(完整版)印制電路板化學(xué)沉銅

1、印制電路板化學(xué)沉銅化學(xué)銅被廣泛應(yīng)用于有通孔的印制線(xiàn)路板的生產(chǎn)加工中，其主要目的在于通過(guò)一系列化學(xué)處理方法在非導(dǎo)電基材上沉積一層銅，繼而通過(guò)后續(xù)的電鍍方法加厚使之達(dá)到設(shè)計(jì)的特定厚度，一般情況下是1mil（25.4um）或者更厚一些，有時(shí)甚至直接通過(guò)化學(xué)方法來(lái)沉積到整個(gè)線(xiàn)路銅厚度的。化學(xué)銅工藝是通過(guò)一系列必需的步驟而最終完成化學(xué)銅的沉積，這其中每一個(gè)步驟對(duì)整個(gè)工藝流程來(lái)講都是很重要。本章節(jié)的目的并不是詳述線(xiàn)路線(xiàn)路板的制作過(guò)程，而是特別強(qiáng)調(diào)指出線(xiàn)路板生產(chǎn)制作中有關(guān)化學(xué)銅沉積方面的一些要點(diǎn)。至于對(duì)那些想要了解線(xiàn)路板生產(chǎn)加工的讀者，建議參閱其它文章包括本章后的所列舉一部分的參考書(shū)目。鍍通孔（金屬化孔）的

2、概念至少包涵以下兩種含義之一或二者兼有：1形成元件導(dǎo)體線(xiàn)路的一部分；2形成層間互連線(xiàn)路或印制線(xiàn)路；一般的一塊線(xiàn)路板是在一片非導(dǎo)體的復(fù)合基材（環(huán)氧樹(shù)脂-玻璃纖維布基材，酚醛紙基板，聚酯玻纖板等）上通過(guò)蝕刻（在覆銅箔的基材上）或化學(xué)鍍電鍍（在覆銅箔基材或物銅箔基材上）的方法生產(chǎn)加工而成的。PI聚亞酰胺樹(shù)脂基材：用于柔性板（FPC）制作，適合于高溫要求；酚醛紙基板：可以沖壓加工，NEMA級(jí)，常見(jiàn)如：FR-2,XXX-PC;環(huán)氧紙基板：較酚醛紙板機(jī)械性能更好，NEMA級(jí)，常見(jiàn)如：CEM-1,FR-3;環(huán)氧樹(shù)脂玻纖板：內(nèi)以玻璃纖維布作增強(qiáng)材料，具有極佳的機(jī)械性能，NEMA級(jí)，常見(jiàn)如：FR-4,FR-5,

3、G-10,G-11;無(wú)紡玻纖聚酯基板：適合于某些特殊用途，NEMA級(jí)，常見(jiàn)如：FR-6;化學(xué)銅/沉銅非導(dǎo)電基材上的孔在完成金屬化后可以達(dá)到層間互連或裝配中更好的焊錫性或二者兼而有之。非導(dǎo)電基材的內(nèi)部可能會(huì)有內(nèi)層線(xiàn)路-在非導(dǎo)電基材層壓（壓合）前已經(jīng)蝕刻出線(xiàn)路，這種過(guò)程加工的板子又稱(chēng)多層板（MLB）。在多層板中，金屬化孔不僅起著連接兩個(gè)外層線(xiàn)路的作用，同時(shí)也起著內(nèi)層間互聯(lián)的作用，加入設(shè)計(jì)成穿過(guò)非導(dǎo)電基材的孔的話(huà)（當(dāng)時(shí)尚無(wú)埋盲孔的概念）?，F(xiàn)在生擦和許多線(xiàn)路板在制程特點(diǎn)上都采用層壓基板下料，也就是說(shuō)，非導(dǎo)體基材的外面是壓合上去一定厚度電解法制作的銅箔。銅箔的厚度是用每平方英尺的銅箔重量（盎司）來(lái)表示的

4、，這種表示方法轉(zhuǎn)化為厚度即為表13.1所示:這些方法一般使用膠細(xì)的研磨劑如玻璃珠或氧化鋁研磨材料.在濕漿法過(guò)程中是采用噴嘴噴漿處理孔.一些化學(xué)原料無(wú)論在回蝕和/或除膠渣工藝中用來(lái)溶解聚合物樹(shù)脂.通常的（如環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)）,濃硫酸,鉻酸的水溶液等都曾經(jīng)被使用過(guò).無(wú)論哪種方法,都需要很好的后處理,否則可能造成后續(xù)濕流程穿孔化學(xué)銅沉積不上等諸多問(wèn)題的產(chǎn)生.濃硫酸法:槽液處理后要有一個(gè)非常好的水洗,最好是熱水,盡量避免水洗時(shí)有強(qiáng)堿性溶液.可能會(huì)形成一些環(huán)氧樹(shù)脂磺酸鹽的鈉鹽殘留物產(chǎn)生,這種化合物很難從孔內(nèi)清洗除去.它的存在會(huì)形成孔內(nèi)污染,可能會(huì)造成很多電鍍困難.鉻酸法:孔內(nèi)六價(jià)鉻的存在會(huì)造成孔內(nèi)化學(xué)銅覆蓋

