化学沉铜介绍
化学沉铜介绍
直接电镀
• 特点：１.不含ＥＤＴＡ、ＨＣＨＯ等
•
２.反应为物理吸附过程，易控制。
•
３.工艺流程简化
•
４.适用于水平或垂直
• 分类：１.Ｐd导电金属薄层Biblioteka •２.导电高分子材料
•
３.炭或石墨导电层
钯系列
• 常见工艺流程： • （去钻污处理） 整孔 预浸 催化
加速 硫化 后处理 微蚀 • 供应商：Shipley、Atotech、Blasberg等 • 适用设备：水平线及垂直线
• 目的：孔壁吸附沉铜反应所需的催化剂
•
钯胶体（Ｐd[SnCL3]n -)
• 工艺控制：温度 40-45°C
•
时间 4-6 min
• 钯胶体的水解：Ｐd（SnCL３）－＋Ｈ２ ＯＰd+Sn(OH)2+ Sn(OH)4+CL-
加速（Ａccelerator)
• 目的：将钯Ｐd周围的Ｓn沉积物除去
• 工艺控制：温度2０-3０°C
化 干燥 微蚀准备 微蚀 水洗 • 供应商：MacDermid、Electro-chemical等 • 适用设备：水平线及垂直线
• MnO4+C+OH MnO42-+CO2+2H2O
• 副反应: MnO4-+OH-MnO42-+O2+2H2O
•
MnO42-+H20 MnO2+O2+2OH-
工艺控制: 温度75-85°C
•
时间10-20 min
中和（Reducing)
• 目的：将残留于孔壁的MnO4-、MnO42-、
•
MnO2还原
化学沉铜工艺分类
化学沉铜原理及异常 共42页
调整
• 成份：清洁-调整剂 DI水 • 功能：除去板面轻微氧化物及轻微污渍,
对树脂界面活性调整有极好的效果; 直接影响沉铜的背光效果. • 原理：酸性溶液,与氧化物反应而使之溶 去;有机清洁剂，对有机油污具有 溶解作用.整孔性高分子吸附于孔壁表面 使孔壁表面显正电性.
通孔横截面模型
PTH的方式
• 黑孔(Black Hole)+电镀 • 化学沉铜+电镀
化学沉铜原理介绍
流程简介
膨松→除胶渣→中和 Desmear
调整→清洁→调整剂→微蚀→ 预浸→活化→加速→化铜 PTH
膨松
成分及操作条件:
NaOH 已二醇乙醚 已二醇 水 温度 时间
20g/l 30/l 2g/l 其余 60-80℃ 5min
调整
注意点：
应根据生产板面积累加来及时补充药品，达到一定产量 后，槽液需要更换，重新开缸；
过滤系统：一般建议除油槽加装过滤系统，不仅可以有 效过滤槽液中的粉尘杂质，同时也可有效搅拌槽液，增 强槽液对孔壁的清洗调整效果；滤芯一般使用5~10um 的PP滤芯，每小时过滤4-6次；
板面经除油水洗后，应该没有油污，氧化斑存在，即为 除油效果良好；
微蚀前后的铜面状况
微蚀前
微蚀后
预浸
成分及操作条件:
主要成分： HCL 、SnCL2 aq 比重： 1.120--1.150 温度： 常温 时间： 1--2 min
化学沉铜原理及异常
化学沉铜原理介绍
流程简介
膨松→除胶渣→中和 Desmear
调整→清洁→调整剂→微蚀→ 预 浸→活化→加速→化铜 PTH
膨松
成分及操作条件:
NaOH 已二醇乙醚 已二醇 水 温度 时间
20g/l 30/l 2g/l 其余 60-80℃ 5min
膨松
• 功能：利用溶剂膨松软化树脂胶渣 • 原理：环氧树脂是高聚形化合物，具有优良的耐
加速反应
注意点： 解胶液主要是控制槽液浓度，时间控制在5分钟左右，
冬天应注意温度控制； 解胶液的更换一般也按生产板的平米数添加更换，
除此之外，解胶液的铜含量也作为一个参考监测项 目，铜含量一般控制在0.7克/升以下； 板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应注意滴 水充分，保证槽液和生产的稳定性；板面水洗后， 颜色应均匀，无明显孔口流液痕迹；
粗化效果不良，板面发花或粗化深度不够，沉铜电镀后，铜层结合力不足， 易产生起泡脱皮现象；粗化过度，孔口铜基材很容易被蚀掉，形成孔口露 基材，造成不必要的报废；另外槽液的温度特别是夏天，一定要注意，温 度太高，粗化太快或温度太低，粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷； 微蚀槽如使用过硫酸盐体系时，铜含量一般控制在25克/升以下，铜含量 太高，会影响粗化效果和微蚀速率；另外过硫酸盐的含量应控制在80— 120克/升； 微蚀槽在开缸时，应留约1/4的旧槽液，以保证槽液中有适量的铜离子， 避免新开缸槽液粗化速率太快，过硫酸盐补充应按50平米/3—6公斤来及 时补充；另外微蚀槽负载不宜过大，亦即开缸时应尽量开大些，防止槽液 因负载过大而造成槽液温度升高过快，影响板面粗化效果； 板面经微蚀处理后，颜色应为均匀粉红色；否则说明除油不足或除油后水 洗不良或粗化不良（可能是时间不足，微蚀剂浓度太低，槽液铜含量太高 等原因造成），应及时检查反馈并处理； 板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水，尽量减少滴水带入，造成槽液稀释 和温度变化过大，同时板件从微蚀槽取出时，也应注意滴液时间充分；
