印制电路板化学沉铜详解3

如何保证活化液污染的最小化：
一般情况保证活化时间在4-6分钟即可；
定期的更换预浸液；
避免工件提出槽液后再重新浸入槽液；
活化后的水洗
应该避免太长水洗时间；
充分的清洗水流量；
避免空气搅拌或尽量使用很小的空气搅拌；
清洗水水质要好；
太长的水洗时间会造成活化剂的缓慢破坏，导致活性的降低；同时也会导致表面铜的氧化。
温度也是微蚀液的一个重要参数。温度太低，微蚀不足甚至铜面依然光亮；温度太高，槽液失控分解报废，板件孔口露基材，多层板内层铜箔的反回蚀等；多层板的内层铜箔会因为微蚀过度造成回缩，这种现象称为反回蚀，这样会降低无电铜和内层铜箔之间的结合面积及结合力(因为反回蚀后的部分树脂表面没有经过除油调整而会造成此处的沉铜的连续和沉积性问题，影响板子的连接可靠性信赖度等问题)这是我们不希望看到的。无电铜和基材铜箔之间的结合力不良一般都是由于微蚀不足和表面清洁度问题造成的。沉铜后的结合力的拉力试验可以每天一到两次作为沉铜质量控制的手段之一，可以帮助我们及时地发现问题，但是很多工厂只是在问题发生后才去做此检验，这样拉力试验只是作为人们对担心的问题的验证方法而已!
因为活化剂是一层介于化铜层和基材铜箔或非导电基材上的物质，它可有效的增强铜-铜之间的结合力和化学铜与非导电基材之间的结合力。一般情况下，活化液的活化强度不宜太高，避免在活化槽处理时间过长，活化液中钯含量一般是微量的，但是作用效果却很明显！
活化不良，结果可能会造成铜-铜之间的结合力变差，当然钯的消耗和由此产生的成本也会很高！
采用过硫酸盐体系微蚀剂，微蚀槽一般使用1-3%的稀硫酸溶液来除去微蚀残留物并伴有一个良好的水洗槽。因为无电铜生产线主要是酸性槽液，需要特别注意重金属离子对槽液的污染，这可能会影响化铜的结合力。
活化前处理液/预浸液/预活化液
除去表面氧化物，减少铜离子对活化液的污染；
避免其他粒子的带入和对活化槽液PH值的冲击；
印制电路板化学沉铜详解（三）
3．为后续活化剂的吸附提供一个良好的锚点，使后续的活化胶体钯可以很好的吸附在基材铜的表面；
4．后续的无电铜层可以通过粗化良好的表面与基材铜紧密地结合在一起；
5.其实此处的微蚀还有一个作用：除去板面铜箔上和内层铜箔面上的吸附的作为调整剂的表面活性剂分子，因为在基材铜和化学铜之间存在有机分子层会影响二者之间的结合力）
拉力试验一般使用约6英寸长宽约0。5-1英寸的胶带紧紧压贴在铜面上，用力快速的拉起，胶带应贴在有部分孔的地方，用拇指或硬币按压结实，撕后观察胶带板面有无铜箔被拉起撕掉。
孔口铜皮翻起的可能原因：
板子孔内残留的清洗剂流出而清洗未净；
过活化；
无电铜沉积不良；
孔口铜皮翻起可能会因为过微蚀和上述的原因；
微蚀前的水洗很重要，水洗充分可以确保残留除油剂不带入微蚀槽内或污染铜面。对所有的微蚀剂来讲，碱性有机物是一种毒化剂，会严重破坏微蚀剂的功能；
水洗槽中的水呈黄色和有泡沫产生意味着活化可能出了问题。这种情况下，应该立即关掉水阀，完全放掉水槽内的水，换成新鲜的市水（自来水）方可。
一些良好清洗方法应该做到，详情请参阅《Rinsing，recycle and recovery of plating effluents》作者D.A.Swalheim.这个专题中的建议对所有水洗制程都有好处！
一般情况下，胶体微粒内亚锡离子的数目是钯原子数目的50-100倍左右，胶体颗粒在配制过程当然是越小越好。没有亚锡离子的存在，钯原子会失去活性被氧化为没有活性的钯离子。槽液的活化能力不仅取决于活化液中钯的含量，同时也取决于胶体微粒的复合物结构。活化液在一般情况下是典型的深棕黑色。可以通过分析控制槽液中的亚锡离子含量来保证槽液中有足够的亚锡离子以防止槽液失去活性，维护槽液的稳定性。活化槽本身不可进行空气搅拌，因为会氧化亚锡离子和活化钯颗粒而使之失去活性。
为了达到理想的效果，微蚀要达到一定的深度。通常情况至少要微蚀到1微米以上，一般在1--2。5微米左右，微蚀厚度不足即使在后续条件理想条件下，也不一定会有一个满意的结果。单纯的从基材铜箔上蚀去铜不是我们的真正目的，微蚀剂微蚀后产生的鲜艳粉红色的活性铜面才是我们的真正的所要求的，由此可以得到一个微粗化的活性表面。微蚀剂作用的好坏会受到槽液里铜含量的高低的影响。
活化/催化
良好的活化在化学铜制程中甚至比化学铜本身还要重要。尽管如此，之前的槽液处理也必须良好的处理状态。