5、性的很多問(wèn)題.它會(huì)通過(guò)氧化機(jī)理破壞錫鈀膠體,并阻礙化學(xué)銅的還原反應(yīng).孔破是這種阻礙所造成的常見(jiàn)結(jié)果.這種情況可以通過(guò)二次活化解決,但是返工或二次活化成本太高,特別在自動(dòng)線(xiàn),二次活化工藝也不是很成熟.鉻酸槽處理后經(jīng)常會(huì)有中和步驟處理,一般采用亞硫酸氫鈉將六價(jià)鉻還原成3價(jià)鉻.中和劑亞硫酸氫鈉溶液的溫度一般在100F左右，中和后的水洗溫度一般在120150F,可以有清洗干凈亞硫酸鹽，避免帶入流程中的其他槽液，干擾活化。其它系統(tǒng)：也有一些其它的化學(xué)方法應(yīng)用于除膠渣/去鉆污和回蝕工藝。在這些系統(tǒng)中，包括應(yīng)用有機(jī)溶劑的混合物（膨松/溶脹樹(shù)脂）和高錳酸鉀處理，以前也用于濃硫酸處理的后處理中，現(xiàn)在甚至直接取代

6、濃硫酸法/鉻酸法。此外還有等離子體法，還處于試驗(yàn)應(yīng)用階段，很難用于大規(guī)模的生產(chǎn)，且設(shè)備投資較大。無(wú)電化學(xué)銅工藝前處理步驟的主要目的：1保證化學(xué)沉銅層與非導(dǎo)電基材之間的結(jié)合力2保證化學(xué)沉銅沉積層的連續(xù)完整性；3保證化學(xué)銅與基材銅箔之間的結(jié)合力；4保證化學(xué)銅與內(nèi)層銅箔之間的結(jié)合力以上是對(duì)化學(xué)銅/無(wú)電銅前處理作用的簡(jiǎn)要說(shuō)明。下面簡(jiǎn)述無(wú)電化學(xué)銅典型的前處理步驟：一除油除油的目的：1除去銅箔和孔內(nèi)的油污和油脂；2.除去銅箔和孔內(nèi)污物；3有助于從銅箔表面除去污染和后續(xù)熱處理；4對(duì)鉆孔產(chǎn)生聚合樹(shù)脂鉆污進(jìn)行簡(jiǎn)單處理；5.除去不良鉆孔產(chǎn)生吸附在孔內(nèi)的毛刺銅粉；6除油調(diào)整在一些前處理線(xiàn)中，這是處理復(fù)合基材（包括銅

7、箔和非導(dǎo)電基材）的第一步，除油劑一般情況下是堿性，也有部分中性和酸性原料在使用。主要是在一些非典型的除油過(guò)程中；除油是前處理線(xiàn)中的一個(gè)關(guān)鍵的槽液。除油不足可能會(huì)導(dǎo)致一些如下的質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生：被污物沾染地方會(huì)因?yàn)榛罨瘎┪讲蛔慵炊斐苫瘜W(xué)銅覆蓋性的問(wèn)題（亦即微空洞和無(wú)銅區(qū)的產(chǎn)生）。微空洞會(huì)被后續(xù)電鍍銅覆蓋或橋接，但是此處電銅層與基地的非導(dǎo)電基材之間沒(méi)有任何結(jié)合力而言，最終結(jié)果可能會(huì)造成孔壁脫離和吹孔的產(chǎn)生。沉積在化學(xué)銅層上的電鍍層產(chǎn)生的內(nèi)部鍍層應(yīng)力和基材內(nèi)被鍍層包裹的水分或氣體因后續(xù)受熱（烘板，噴錫，焊接等）所產(chǎn)生的蒸汽膨脹漲力趨向于將鍍層從孔壁的非導(dǎo)電基材上拉離，可能會(huì)造成孔壁脫離；同樣孔內(nèi)的

8、毛刺披鋒產(chǎn)生的銅粉吸附在孔內(nèi)在除油過(guò)程中若是不被除去，也會(huì)被電鍍銅層包覆，同樣該處銅層與非導(dǎo)電基材之間沒(méi)有任何結(jié)合力而言，這種情況最終也可能會(huì)造成孔壁脫離的結(jié)果。以上兩種結(jié)果無(wú)論發(fā)生與否，但有一點(diǎn)無(wú)可否認(rèn)，該處的結(jié)合力明顯變差而且該處熱應(yīng)力明顯升高，可能會(huì)破壞電鍍層的連續(xù)性，特別是在焊接或波焊過(guò)程中，結(jié)果造成吹孔的產(chǎn)生。吹孔現(xiàn)象實(shí)際上是從結(jié)合力脆弱的鍍層下的非導(dǎo)電基材出產(chǎn)生的蒸氣因受熱膨脹而噴出造成的！假若我們的無(wú)電銅沉積在基材銅箔的污物上或多層板內(nèi)層銅箔圓環(huán)上的污染物上，這樣無(wú)電銅和基底銅之間的結(jié)合力也會(huì)比清洗良好的銅箔之間的結(jié)合力差很多，結(jié)合不良的結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生：假若油污是點(diǎn)狀的話(huà)，可能造