化学沉铜工艺知识讲解-PPT
三、工艺流程简介- Plasma
2、1、2 去钻污(针对特殊板材)
去钻污主要针对得是Desmear难以去除得板材类型,包括含碳氢化合物板材、HTg板材等。
2、1、3 电镀夹膜得处理
从图可以清晰得看 出,等离子处理后得 板材可以做出三面 包夹得效果,更好得 增强了可靠性。
2、1、4 去除激光钻孔后得碳膜
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,在高温及强碱得条件下,与树脂发生化学反应 使其分解溶去。
反应原理:
4MnO4- + 有机树脂 + 4OH-
4 MnO42- + CO2 + 2H2O
附产物得生成:
KMnO4 + OH - K2MnO4 + H2O + O2
After Plating
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
Conditioner233调整
Electroless Copper 化学沉铜
作用:除去板子铜面上得氧化物及其它杂质。粗化铜表面,增强铜面与电解铜得齿结 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
微蚀中可能出现得问题: 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 学铜得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得带入会降低蚀铜量、清洁--调整剂后需保证良好得
化学沉铜原理
化学沉铜原理化学沉铜是一种常用的分离和提纯铜的方法，它基于铜与某些化学试剂在特定条件下发生的化学反应。
化学沉铜的原理是利用铜离子与沉淀剂反应生成难溶的沉淀物，从而使铜离子从溶液中沉淀下来，实现铜的分离和提纯。
化学沉铜的原理可以归纳为两个步骤：反应和沉淀。
反应步骤是指铜离子与沉淀剂之间的化学反应。
在化学沉铜中，常用的沉淀剂有氢氧化钠、氢氧化铵等。
以氢氧化钠为例，当氢氧化钠与铜离子反应时，会生成氢氧化铜沉淀。
这是因为氢氧化钠是一种碱性物质，它能够与铜离子发生中和反应，生成难溶的氢氧化铜。
这个反应可以用化学方程式表示为：Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2↓。
其中，Cu2+代表铜离子，OH-代表氢氧根离子，Cu(OH)2↓代表氢氧化铜沉淀。
沉淀步骤是指产生的沉淀物从溶液中沉淀下来的过程。
在化学沉铜中，沉淀物的生成需要满足一定的条件，如适当的温度、pH值和反应时间等。
一般来说，较低的温度和较高的pH值有利于沉淀物的生成。
此外，反应时间也是影响沉淀效果的重要因素。
通常情况下，反应时间越长，沉淀物生成的机会就越大。
化学沉铜的原理可以通过实验来验证。
实验中，可以取一定量的含铜溶液，加入适量的沉淀剂，如氢氧化钠溶液，搅拌反应一段时间后，观察是否生成了沉淀物。
如果生成了沉淀物，可以通过过滤、洗涤和干燥等步骤，得到纯净的氢氧化铜沉淀。
化学沉铜在实际应用中具有广泛的用途。
首先，化学沉铜可以用于废水处理，特别是含铜废水的处理。
通过将含铜废水与适量的沉淀剂反应，可以将溶液中的铜离子沉淀下来，从而达到去除废水中铜离子的目的。
其次，化学沉铜也可以用于分离和提纯铜的过程中。
在铜的冶炼和提取过程中，化学沉铜可以作为一种重要的分离和提纯方法，可以将含有杂质的铜溶液中的铜离子沉淀下来，得到纯净的铜。
化学沉铜是一种重要的分离和提纯铜的方法，其原理是基于铜离子与沉淀剂之间的化学反应。
化学沉铜通过生成难溶的沉淀物，使铜离子从溶液中沉淀下来，实现铜的分离和提纯。
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无论除油效果，还是电荷调整效果都差，表现在生产上即沉铜背光效果差，孔壁结合力差，板面除油不净，容易产生脱皮起泡现象。