活化的胶体钯微粒主要是通过粒子的布朗运动和异性电荷的相互吸附作用分别吸附在微蚀后产生的活性铜面上和经清洗调整处理后的孔壁的非导电基材上。
活化液/催化液主要是有二价的亚锡离子包围钯原子核组成的胶体的溶液。该溶液中含有较高浓度的氯离子和适量的酸，比五到十年前的酸含量已大大降低，以尽量避免或减少多层板反回蚀和粉红圈现象的发生。这种活化性的胶体颗粒会吸附在所有的工件上，包括铜箔表面，非导电基材等，经活化处理后一般情况下非导电基材呈现褐色。
生产板从活化液中提出时应该充分的滴液时间。在很多工厂，钯的消耗主要不是生产板件的消耗，而是板件的带出消耗。锡钯胶体溶液对于外来污染中的一些金属离子特别是铜离子和锑离子很敏感。一般情况下，10-20ppm的锑离子存在可以造成化学沉积层微空洞的产生。但对于铜离子来说，活化液的敏感性稍有不同:对多层板来说，当活化液内的铜含量达到800ppm左右，经过Desmear除胶渣处理后的非导电基材可能会出现一些孔内空洞的问题，；相对于双面板来说，同样的情况只有在活化液的铜含量达到1500-2000ppm甚至更高才会出现。
采用硫酸双氧水作为微蚀剂，需要在一个较高的操作温度下，一般经常在微蚀槽前除油后增加一个硫酸浸洗液主要是为减少碱性材料特别是一些表面活性剂的带入，因为对于硫酸双氧水体系的稳定剂来讲，除油和调整的一些表面活性剂是毒性剂。若采用其他的微蚀剂体系，则要求在微蚀后增加一硫酸浸洗液，以除去微蚀残留物，，但这并不是必需的，特别是对过硫酸盐体系微蚀剂来讲。
预浸液需要经常性更换（与活化液相比价格相对低廉的）。随着时间而带入预浸液的铜离子的不断升高，一般铜含量在超过1克/升前即要更换。
因为强酸性预浸液会攻击多层板内层的黑氧化层甚至残留在内层铜箔的盐酸会加大反回蚀的发生，因此近年来，预浸趋向于降低酸强度（1-2%的盐酸），同样活化液液是如此！（现在的胶体钯多数是盐基的，少数是酸基的，高盐酸型的目前已经被淘汰出线路板行业）
活化后的第一个水洗槽一般会变得很浑浊，是因为锡的氢氧化物的生成。水洗不充分，可能会造成大量的锡的氢氧化物污染活化的表面。(可能会造成化学铜粗糙甚至镀层的结合力)
空气搅拌虽有利于生产板件的清洗效果，但是也可能氧化活化颗粒，使之降低甚至失去活性，这主要看空气搅拌的大小。
此处的清洗水如果采用再生循环水清洗可能会在此处以及还原/加速后的水洗中产生一些问题。这要看是采用何种循环系统再生和哪些清洗水用于循环再生的，可能会产生一些偶然的问题：因为再生循环水可能会含有一些润湿剂或者络合剂或者氧化剂等，这些物质可能会降低活化剂的活性甚至使之完全失去活性，继而造成化学铜的孔内空洞。一旦活化颗粒在处理过程中吸附于生产工件之上后，所有的预防措施都是围绕着如何保证持化颗粒的活性状态而展开的。
过硫酸铵，过硫酸钠,其他如硫酸双氧水氧化剂（一般双氧水1---1。5磅/加仑1%硫酸）以及其他的过硫酸盐微蚀剂，氯化铜不可用做微蚀剂，因为微蚀铜面会残留氯化亚铜，难于清洗去除。
微蚀剂
过硫酸盐型硫酸双氧水型
1．除油剂/调整除油/调整
2．水洗水洗
3浸硫酸溶液微蚀
6．水洗水洗
微蚀的维护预防措施：
用单独的槽子用于无电铜挂具/篮的铜褪镀；
水洗充分---避免铜的带出
化学铜用的挂篮应该用一个单独的槽子去褪镀，不能放在微蚀槽中，因为微蚀剂对金属的带入特别是钯的存在敏感性特别明显，可能会导致槽液的分解；微蚀后良好的水洗也是为了不带入铜离子污染其他化铜前处理液。常见的可作为微蚀剂的化学品主要有以下几种：
就是作为一个牺牲奉献槽；
位于活化液前的预浸液在标准制程SOP上很常见，主要为了减少污染粒子对活化液污染，预浸后生产板件不经水洗直接进入活化槽。因为大部分活化液是氯基的，所以预浸液液是氯基的。在这种情况下，工件带入到活化槽的残留物对活化液来讲都是一种离子污染！
每一次覆铜板进入水槽中浸洗，表面都会发生轻微的氧化，特别是在酸性浸洗后，浸入到一些弱酸液中可以将表面的轻微的氧化物除去，因而减少铜离子对槽液的污染。活化液都有一定程度酸性，弱酸性的预浸液将铜离子溶解在自身溶液内在某种程度上也延长了活化液的寿命。许多活化剂对铜离子污染很敏感。
加速（有时也称为后活化/解胶等）
目的主要是提高或增强活化颗粒的活性。
我们可以设想一下胶体钯颗粒的结构：像一个花蕾，中间是钯原子，周围被层层的亚锡离子包围，最外围是氯离子和氢氧根离子。加速的目的就好像拨开花蕾，除去亚锡离子（也可能会有一些钯颗粒）从而使内部的钯颗粒可以暴露在后续的化铜液中并在后续的沉铜槽液中可以更好的发挥催化活性。