9、成起泡現(xiàn)象的發(fā)生，；假若污物面積較大時(shí)，甚至可能造成無(wú)電銅產(chǎn)生脫離現(xiàn)象；除油過(guò)程中的重要因素：1如何選擇合適的除油劑-清洗/除油劑的類(lèi)型2除油劑的工作溫度3除油劑的濃度4除油劑的浸漬時(shí)間5除油槽內(nèi)的機(jī)械攪拌；6除油劑清洗效果下降的清洗點(diǎn)；7除油后的水洗效果；在上述清洗操作中，溫度是一個(gè)值得關(guān)注的關(guān)鍵的因素，許多除油劑都有一個(gè)最低的溫度下限，在此溫度以下清洗除油效果急劇下降！水洗的影響因素：.水洗溫度應(yīng)該在60F以上；2空氣攪拌；3最好有噴淋；4整個(gè)水洗有足夠的新鮮水及時(shí)更換；。除油槽后的水洗在某種意義上與除油本身一樣重要，板面和孔壁殘留的除油劑本身也會(huì)成為線(xiàn)路板上的污染物，繼而污染后續(xù)其他的主

10、要處理溶液如微蝕和活化。一般在該處最典型的水洗如下：a.水溫在60F以上，b.空氣攪拌；c.在槽內(nèi)裝備噴嘴時(shí)板件在水洗時(shí)有新鮮水沖洗板面；條件c不經(jīng)常使用，但是ab兩項(xiàng)是必需的；清洗水的水流量取決于如下因素：.廢液帶出量（ml/掛）2水洗槽內(nèi)工作板負(fù)載量3水洗槽的個(gè)數(shù)（逆流漂洗）二電荷調(diào)整或整孔：典型的除油后采用電荷調(diào)整工藝，一般在一些特殊板材和多層板生產(chǎn)中，因?yàn)闃?shù)脂本身的電荷因素，在經(jīng)過(guò)除膠渣凹蝕的過(guò)程后，需要在電荷方面作調(diào)整處理；調(diào)整的重要作用就是對(duì)非導(dǎo)電的基材進(jìn)行“超級(jí)浸潤(rùn)”，換句話(huà)來(lái)說(shuō)，就是將原先帶微弱負(fù)電荷的樹(shù)脂表面經(jīng)過(guò)調(diào)整液處理后變性為帶微弱正電荷活性表面。在一些情況下提供一個(gè)均勻

11、連續(xù)正電荷極性表面，這樣可以保證后續(xù)活化劑可以被有效充分的吸附在孔壁上。有時(shí)候調(diào)整的藥品會(huì)被加到除油劑中，于是也會(huì)稱(chēng)為除油調(diào)整液，盡管單獨(dú)的除油液和調(diào)整液會(huì)比合二為一的除油調(diào)整液效果更佳，但是行業(yè)的趨勢(shì)已將二者合二為一，調(diào)整劑其實(shí)就是一些表面活性劑而已。調(diào)整后的水洗極為重要，水洗不充分，會(huì)使表面活性劑殘留在板銅面上，污染后續(xù)微蝕，活化液，以致可能影響最終銅銅之間的結(jié)合力，結(jié)果降低化學(xué)銅和基材銅之間的結(jié)合力。此處應(yīng)該注意清洗水的溫度和有效清洗的水流量。調(diào)整劑的濃度應(yīng)該要特別注意，應(yīng)該避免太高濃度的調(diào)整劑的使用，適量的調(diào)整劑反而會(huì)起到更明顯的作用。三.微蝕無(wú)電銅沉積的前處理的下一步就是微蝕或微蝕刻

12、或微粗化或粗化步驟，本步驟的目的是為后續(xù)的無(wú)電銅沉積提供一個(gè)微粗糙的活性銅面結(jié)構(gòu)。如果沒(méi)有微蝕步驟，化學(xué)銅和基材銅之間的結(jié)合力會(huì)大大降低；粗化后的表面可以起到一下作用：1銅箔的表面積大大增加，表面能也大大增加，為化學(xué)銅和基材銅之間提供根多的接觸面積；2假若一些表面活性劑在水洗時(shí)沒(méi)有被清洗掉，微蝕劑可以通過(guò)蝕去其底部基材銅面上的銅基而清除掉基材表面的表面活性劑，但是完全依靠微蝕劑取出表面活性劑是不太現(xiàn)實(shí)的和有效的，因?yàn)楸砻婊钚詣埩舻你~面面積較大時(shí)，允許微蝕劑作用的機(jī)會(huì)很小，經(jīng)常會(huì)微蝕不到大片表面活性劑殘留處的銅面；3為后續(xù)活化劑的吸附提供一個(gè)良好的錨點(diǎn)，使后續(xù)的活化膠體鈀可以很好的吸附在基材銅

