1、PCB化学镀铜工艺流程解读（一）化学镀铜(Eletcroless Plating Copper)通常也叫沉铜或孔化（PTH）是一种自身催化性氧化还原反应。首先用活化剂处理，使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯粒子（钯是一种十分昂贵的金属，价格高且一直在上升，为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行），铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原，而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。化学镀铜在我们PCB制造业中得到了广泛的应用，目前最多的是用化学镀铜进行 PCB的孔金属化。PCB 孔金属化工艺流程如下： 钻孔磨板去毛刺上板整孔
2、清洁处理双水洗微蚀化学粗化双水洗预浸处理胶体钯活化处理双水洗解胶处理（加速）双水洗沉铜双水洗下板上板浸酸一次铜水洗下板烘干一、镀前处理1 去毛刺钻孔后的覆铜泊板， 其孔口部位不可避免的产生一些小的毛刺，这些毛刺如不去除将会影响金属化孔的质量。最简单去毛刺的方法是用 200400 号水砂纸将钻孔后的铜箔表面磨光。机械化的去毛刺方法是采用去毛刺机。去毛刺机的磨辊是采用含有碳化硅磨料的尼龙刷或毡。一般的去毛刺机在去除毛刺时，在顺着板面移动方向有部分毛刺倒向孔口内壁，改进型的磨板机，具有双向转动带摆动尼龙刷辊，消除了除了这种弊病。2 整孔清洁处理对多层 PCB有整孔要求，目的是除去钻污及孔微蚀处理。以
3、前多用浓硫酸除钻污，而现在多用碱性高锰酸钾处理法，随后清洁调整处理。孔金属化时，化学镀铜反应是在孔壁和整个铜箔表面上同时发生的。如果某些部位不清洁，就会影响化学镀铜层和印制导线铜箔间的结合强度，所以在化学镀铜前必须进行基体的清洁处理。最常用的清洗液及操作条件列于表如下：清洗液及操作条件配方组分1 2 3碳酸钠（g/l） 4060 磷酸三钠（g/l） 4060 OP乳化剂（g/l） 23 氢氧化钠（g/l） 1015 金属洗净剂（g/l） 1015温 度（） 50 50 40处理时间（min） 3 3 3搅拌方法 空气搅拌机械移 动空气搅拌机械移动空气搅拌 机械移动3 覆铜箔粗化处理利用化学微蚀
4、刻法对铜表面进行浸蚀处理（蚀刻深度为 2-3微米），使铜表面产生凹凸不平的微观粗糙带活性的表面，从而保证化学镀铜层和铜箔基体之间有牢固的结合强度。以往粗化处理主要采用过硫酸盐或酸性氯化铜水溶液进行微蚀粗化处理。现在大多采用硫酸/双氧水（H 2SO4/H202 ）其蚀刻速度比较恒定，粗化效果均匀一致。由于双氧水易分解，所以在该溶液中应加入合适的稳定剂，这样可控制双氧水的快速分解，提高蚀刻溶液的稳定性使成本进一步降低。常用微蚀液配方如下：硫酸 H2SO4 150200 克/升双氧水 H202 4080 毫升/升常用稳定剂如下：稳定剂化合物 添加量 蚀刻铜速率 双氧水 H202分解率C2H5NH 2
5、 10g/l 28% 1.4mg/l.minn-C4H9NH2 10ml/l 232% 2.7 mg/l.minn-C8H17NH2 1 ml/l 314% 1.4mg/l.minH2NCH2NH2 10g/l 2.4 mg/l.minC2H5CONH2 0.5 g/l 98% /C2H5CONH2 1 g/l 53% /不加稳定剂 0 100% 快速分解我们以不加稳定剂的蚀刻速率 为 100%，那么蚀刻速率大于 100%的为正性加速稳定剂，小于 100%的为负性减速稳定剂。对于正性的加速稳定剂不用加热，在室温（25 度 C）条件下就具有较高的蚀刻速度。而负性减速稳定剂，必须加热使用才能产生微
6、蚀刻铜的效果。应注意新开缸的微蚀刻液，开始蚀刻时速率较慢，可加入 4g/l硫酸铜或保留 25%的旧溶液。二、活化活化的目的是为了在基材表面上吸附一层催化性的金属粒子，从而使整个基材表面顺利地进行化学镀铜反应。常用的活化处理方法有敏化活化法（分步活化法）和胶体溶液活化法（一步活化法）。1敏化活化法（分步活化法）（1）敏化处理常用的敏化液是氯化亚锡的水溶液。其典型配方如下：氯化亚锡（Sncl2.2H2O） 3050g/L盐酸 50100ml/L锡粒 35g/l配制时先将水和盐酸混合，然后加入氯化亚锡边搅拌使其溶解。锡粒可防止 Sn2+氧化。敏化处理在室温下进行，处理时间为 35min，水洗后进行活