③碱性体系除油与酸性除油相比：操作温度较高，清洗较困难；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合力；新生成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，硫酸双氧水体系优点：溶铜量大，（可达50g/L），水洗性好，污水处理较容易，成本较低，可回收，缺点：板面粗化不均匀，槽液稳定性差，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，与硫酸双氧水体系相比，过硫酸盐有如下优点：槽液稳定性较好，板面粗化均匀，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，成本较高；③另外有杜邦新型微蚀剂单过硫酸氢钾，使用时，槽液稳定性好，板面粗化均匀，粗化速率稳定，不受铜含量的影响，操作简单，适宜于细线条，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，以保证后续沉铜的均匀性，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生产中应特别注意活化的效果，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：保证足够数量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）防止亚锡生成沉淀，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围的亚锡离子，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：因为锡是两性元素，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，因为强酸会攻击内层黑氧化层，而且容易造成解胶过度，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，且实验证明使用氟硼酸做解胶剂时，沉铜层的结合力和背光效果，致密性都有明显提高；（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，新生成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
化学沉铜
化学沉铜本教材来源于英国伦敦大学电子系电子互连专业，因笔者翻译水平有限，不能尽美，敬请原谅！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
薄板、软板与厚板搭配制作叠板
特殊板材（含PTFE）漏做Plasma
负载不足
薄板叠板
目录
一、目的 二 、工艺流程 三、工艺流程简介 四、质量问题处理 五、case分析
一、沉铜的目的
沉铜，又称孔金属化（PTH)，使双面或多层印制 板层间导线的联通，它是利用化学沉积的方法在钻 孔后的孔壁上沉上一层薄薄的化学铜，为后续的电 镀铜提供导电性。
Before PTH
After PTH
After Plating
CIRCUPOSIT 253沉铜
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
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。
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）
工艺参数控制:
注：没有鼓气，防止氧化； 钯含量每月外发罗门哈斯分析一次，要求90-110ppm
三、工艺流程简介-沉铜工艺
4.3.6 加速acc19处理(氟硼酸HFB4系列) 作用： 剥去Pd外层的Sn+4外壳，露出Pd金属；清除松散不实的钯团或钯离子、 原子等。加速槽的控制影响沉铜的背光效果，处理不足或过度均会造成背光不 良。
演示文稿化学沉铜工艺知识讲解
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。
第十一页，共33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
第十七页，共33页。
三、工艺流程简介-沉铜工艺
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-
第十八页，共33页。
微蚀后铜面状况
三、工艺流程简介-沉铜工艺
SnCl2在酸性环境中经一系列的反应而最后产生的。 活化后的孔壁：
第二十一页，共33页。
三、工艺流程简介-沉铜工艺
活化槽容易出现的问题：
水的带入 ：胶体Pd由额外的氯离子和Sn2+维持稳定.如果有水的带入,将会导致胶体Pd的
分解.活化液的比重通过404溶液控制.
氧化 :空气的氧化作用能导致胶体Pd的分解,因而要注意循环过滤系统不能出现漏气;不要使 用溢流循环.;定时释放过滤器里的空气.
定和化学镀铜层的质量，必须及时补加相应消耗的部分。（使用自动添加器）
d）只有在催化剂pd的存在条件下才能沉积出金属铜，新沉积的金属铜本身就是一种催化剂， 所以在活化处理过的表面，一旦发生化学镀铜反应，此反应可以在新生 的铜面上继续进行。 利用这一特性可以沉积出任意厚度的铜。
第二十五页，共33页。
沉铜讲义_??????