13、的表面；4后續(xù)的無(wú)電銅層可以通過(guò)粗化良好的表面與基材銅緊密地結(jié)合在一起；5.其實(shí)此處的微蝕還有一個(gè)作用：除去板面銅箔上和內(nèi)層銅箔面上的吸附的作為調(diào)整劑的表面活性劑分子，因?yàn)樵诨你~和化學(xué)銅之間存在有機(jī)分子層會(huì)影響二者之間的結(jié)合力）為了達(dá)到理想的效果，微蝕要達(dá)到一定的深度。通常情況至少要微蝕到1微米以上，一般在1-2。5微米左右，微蝕厚度不足即使在后續(xù)條件理想條件下，也不一定會(huì)有一個(gè)滿(mǎn)意的結(jié)果。單純的從基材銅箔上蝕去銅不是我們的真正目的，微蝕劑微蝕后產(chǎn)生的鮮艷粉紅色的活性銅面才是我們的真正的所要求的，由此可以得到一個(gè)微粗化的活性表面。微蝕劑作用的好壞會(huì)受到槽液里銅含量的高低的影響。溫度也是微蝕液

14、的一個(gè)重要參數(shù)。溫度太低，微蝕不足甚至銅面依然光亮；溫度太高，槽液失控分解報(bào)廢，板件孔口露基材，多層板內(nèi)層銅箔的反回蝕等；多層板的內(nèi)層銅箔會(huì)因?yàn)槲⑽g過(guò)度造成回縮，這種現(xiàn)象稱(chēng)為反回蝕，這樣會(huì)降低無(wú)電銅和內(nèi)層銅箔之間的結(jié)合面積及結(jié)合力（因?yàn)榉椿匚g后的部分樹(shù)脂表面沒(méi)有經(jīng)過(guò)除油調(diào)整而會(huì)造成此處的沉銅的連續(xù)和沉積性問(wèn)題，影響板子的連接可靠性信賴(lài)度等問(wèn)題）這是我們不希望看到的。無(wú)電銅和基材銅箔之間的結(jié)合力不良一般都是由于微蝕不足和表面清潔度問(wèn)題造成的。沉銅后的結(jié)合力的拉力試驗(yàn)可以每天一到兩次作為沉銅質(zhì)量控制的手段之一，可以幫助我們及時(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但是很多工廠(chǎng)只是在問(wèn)題發(fā)生后才去做此檢驗(yàn)，這樣拉力試驗(yàn)只是作

15、為人們對(duì)擔(dān)心的問(wèn)題的驗(yàn)證方法而已!拉力試驗(yàn)一般使用約6英寸長(zhǎng)寬約0。5-1英寸的膠帶緊緊壓貼在銅面上，用力快速的拉起，膠帶應(yīng)貼在有部分孔的地方，用拇指或硬幣按壓結(jié)實(shí)，撕后觀(guān)察膠帶板面有無(wú)銅箔被拉起撕掉?？卓阢~皮翻起的可能原因：板子孔內(nèi)殘留的清洗劑流出而清洗未凈；過(guò)活化；無(wú)電銅沉積不良；孔口銅皮翻起可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)微蝕和上述的原因；微蝕前的水洗很重要，水洗充分可以確保殘留除油劑不帶入微蝕槽內(nèi)或污染銅面。對(duì)所有的微蝕劑來(lái)講，堿性有機(jī)物是一種毒化劑，會(huì)嚴(yán)重破壞微蝕劑的功能；微蝕的維護(hù)預(yù)防措施：用單獨(dú)的槽子用于無(wú)電銅掛具/籃的銅褪鍍；水洗充分-避免銅的帶出化學(xué)銅用的掛籃應(yīng)該用一個(gè)單獨(dú)的槽子去褪鍍，不能放在

16、微蝕槽中，因?yàn)槲⑽g劑對(duì)金屬的帶入特別是鈀的存在敏感性特別明顯，可能會(huì)導(dǎo)致槽液的分解；微蝕后良好的水洗也是為了不帶入銅離子污染其他化銅前處理液。常見(jiàn)的可作為微蝕劑的化學(xué)品主要有以下幾種：過(guò)硫酸銨，過(guò)硫酸鈉,其他如硫酸雙氧水氧化劑（一般雙氧水1-1。5磅/加侖1%硫酸）以及其他的過(guò)硫酸鹽微蝕劑，氯化銅不可用做微蝕劑，因?yàn)槲⑽g銅面會(huì)殘留氯化亞銅，難于清洗去除。微蝕劑過(guò)硫酸鹽型硫酸雙氧水型1除油劑/調(diào)整除油/調(diào)整2水洗水洗3微蝕浸硫酸溶液4水洗水洗（最好）5浸硫酸溶液微蝕6水洗水洗采用硫酸雙氧水作為微蝕劑，需要在一個(gè)較高的操作溫度下，一般經(jīng)常在微蝕槽前除油后增加一個(gè)硫酸浸洗液主要是為減少堿性材料特別是