7、化处理。（2）活化处理常用的离子型活化液是氯化钯的溶液，其典型配方如下：氯化钯 pdCl20. 51g/L盐酸 510ml/L处理条件室温，处理 12min敏化活化法的溶液配制和操作工艺简单，在早期的印制板孔金属化工艺中曾得到广泛应用。这种方法有二个主要缺点：一是孔金属化的合格率低，在化学镀铜后总会发现有个别孔沉不上铜，其主要有二个方面的原因，其一是Sn+2离子对环氧玻璃的基体表面湿润性不是很强，其二是 Sn+2很易氧化特别是敏化后水洗时间稍长，Sn +2被氧化为 Sn+4，造成失去敏化效果，使孔金属化后个别孔沉不上铜。二是化学镀铜层和铜箔的结合力差，其原因是在活化过程中，活化液中贵金属离子和
8、铜箔间发生置换反应，在铜表面上形成一层松散的金属钯。如果不去除会影响沉铜层和铜箔间的结合强度。在多层连接以及图形电镀法工艺中，这种缺陷已经成为影响印制板质量主要矛盾，现在是用螯合离子钯分步活化法来解决这些问题，现在用得也比较少。2胶体钯活化法（一步活化法）（1）配方常用的胶体钯活化液配方列于表采用胶体钯活化液能消除铜箔上形成的松散催化层，而且胶体钯活化液具有非常好的活性，明显地提高了化学镀铜层的质量，因此，在 PCB的孔金属化工艺中，得到了普遍应用。表中的配方 1是酸基胶体钯，由于其盐酸含量高，使用时酸雾大且酸性太强对黑氧化处理的多层内层连接盘有浸蚀现象，在焊盘处易产生内层粉红圈。活化液中钯含
9、量较高，溶液费用大，所以已很少采用。配方 2是盐基胶体钯。在盐基胶体钯活化液中加入尿素，可以和 Sn2+O形成稳定的络合物H 2NCNH3SC1 3，防止了活化剂产生沉淀，明显地降低了盐酸的挥发和 Sn2+离子的氧化，从而提高了胶体钯活化液的稳定性。（2）胶体钯活化液的配制方法a 酸基胶体钯活化液称取 1g氯化钯溶解于 100ml盐酸和 200ml纯水的混合液中，并在恒温水浴中保持 30，边搅拌边加入氯化亚锡（SnCl 22H2O）2.54g搅拌 12min，然后再与事先配制好的氯化亚锡 60g、盐酸 200ml和锡酸钠7g的混合液溶解在一起，再在 45的恒温水浴条件下保温 3h，最后用水稀释
10、至 1L即可使用。b 盐基胶体钯活化液称取氯化钯 0.25g，加入去离子水 200ml，盐酸10ml，在 30条件下搅拌，使氯化钯溶解。然后加入 3.2g氯化亚锡并适当搅拌，迅速倒入事先配制好的含有尿素 50g、氯化钠 250g、锡酸钠 0.5g和水800mL的混合溶液中，搅拌使之全部溶解，在 45条件下保温 3h，冷至室温，用水稀释至 1L。胶体钯活化液配方及操作条件配方组份1 2氯化钯 （ml/L） 1 0.25盐 酸 （37%）（g/L） 300 10氯化亚锡 （g/L） 70 3.2锡酸钠 （g/L） 7 0.5氯化钠 （g/L） 250尿 素 （g/L） 50温 度 室温 室温时 间
11、 （min） 23 23pH 0.1 0.70.8（3）胶体钯处理工艺采用胶体钯活化液按下述程序进行：预浸处理胶体钯活化处理水洗解胶处理水洗化学镀铜a 预浸处理经过粗化处理的覆铜箔板，如果经水洗后直接浸入胶体钯活化液中进行活化处理，将会使活化液中的含水量不断增加，造成胶体钯活化液过早聚沉。因此，在活化处理前要先在含有 Sn2+的酸性溶液中进行预浸处理12min，取出后直接浸入胶体钯活化液中进行活化处理。配制时应首先将盐酸与水相混合，然后再加入 SnCl22H2O ,搅拌溶解，这样可防止 SnCl2水解。 酸基胶体钯预浸液配方：氯化亚锡（SnCl2.2H2O） 70100g/L盐酸 37%（体积
12、） 200-300ml/L盐基胶体钯预浸液配方：SnCl2.2H2O 30g/LHCl 30ml/lNaCl 200g/lOH2N-C-NH2 50g/lb 活化处理在室温条件下处理 35min，在处理过程中应不断移动覆铜箔板，使活化液在孔内流动，以便在孔壁上形成均匀的催化层。c 解胶处理活化处理后，在基材表面吸附着以钯粒子为核心，在钯核的周围，具有碱式锡酸盐的胶体化合物。在化学镀铜前，应将碱式锡酸盐去除，使活性的钯晶核充分暴露出来，从而使钯晶核具有非常强而均匀的活性。经过解胶处理再进行化学镀铜，不但提高了胶体钯的活性，而且也显著提高化学镀铜层与基材间的结合强度。常用的解胶处理液是 5%的氢氧
13、化钠水溶液或 1%氟硼酸水溶液。解胶处理在室温条件下处理 12min，水洗后进行化学镀铜。d 胶体铜活化液简介：明胶 2g/lCuSO4.5H2O 20g/lDMAB（二甲胺基硼烷） 5g/l水合肼 10 g/l钯 20ppmPH 7.0配制过程： 首先分别将明胶和硫酸铜用温水（40 度 C）溶解后将明胶加入至硫酸铜的溶液中，用 25%H2SO4将 PH值调至 25当温度为 45度 C时，将溶解后 DMAB在搅拌条件下缓慢加入上述的混合溶液中，并加入去离子稀释至 1升，保温 4045度 C，并搅拌至反应开始（约 510分钟）溶液的颜色由蓝再变成绿色。放置 24小时颜色变成红黑色后加入水合肼，再反应有 24小时后胶体溶液的 PH值为 7，就可投入使用。为了提高胶体铜的活性，通常再加入少量的钯。