沉铜讲义一、沉铜目的沉铜的目的是使孔壁上通过化学反应而沉积一层0.3um-0.5um的铜，使孔壁具有导电性，通常也称作化学镀铜、孔化。
二、沉铜原理络合铜离子（Cu2+-L）得到电子而被还原为金属铜；通常是利用甲醛在强碱性环境中所具有的还原性并在Pd作用下而使Cu2+被还原。
Cu2++2HCHO+40H-.Cu+2HC—O-Cu三、工艺流程去毛刺一膨胀一去钻污一三级水洗一中和一二级水洗一除油调整一三级水洗一微蚀'"I多层板一二级水洗一预浸一活化一二级水洗一加速一二级水洗一沉铜一二级水洗一板面电镀一幼磨一铜检四、工艺简介1．去毛刺由于钻孔时的板面会因钻头上升和下降时产生的毛刺（披锋），若不将其除去会影响金属化孔的质量和成品的外观，所用的方法为：用含碳化硅磨料的尼龙棍刷洗，再用高压水冲洗孔壁，冲洗附在孔壁上大部分的微粒和刷下的铜屑。
2．膨胀因履铜板基材树脂为高分子化合物，分子间结合力很强，为了使钻污树脂被有效地除去，通过膨胀处理使其分解为小分子单体。
3．除胶（去钻污）使孔壁环氧树脂表面产生微观上的粗糙，以提高孔壁与化学铜之间的接合力，并可提高孔壁对活化液的吸附量，其原理是利用KMnO4在碱性环境听强氧化性将孔壁表面树脂氧化：C（树脂）+2KMnO4f2MnO2+CO2T+2KOH（副）1.4KMnO4+4KOH f4K2MnO4+2H2O+O2t（再生）2.3K2MnO4+2H2O电f2KMnO4+MnO2+4KOH若K2MnO4含量过高，会影响KMnO4去钻污效果，固此在槽中用电极使生成的K2MnO4再生为KMnO4。
4．中和经碱性KMnO4处理后的板经三级水洗后能洗去附在板面和孔内大部分的KMnO4,但对于后工序的影响也很大（KMnO4有很强的氧化性，和处理液本身为强碱性），必须用具酸性和还原的中和剂处理，在生产中通常用草酸作中和还原处理（H2c2O4）反应：2MnO4-＋H2c2O4＋16H+f Mn2++10cO2t＋8H2OMnO2+＋c2O4-＋4H+f Mn2++cO2t＋2H2O有时为了对孔壁上的玻璃纤维进行蚀刻和粗化作用，在中和槽中加入NH4HF+H2sO4作为玻璃蚀刻剂。
化学沉铜工艺
化学沉铜工艺返回上一页在印制电路板制造技术中，虽关键的就是化深沉铜工序。
它主要的作用就是使双面和多层印制电路板的非金属孔，通过氧化还原反应在孔壁上沉积一层均匀的导电层，再经过电镀加厚镀铜，达到回路的目的．要达到此目的就必须选择性能稳定、可靠的化学沉铜液和制定正确的、可行的和有效的工艺程序。
一．工艺程序要点：1．沉铜前的处理；2.活化处理；3．化学沉铜。
二．沉铜前的处理：1．去毛刺：沉铜前基板经过钻孔工序，此工序虽容易产生毛刺，它是造成劣质孔金属化的最重要的隐患。
必须采用去毛刺工艺方法加以解决。
通常采用机械方式，使孔边和内孔壁无倒刺或堵孔的现象产生．2．除油污：⊙油污的来源：钻头由于手接触造成油污、取基板时的手印及其它。
⊙油污的种类：动植物油脂、矿物等。
前者属于皂化油类；后者属于非皂化油类。
⊙油脂的特性：动植物油类属于皂化油类主要成分高级脂肪酸，它与碱起作用反应生成能溶于水的脂肪酸盐和甘油；矿物油脂化学结构主要是石腊烃类，烯属烃及环烷属烃类和氯化物的混合物，不溶于水也不与碱起反应。
⊙除油处理方法的选择依据：根据油的性质、根据油沾污的程度。
⊙方法：采用有机溶剂和化学及电化学碱性除油。
⊙作用与原理：□可皂化性油类与碱液发生化学反应生成易溶于水的脂肪酸盐和甘油。
反应式如下：(C17H35COO)3十3NAOH3C17H35COON a+C2H5(OH)2□非皂化油类：主要靠表面活性剂如OP乳化剂、十二烷基磺酸钠、硅酸钠等。
这些物质结构中有两种基团，一种是憎水性的；一种是亲水性．首先乳化剂吸附在油与水的分界面上，以憎水基团与基体表面上的油污产生亲和作用，而亲水基团指向去油液，水是非常强的极性分子，致使油污与基体表面引力减少，借者去油液的对流、搅拌，油污离开基体表面，实现了去油的最终目的。
3.粗化处理：⊙粗化的目的：主要保证金属镀层与基体之间良好的结合强度。