17、一些表面活性劑的帶入，因?yàn)閷?duì)于硫酸雙氧水體系的穩(wěn)定劑來(lái)講，除油和調(diào)整的一些表面活性劑是毒性劑。若采用其他的微蝕劑體系，則要求在微蝕后增加一硫酸浸洗液，以除去微蝕殘留物，但這并不是必需的，特別是對(duì)過(guò)硫酸鹽體系微蝕劑來(lái)講。采用過(guò)硫酸鹽體系微蝕劑，微蝕槽一般使用1-3%的稀硫酸溶液來(lái)除去微蝕殘留物并伴有一個(gè)良好的水洗槽。因?yàn)闊o(wú)電銅生產(chǎn)線(xiàn)主要是酸性槽液，需要特別注意重金屬離子對(duì)槽液的污染，這可能會(huì)影響化銅的結(jié)合力。活化前處理液/預(yù)浸液/預(yù)活化液除去表面氧化物，減少銅離子對(duì)活化液的污染；避免其他粒子的帶入和對(duì)活化槽液PH值的沖擊;就是作為一個(gè)犧牲奉獻(xiàn)槽；位于活化液前的預(yù)浸液在標(biāo)準(zhǔn)制程SOP上很常見(jiàn)，主要

18、為了減少污染粒子對(duì)活化液污染，預(yù)浸后生產(chǎn)板件不經(jīng)水洗直接進(jìn)入活化槽。因?yàn)榇蟛糠只罨菏锹然?，所以預(yù)浸液液是氯基的。在這種情況下，工件帶入到活化槽的殘留物對(duì)活化液來(lái)講都是一種離子污染！每一次覆銅板進(jìn)入水槽中浸洗，表面都會(huì)發(fā)生輕微的氧化，特別是在酸性浸洗后，浸入到一些弱酸液中可以將表面的輕微的氧化物除去，因而減少銅離子對(duì)槽液的污染。活化液都有一定程度酸性，弱酸性的預(yù)浸液將銅離子溶解在自身溶液內(nèi)在某種程度上也延長(zhǎng)了活化液的壽命。許多活化劑對(duì)銅離子污染很敏感。預(yù)浸液需要經(jīng)常性更換（與活化液相比價(jià)格相對(duì)低廉的）。隨著時(shí)間而帶入預(yù)浸液的銅離子的不斷升高，一般銅含量在超過(guò)1克/升前即要更換。因?yàn)閺?qiáng)酸性預(yù)浸

19、液會(huì)攻擊多層板內(nèi)層的黑氧化層甚至殘留在內(nèi)層銅箔的鹽酸會(huì)加大反回蝕的發(fā)生，因此近年來(lái)，預(yù)浸趨向于降低酸強(qiáng)度（1-2%的鹽酸），同樣活化液液是如此?。ìF(xiàn)在的膠體鈀多數(shù)是鹽基的，少數(shù)是酸基的，高鹽酸型的目前已經(jīng)被淘汰出線(xiàn)路板行業(yè)）活化/催化良好的活化在化學(xué)銅制程中甚至比化學(xué)銅本身還要重要。盡管如此，之前的槽液處理也必須良好的處理狀態(tài)?；罨哪z體鈀微粒主要是通過(guò)粒子的布朗運(yùn)動(dòng)和異性電荷的相互吸附作用分別吸附在微蝕后產(chǎn)生的活性銅面上和經(jīng)清洗調(diào)整處理后的孔壁的非導(dǎo)電基材上?；罨?催化液主要是有二價(jià)的亞錫離子包圍鈀原子核組成的膠體的溶液。該溶液中含有較高濃度的氯離子和適量的酸，比五到十年前的酸含量已大大降

20、低，以盡量避免或減少多層板反回蝕和粉紅圈現(xiàn)象的發(fā)生。這種活化性的膠體顆粒會(huì)吸附在所有的工件上，包括銅箔表面，非導(dǎo)電基材等，經(jīng)活化處理后一般情況下非導(dǎo)電基材呈現(xiàn)褐色。一般情況下，膠體微粒內(nèi)亞錫離子的數(shù)目是鈀原子數(shù)目的50-100倍左右，膠體顆粒在配制過(guò)程當(dāng)然是越小越好。沒(méi)有亞錫離子的存在，鈀原子會(huì)失去活性被氧化為沒(méi)有活性的鈀離子。槽液的活化能力不僅取決于活化液中鈀的含量，同時(shí)也取決于膠體微粒的復(fù)合物結(jié)構(gòu)?；罨涸谝话闱闆r下是典型的深棕黑色?？梢酝ㄟ^(guò)分析控制槽液中的亞錫離子含量來(lái)保證槽液中有足夠的亞錫離子以防止槽液失去活性，維護(hù)槽液的穩(wěn)定性?；罨郾旧聿豢蛇M(jìn)行空氣攪拌，因?yàn)闀?huì)氧化亞錫離子和活化鈀顆

21、粒而使之失去活性。因?yàn)榛罨瘎┦且粚咏橛诨~層和基材銅箔或非導(dǎo)電基材上的物質(zhì)，它可有效的增強(qiáng)銅-銅之間的結(jié)合力和化學(xué)銅與非導(dǎo)電基材之間的結(jié)合力。一般情況下，活化液的活化強(qiáng)度不宜太高，避免在活化槽處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，活化液中鈀含量一般是微量的，但是作用效果卻很明顯！活化不良，結(jié)果可能會(huì)造成銅-銅之間的結(jié)合力變差，當(dāng)然鈀的消耗和由此產(chǎn)生的成本也會(huì)很高！生產(chǎn)板從活化液中提出時(shí)應(yīng)該充分的滴液時(shí)間。在很多工廠(chǎng)，鈀的消耗主要不是生產(chǎn)板件的消耗，而是板件的帶出消耗。錫鈀膠體溶液對(duì)于外來(lái)污染中的一些金屬離子特別是銅離子和銻離子很敏感。一般情況下，10-20ppm的銻離子存在可以造成化學(xué)沉積層微空洞的產(chǎn)生。但對(duì)于銅離子

