的：通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，新天生的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行。
沉铜
化学镀铜（PTH）Chapter 1 沉铜原理(Shipley)一概述化学镀铜：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KMnO4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KMnO4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KMnO4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—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，KMnO4对溶胀的树脂起氧化作用。
化学沉铜工艺知识讲解
三、工艺流程简介-Desmear
再生电极：
结构截面示意图
电解再生器外观图
再生原理
第 13 页
三、工艺流程简介-Desmear
3.3.3 MLB 中和剂216（酸性强还原剂）
作用： 能将残存在板面或孔壁死角处的二氧化锰或高锰酸盐中和除去；
第 14 页
三、工艺流程简介-沉铜工艺
4. 沉铜工艺 4.2 设备要求 4.1 流程
Before PTH
After PTH
After Plating
第 3 页
二、工艺流程
plamsa 磨板
等离子处理 Deburr 去毛刺
特殊板材的除胶渣、表面活化. 去除孔口披风、清洗孔内粉尘 使孔壁上的胶渣软化、膨松. 溶解孔壁少量树脂及粘附孔壁内的胶渣。 将除胶渣后残留的高锰酸钾盐除去. 除掉铜表面轻微的手印、油渍、氧化等 使孔壁呈正电荷后，提高孔壁对钯的吸附 粗化铜箔表面,增强铜面与孔化之间的结合 防止板子带杂质、水分进入昂贵的活化槽 使胶体钯微粒均匀吸附到板面和孔壁上 剥去胶体钯微粒外层的Sn+4外壳,露出 钯核, 形成孔化时的反应中心 。
3.3.1 MLB 膨松剂 211
使孔壁上的胶渣得以软化，膨松并渗入树脂聚合后之交联处，从而降低其键结 的能量，使易于进行树脂的溶解。
第 11 页
三、工艺流程简介-Desmear
3.3.2 MLB 除钻污剂 214（主要成分高锰酸钾+液碱）
作用：
高锰酸钾具有强氧化性，在高温及强碱的条件下，与树脂发生化学反 应使其分解溶去。
放大镜
光 源
第 28 页
第 24 页
（我司采用）
三、工艺流程简介-沉铜工艺
(完整版)印制电路板化学沉铜
印制电路板化学沉铜化学铜被广泛应用于有通孔的印制线路板的生产加工中，其主要目的在于通过一系列化学处理方法在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度,一般情况下是1mil(25.4um)或者更厚一些,有时甚至直接通过化学方法来沉积到整个线路铜厚度的。
化学铜工艺是通过一系列必需的步骤而最终完成化学铜的沉积，这其中每一个步骤对整个工艺流程来讲都是很重要。
本章节的目的并不是详述线路线路板的制作过程，而是特别强调指出线路板生产制作中有关化学铜沉积方面的一些要点.至于对那些想要了解线路板生产加工的读者,建议参阅其它文章包括本章后的所列举一部分的参考书目。
镀通孔（金属化孔）的概念至少包涵以下两种含义之一或二者兼有：1．形成元件导体线路的一部分；2．形成层间互连线路或印制线路；一般的一块线路板是在一片非导体的复合基材（环氧树脂—玻璃纤维布基材，酚醛纸基板,聚酯玻纤板等）上通过蚀刻（在覆铜箔的基材上）或化学镀电镀（在覆铜箔基材或物铜箔基材上）的方法生产加工而成的。
PI聚亚酰胺树脂基材：用于柔性板(FPC）制作，适合于高温要求;酚醛纸基板：可以冲压加工,NEMA级，常见如:FR-2，XXX-PC；环氧纸基板:较酚醛纸板机械性能更好，NEMA级,常见如：CEM—1，FR—3；环氧树脂玻纤板：内以玻璃纤维布作增强材料，具有极佳的机械性能，NEMA级，常见如：FR—4，FR—5，G-10,G-11;无纺玻纤聚酯基板：适合于某些特殊用途，NEMA级，常见如：FR—6;化学铜/沉铜非导电基材上的孔在完成金属化后可以达到层间互连或装配中更好的焊锡性或二者兼而有之.非导电基材的内部可能会有内层线路—--在非导电基材层压（压合）前已经蚀刻出线路，这种过程加工的板子又称多层板(MLB）.在多层板中，金属化孔不仅起着连接两个外层线路的作用，同时也起着内层间互联的作用，加入设计成穿过非导电基材的孔的话（当时尚无埋盲孔的概念）。
化学沉铜工艺知识讲解
由于工作液中存在MnO2 ,将严重影响槽液的寿命，并影响除胶渣的质量，故 必须抑制其浓度，一般控制在低于25g/L的浓度工作。
维持低浓度锰酸根最有效的办法是氧化再生成有用的高锰酸根离子。
三、工艺流程简介-Desmear
再生电极：
结构截面示意图
电解再生器外观图
再生原理
三、工艺流程简介-Desmear
4.3 各药水槽功能简介 4.3.3 微蚀剂（过硫酸纳系列）
作用：除去板子铜面上的氧化物及其它杂质。粗化铜表面，增强铜面与电解铜的齿 结能力
微蚀前
微蚀后
反应式： Cu+ S2O82- Cu2+ + 2SO42-
微蚀后铜面状况
三、工艺流程简介-沉铜工艺
微蚀中可能出现的问题： 微蚀不足：微蚀不足将导致基铜与铜镀层附着力不良. 微蚀过度：微蚀过度将导致在通孔出现反常形状(见图点A和点B).这种情况将导致化 学铜的额外沉积并出现角裂（负凹蚀）。 槽液污染 ：氯化物和有机物残渣的带入会降低蚀铜量.清洁--调整剂后需保证良好的
二、工艺流程
plamsa
等离子处理
磨板
Desmear 除胶渣
Deburr 去毛刺
MLB 211膨松 Promoter 214除胶渣 Neutralizer 216 中和 Conditioner1175除油