⊙粗化的原理：使基体的表面产生微凹型坑，以增大其表面接触面积，与沉铜层形成机械钮扣结合，获得较高的结合强度。
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。
化学镀铜沉铜工艺流程介绍
化学镀铜/沉铜工艺流程介绍2008-1-29 来源: 中国有色网化学镀铜(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200～400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） 40～60 ——磷酸三钠（g/l） 40～60 ——OP乳化剂（g/l） 2～3 ——氢氧化钠（g/l）— 10～15 —金属洗净剂（g/l）—— 10～15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。
化学沉铜介绍范文
化学沉铜介绍范文化学沉铜是一种常见的化学反应，用于将铜离子从溶液中还原出来，并沉淀成固体的铜。
这项反应被广泛应用于工业、实验室以及金属制品的生产和处理中。
在化学沉铜反应中，铜离子被还原为原子态的铜，并与其他物质结合形成沉淀。
这个过程可以通过添加还原剂来促进，常见的还原剂包括金属锌、铁、铝等。
反应的化学方程式如下：Cu2++2e-→Cu沉铜反应的基本过程是通过还原剂捐赠电子给铜离子，使其还原为纯净的铜并沉淀下来。
当还原剂失去电子时，它就被氧化为其阳离子形式。
这个过程中，电子转移了。
化学沉铜反应在实际中有多个应用。
首先，它在铜的提取和精炼过程中起着重要作用。
铜矿中的铜通常以铜离子的形式存在，通过化学沉铜反应，可以将铜还原为固体的纯铜。
这个过程通常与其他处理步骤，如溶解、沉积和再结晶等相结合，用于从矿石中提取纯铜。
此外，化学沉铜反应也广泛应用于实验室中的化学分析。
它可以用来检测和测定溶液中铜离子的浓度。
通过添加适量的还原剂，观察沉淀的形成和量的变化，可以推断溶液中铜离子的含量。
在金属制品的生产和处理过程中，化学沉铜也扮演着重要的角色。
例如，在电镀过程中，金属制品表面经常需要先沉积一层铜。
化学沉铜反应提供了一种可靠的方法来在金属表面形成铜沉积层。
这个层可以改善金属的外观和性能，如增加耐腐蚀性和加强焊接性能。
另外，化学沉铜也可以用于制备铜的纳米颗粒。
通过控制反应条件，可以调节沉淀物的形状和尺寸，从而得到具有特定性质的纳米铜材料。
这些纳米铜材料在催化、电子器件和能源存储等领域有广泛的应用。
化学沉铜反应的控制和优化是一个复杂的课题。
反应速率、产物纯度和沉积层的质量都受到反应条件的影响。
一般来说，较高的温度、较高的还原剂浓度和较长的反应时间可以促进反应的进行。
此外，调节pH值、控制气氛和添加适量的络合剂等也可以影响反应的效果。
尽管化学沉铜反应已经有了广泛的应用，但仍有很多挑战需要解决。
例如，目前很多工业生产过程中使用的还原剂对环境有一定的污染性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中和（Reducing)
• 目的：将残留于孔壁的MnO4-、MnO42-、 • MnO2还原 • 工艺控制：温度40-50°C • 时间4-8 min
化学沉铜
• 工艺流程： • 调整 微蚀 预浸 催化 加速 沉铜
调整（Conditioner)
• 目的：调整孔壁电性，利于对胶体钯的 • 吸附 • 工艺控制：温度45-55°C • 时间4-8 min
• • • • • • 主要副反应： Cu2++HCHO+OH-Cu２O+ HCOO-+H20 Cu２O+ H20 Cu+ Cu2++ OHHCHO+ OH- HCOO-+CH3OH 解决方法：１.维持鼓气２.加强过滤３.周 期性维护沉铜槽
品质控制
• • • • １.背光检查：要求８级 ２.沉铜厚度：０.３－０.５um ３.去钻污厚度：０.２－０.２５mg/cm2 ４.层间结合：热冲击实验、金相切片