22、來(lái)說(shuō)，活化液的敏感性稍有不同:對(duì)多層板來(lái)說(shuō)，當(dāng)活化液內(nèi)的銅含量達(dá)到800ppm左右，經(jīng)過(guò)Desmear除膠渣處理后的非導(dǎo)電基材可能會(huì)出現(xiàn)一些孔內(nèi)空洞的問(wèn)題，；相對(duì)于雙面板來(lái)說(shuō)，同樣的情況只有在活化液的銅含量達(dá)到1500-2000ppm甚至更高才會(huì)出現(xiàn)。如何保證活化液污染的最小化：一般情況保證活化時(shí)間在4-6分鐘即可；定期的更換預(yù)浸液；避免工件提出槽液后再重新浸入槽液；活化后的水洗應(yīng)該避免太長(zhǎng)水洗時(shí)間；充分的清洗水流量；避免空氣攪拌或盡量使用很小的空氣攪拌；清洗水水質(zhì)要好；太長(zhǎng)的水洗時(shí)間會(huì)造成活化劑的緩慢破壞，導(dǎo)致活性的降低；同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致表面銅的氧化?；罨蟮牡谝粋€(gè)水洗槽一般會(huì)變得很渾濁，是因?yàn)?/p>

23、錫的氫氧化物的生成。水洗不充分，可能會(huì)造成大量的錫的氫氧化物污染活化的表面。（可能會(huì)造成化學(xué)銅粗糙甚至鍍層的結(jié)合力）空氣攪拌雖有利于生產(chǎn)板件的清洗效果，但是也可能氧化活化顆粒，使之降低甚至失去活性，這主要看空氣攪拌的大小。此處的清洗水如果采用再生循環(huán)水清洗可能會(huì)在此處以及還原/加速后的水洗中產(chǎn)生一些問(wèn)題。這要看是采用何種循環(huán)系統(tǒng)再生和哪些清洗水用于循環(huán)再生的，可能會(huì)產(chǎn)生一些偶然的問(wèn)題：因?yàn)樵偕h(huán)水可能會(huì)含有一些潤(rùn)濕劑或者絡(luò)合劑或者氧化劑等，這些物質(zhì)可能會(huì)降低活化劑的活性甚至使之完全失去活性，繼而造成化學(xué)銅的孔內(nèi)空洞。一旦活化顆粒在處理過(guò)程中吸附于生產(chǎn)工件之上后，所有的預(yù)防措施都是圍繞著如何保

24、證持化顆粒的活性狀態(tài)而展開(kāi)的。水洗槽中的水呈黃色和有泡沫產(chǎn)生意味著活化可能出了問(wèn)題。這種情況下，應(yīng)該立即關(guān)掉水閥，完全放掉水槽內(nèi)的水，換成新鮮的市水（自來(lái)水）方可。加速（有時(shí)也稱(chēng)為后活化/解膠等）目的主要是提高或增強(qiáng)活化顆粒的活性。我們可以設(shè)想一下膠體鈀顆粒的結(jié)構(gòu)：像一個(gè)花蕾，中間是鈀原子，周?chē)粚訉拥膩嗗a離子包圍，最外圍是氯離子和氫氧根離子。加速的目的就好像撥開(kāi)花蕾，除去亞錫離子（也可能會(huì)有一些鈀顆粒）從而使內(nèi)部的鈀顆粒可以暴露在后續(xù)的化銅液中并在后續(xù)的沉銅槽液中可以更好的發(fā)揮催化活性。假若不經(jīng)過(guò)加速處理，化學(xué)銅槽內(nèi)的沉積反應(yīng)會(huì)減慢，同時(shí)也可能冒著這樣的風(fēng)險(xiǎn)：一些疏松吸附在板面孔壁的膠體鈀活

25、性顆粒會(huì)污染沉銅液，造成槽液的穩(wěn)定性變差甚至分解。同時(shí)氫氧化亞錫會(huì)在活化的水洗過(guò)程中形成（正如我們?cè)谒床壑锌吹降幕鞚岬臓顩r）會(huì)覆蓋在活性的鈀顆粒上，遮蔽鈀顆粒并影響它的活性。氫氧化亞錫在水溶液呈明膠狀，覆蓋住鈀活性顆粒。加速的目的也是為了溶解這些亞錫的化合污染物，使之從鈀活性顆粒上去除。一些亞錫被去除同時(shí)一些附著不良的鈀活性顆粒也會(huì)被速化在加速液中。加速后的活性顆粒具有更強(qiáng)的活性，可以快速的誘發(fā)化學(xué)銅的沉積。大多數(shù)加速也是酸性的，可以溶解在活化和加速之間水洗過(guò)程中產(chǎn)生的銅的氧化物。一般情況下，當(dāng)加速液中的銅含量達(dá)到1克/升則需要及時(shí)更換。加速液通常都是由一些可溶解錫的化學(xué)藥品組成，正因?yàn)槿绱?/p>

26、，所以要注意生產(chǎn)工件不能再此溶液中停留過(guò)長(zhǎng)時(shí)間。在極端的條件下，加速過(guò)度，槽液在溶解錫時(shí)，也會(huì)從底部將鈀顆粒從孔壁板面上速化掉，這樣會(huì)使這些表面失去活性顆粒。另外，一般的加速液都是以含氟的化合物為原料的，盡管可能氟的含量很低。氟離子的存在會(huì)攻擊孔壁中的玻璃纖維，繼而使吸附玻璃纖維上的鈀活性顆粒除掉，這樣可能會(huì)造成電鍍銅后玻纖斷面處的鍍層空洞（又叫截點(diǎn)）。一些加速液可能會(huì)含有還原劑，可以吸附在生產(chǎn)板表面內(nèi)帶入沉銅槽與活化鈀顆粒一起快速啟動(dòng)無(wú)電銅的沉積反應(yīng)。我們花費(fèi)大量的時(shí)間討論前處理而非化學(xué)銅本身，原因是為了保證化學(xué)銅的沉積，許多處理步驟都要小心的執(zhí)行?；瘜W(xué)銅是化學(xué)銅制程的最終結(jié)果，正是因?yàn)槿绱?/p>

27、，一些意想不到的結(jié)果的發(fā)生，往往是由于許多無(wú)法控制的因素造成。包括附表一也是我們討論的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)圖。無(wú)電銅槽/化學(xué)銅槽/沉銅槽槽液的組成：銅鹽還原劑（甲醛）絡(luò)合劑（EDTA,QUADROL,TART等）穩(wěn)定劑，光澤劑等潤(rùn)濕劑化學(xué)銅：甲醛和氫氧根離子為金屬銅的沉積提供了化學(xué)還原力。沉積反應(yīng)必須由吸附生產(chǎn)板件表面的催化顆粒誘發(fā)而啟動(dòng)，這就是我們?yōu)槭颤N一定要經(jīng)過(guò)活化處理的原因?；瘜W(xué)銅的化學(xué)反應(yīng)：Cu2+（CHEL）+2HCHO+4OH-Cu0+2HCOO-+（CHEL）+2H2O+H2反應(yīng)之所被稱(chēng)為可以自身催化的氧化還原反應(yīng)，是因?yàn)檎T發(fā)后的新生成的銅原子和氫原子，可以繼續(xù)作為催化劑促使反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行

28、。也就是說(shuō)，假若我們將一片干凈的銅片放入槽液，并不會(huì)有反應(yīng)發(fā)生。沉積反應(yīng)只會(huì)在活化后的銅面上或者有其他的活化基材在該銅片附近反應(yīng)并釋放出氫氣繼而引發(fā)該銅片的反應(yīng)進(jìn)行。假如板件經(jīng)活化后，放入無(wú)電銅槽而沒(méi)有鍍層沉積，最大的可能是表面氧化了?；罨虼呋l(fā)了這個(gè)反應(yīng)。附錄二將會(huì)對(duì)化學(xué)銅反應(yīng)有一個(gè)簡(jiǎn)要的概括。沉積條件.低速沉銅液室溫-2微英寸/分鐘.高速沉銅液室溫21-32度（70-90F）2-6微英寸/分鐘.高速沉銅液高溫38-60度（100-140F）2-6微英寸/分鐘選擇何種沉銅液主要考慮以下因素：如果我們只是為化學(xué)鍍后的電鍍?nèi)邈~的原因或沉銅后電鍍0。1-0。3mil的電鍍銅以保證板子在經(jīng)過(guò)后

29、續(xù)圖形轉(zhuǎn)移和圖形電鍍通孔仍保持孔銅覆蓋率（例如在一些貴重得多層板生產(chǎn)加工中）無(wú)電銅的厚度最低只需要10-20微英寸即可。易于控制的低速化銅槽將會(huì)是最好的選擇。由于一些經(jīng)濟(jì)成本方面和功能性的原因，印刷線(xiàn)路板的發(fā)展趨勢(shì)更傾向于舍棄全板電鍍而采用圖形電鍍，也趨向于改進(jìn)或改革一些工藝。在圖形轉(zhuǎn)移前在化學(xué)銅層上閃鍍（快速電鍍）一層電鍍銅并通過(guò)在圖形轉(zhuǎn)移后和圖形電鍍前選擇合適的清洗/除油，一定厚度和完整的化學(xué)銅鍍層也可耐受住清洗液的攻擊，這樣只要單獨(dú)的無(wú)電銅也可達(dá)到令人滿(mǎn)意的效果。假若不需清洗/除油或清洗/除油對(duì)化學(xué)銅的攻擊非常小，那末相對(duì)較薄的化學(xué)銅層也就可以滿(mǎn)足要求（20-40微英寸）；如果刻意追求高