催化（Ｃatalyst）
• 目的：孔壁吸附沉铜反应所需的催化剂 • 钯胶体（Ｐd[SnCL3]n -) • 工艺控制：温度 40-45°C • 时间 4-6 min • 钯胶体的水解：Ｐd（SnCL３）－＋Ｈ２ ＯＰd+Sn(OH)2+ Sn(OH)4+CL-
加速（Ａccelerator)
• • • • • 目的：将钯Ｐd周围的Ｓn沉积物除去 工艺控制：温度2０-3０°C 时间３-５ min 反应原理： Sn(OH)2+ Sn(OH)4+Ｈ- Sn2++ Sn4++，实现层 间电气连接 • 化学沉铜（Electroless Copper) • ＰＴＨ：Ｐlating Through Holes
生产流程
• 刷板 去钻污处理 化学沉铜
刷
• • •
板
目的：1. 去孔口毛刺 2. 板面清洁
去钻污处理
• 目的: 1. 去除内层铜箔残留的钻污,保证结 • 合良好. • 2. 改善孔壁结构,加强结合力. • 工艺流程: 溶胀 去钻污 中和
碳黑系列
• 常见工艺流程： • （去钻污处理） 清洁 整孔 黑孔 化 干燥 微蚀准备 微蚀 水洗 • 供应商：MacDermid、Electro-chemical等 • 适用设备：水平线及垂直线
化学沉铜（Ｅlectroless Copper)
• 反应原理：Cu2++2HCHO+4OH- Pd Cu+ • 2HCOO-+2H20+H2 • 反应特点：１.自身催化反应２.一定时间 • 内沉积一定厚度的铜层 • 工艺控制：温度３０-3５°C • 时间１４-１６ min
化学沉铜（Ｅlectroless Copper)
微蚀（Micro Etch)
• 目的：1. 清洁板面 • 2. 板面形成粗糙结构,保证沉铜层 • 与基材铜的结合力. • 反应原理:Cu+Na2S2O8 CuSO4+Na2SO4 • 工艺控制：温度25-35°C • 时间1-3 min
预浸(Predip)
• 目的: 防止前工位处理对催化槽的污染 • 工艺控制：温度 常温 • 时间1-2 min
溶胀(Swelling)
• 目的: 使树脂表面膨胀,降低分子键能,利 • 于去钻污反应的进行. • 工艺控制: 温度60-80°C • 时间5-10 min
去钻污(Desmearing)
• • • • • 目的:利用KMnO4的强氧化性,将钻污除去 反应原理: MnO4+C+OH MnO42-+CO2+2H2O 副反应: MnO4-+OH-MnO42-+O2+2H2O MnO42-+H20 MnO2+O2+2OH工艺控制: 温度75-85°C • 时间10-20 min
化学沉铜存在的缺点
• １.溶液中含有ＥＤＴＡ，废水处理难． • ２.使用甲醛作还原剂，甲醛是致癌物 • 质不利于健康． • ３.氧化还原反应，过程控制难．
直接电镀
• 特点：１.不含ＥＤＴＡ、ＨＣＨＯ等 • ２.反应为物理吸附过程，易控制。 • ３.工艺流程简化 • ４.适用于水平或垂直 • 分类：１.Ｐd导电金属薄层 • ２.导电高分子材料 • ３.炭或石墨导电层
问题及设备加工能力
• 问题：１.孔内无金属 • ２.孔壁粗糙 • ３.层间分离 • 加工能力：１.加工尺寸：２４“*４０”、 板厚０.８－３.２mm、板厚孔径比１０：１２. 最大加工产能３５０００m2/月
化学沉铜工艺分类
• 催化剂分类：１.胶体钯Ｐd（SnCL３）－ • ２.离子钯Ｐd2+ • 沉铜厚度分类：１.沉薄铜（０.３－０.５um） • ２.沉厚铜（１.２－２.５um）
钯系列
• 常见工艺流程： • （去钻污处理） 整孔 预浸 催化 加速 硫化 后处理 微蚀 • 供应商：Shipley、Atotech、Blasberg等 • 适用设备：水平线及垂直线
导电性高分子系列
• 常见工艺流程： • （去钻污处理） 整孔 KMnO4氧化 处理 有机单体催化处理 浸酸 • 原理：C+KMnO4 CO2+MnO2 • MnO2+ 吡咯 导电性聚吡咯 + Mn2+ • 供应商：Atotech、Blasberg等 • 适用设备：水平线及垂直线