30、產(chǎn)能的話(huà)，高速化銅也可作為選擇。如果在圖形轉(zhuǎn)移后和圖形電鍍前需要較強(qiáng)的清洗/除油和化學(xué)品，那麼沉積更厚的化學(xué)銅將是必需的，以保證鍍層在經(jīng)過(guò)清洗/除油后還可以保證其良好的完整覆蓋性。這種情況下，化學(xué)銅的厚度一般要求在60-100微英寸。出于時(shí)間效率方面考慮，高速沉銅將是不錯(cuò)的選擇。對(duì)于高速沉銅來(lái)講，高溫型化銅變得越來(lái)越普遍。它的槽液的增加量（一些藥水必需的補(bǔ)充添加）是最小的，因?yàn)楦邷夭垡核值恼舭l(fā)，同時(shí)也可相對(duì)經(jīng)濟(jì)維持在一個(gè)較為恒定的溫度，而溫度對(duì)于沉積速率影響極大。在加溫型槽液中只需要加溫。但對(duì)于室溫型高速槽液來(lái)講，在我國(guó)的大部分地區(qū)的一年四季中，不僅需要加溫，同時(shí)也需要冷卻來(lái)保持相對(duì)恒定的槽

31、液溫度。假若我們想拋棄閃鍍銅工藝，在選擇商業(yè)化的化銅液時(shí)，化學(xué)銅層的物理結(jié)構(gòu)也會(huì)是我們考慮的一個(gè)方面，因?yàn)榇蠹抑?，化學(xué)銅和電鍍銅的鍍層結(jié)晶結(jié)構(gòu)是不一樣的，如下事實(shí)可以說(shuō)明這種情況：化學(xué)銅的密度大約比電鍍小約2-5%;相同厚度的化學(xué)銅層和電鍍銅層，化學(xué)銅層溶解的較快，顯示化學(xué)銅層的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為疏松；因此，假若60微英寸的厚度的電鍍銅層能夠耐受的清洗/除油溶液的攻擊，而對(duì)于化學(xué)銅來(lái)講，則需要100微英寸。但是化學(xué)銅相對(duì)來(lái)講則更為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然單純的比率不是最佳選擇的決定條件。另外一個(gè)影響我們對(duì)化學(xué)銅選擇的因素就是槽液的有效壽命所有的化學(xué)銅在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物。所有的化學(xué)銅槽都需要在生產(chǎn)過(guò)程中

32、不停地添加補(bǔ)充銅離子，甲醛，氫氧化鈉和其他必需的原料（取決所用槽液的類(lèi)型）。這些補(bǔ)充物料有些是可以共存的，有些也許是不可以共存的，有些是根本無(wú)法共存的。多數(shù)情況下，銅離子和甲醛配制在一個(gè)濃縮液中，而氫氧化鈉則在另一個(gè)濃縮液中。通常情況下，槽液需要掏出部分廢液，以便于及時(shí)補(bǔ)充新液。而淘出量的多少取決于補(bǔ)充液的濃度和槽液的操作溫度。假若不及時(shí)掏出廢液，槽液中的副產(chǎn)物會(huì)快速增加，大大降低槽液的壽命。假如掏出量恰當(dāng)，槽液中的副產(chǎn)物的產(chǎn)生就不會(huì)有明顯增加，槽液的壽命也就會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)些。無(wú)論我們是否連續(xù)掏出整個(gè)槽液或者部分槽液甚至極少掏出槽液這取決于長(zhǎng)期一段時(shí)期內(nèi)的總掏出量，槽液操作及其本身特點(diǎn)和一段長(zhǎng)期時(shí)

33、間內(nèi)的沉積的狀況。每個(gè)槽液都有一個(gè)所謂基于沉積一定厚度的鍍層所付出的成本方面的“收支平衡點(diǎn)”的考慮。其中開(kāi)缸成本也被槽液的使用過(guò)程逐步的分解承擔(dān)，當(dāng)然也包括一些隨著槽液老化而帶來(lái)的不良成本（隨著沉積時(shí)間的延續(xù)，槽液老化帶來(lái)的空內(nèi)無(wú)銅及其他的不良問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)會(huì)都大大增加等）。如何保持槽液運(yùn)作在“收支平衡點(diǎn)”以上是基本的但并不是經(jīng)濟(jì)的。溫度控制對(duì)化學(xué)銅來(lái)說(shuō)，可能是一個(gè)非常重要的物理參數(shù)，它直接影響到對(duì)沉積速率的控制和沉積層的質(zhì)量，也是大家經(jīng)常提到的可能最為關(guān)心的參數(shù)。無(wú)論哪種化學(xué)銅槽的化學(xué)反應(yīng)都是在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的。低溫型槽液一般具有較為寬廣的操作溫度范圍。低于最低溫度，所有的槽液都不能充分的啟動(dòng)，結(jié)果可能造成孔內(nèi)無(wú)銅的大量產(chǎn)生。高于某一個(gè)設(shè)定溫度，沉積速率加快，超過(guò)一定速度，鍍層質(zhì)量開(kāi)始下降，同時(shí)一些副反應(yīng)加劇并成為主要的化學(xué)反應(yīng)，最終導(dǎo)致槽液穩(wěn)定性降低。加強(qiáng)對(duì)無(wú)電銅槽液溫度控制是極為重要的。需要關(guān)注的一些物理操作參數(shù)和項(xiàng)目：空氣攪拌循環(huán)過(guò)濾槽液