直 接 电 镀 工 艺 的 应 用

【Neopact 直接电镀工艺的应用】

摘要：

本文叙述了Neopact直接电镀工艺的应用，包括工艺过程及控制，各参数对溶液性能的影响，品质检验，废水处理等。该工艺稳定可靠，控制容易而且环境污染小，废水处理简单，可以取代传统化学沉铜工艺，投入规模生产。

前言

自从1963年IBM公司Mr.Rodovsky提出直接电镀的基本的理论以来，这项全新的技术引起了人们的高度重视，并在印制板行业得到了飞速的发展和应用。众所周知，传统的印制板化学沉铜工艺具有其自身无法克服的缺点：（1）含有甲醛这一致癌物质，严重影响操作者的身体健康，污染环境；（2）含有大量的络合剂，致使废水处理困难；（3）自身氧化还原体系，容易自发分解，难以控制等。直接电镀工艺则具有化学沉铜不可比拟的优越性：不含甲醛，EDTA等络合物，污染小，容易控制，成品率高，废水处理简单，所以直接电镀也称为"环保电镀"。

直接电镀经过近四十年的发展，如今已形成了成熟的工艺技术，其化学品也相继商品化，如Atotech公司的Neopact,LeaRonal公司的Comductron,Blasberg公司的DMS-E,Shipley公司的Crimson,Electro Chemical公司的Shadow等，四川超声印制板公司采用了Neopact直接电镀工艺。工艺过程及控制

1.工艺流程

该公司采用的是垂直式Neopact直接电镀工艺，其流程如下：

调整Ⅰ――调整Ⅱ――二级DI水洗――微蚀――二级水洗――预浸――吸附――二级DI水洗――后浸――二级DI水洗――浸H2SO4 酸――板镀铜－二级水洗――烘干

2.直接电镀工序的作用

调整Ⅰ：主要是清洁表面，去除油污，并兼有使基材极化的作用。

调整Ⅱ：主要是调整孔壁，使带负电荷的绝缘表面转变为带正电荷，提高孔壁对带负电荷的胶体钯活化剂的吸附能力。

微蚀：彻底清除印制板表面的氧化层，并产生一定的均匀细致的微观粗糙度，从而提高铜面的附着力。

预浸：保护活化液，防止杂质，氧化物带入活化液，延长活化液的使用寿命。被吸附在带正电荷的孔壁绝缘层表面，提供均匀而稠密的钯晶体，为镀铜奠定基础。

后浸：去除钯周围的有机络合物及还原剂，显著提高钯层的导电能力，从而确保在大面积的非导体表面也能获得有效而可靠的直接电镀层。

3．工艺参数的影响

为了更好地控制工艺过程，提高产品质量，我们需要弄清各个工艺参数对品质及槽液性能的影响，现结合质量及生产经验将其总结如下，供同行参考。

1.调整

NeopactUX浓度：过低时覆盖能力差，背光级数低，对于板厚大于2mm的板将会出现中央环形空洞。过高时，覆盖能力极好，但会影响到镀层与基铜间的结合力，内层互连缺陷增加。

pH值：过低时覆盖能力差，当pH值低于范围0.5-1时，这种缺陷就非常明显肉眼可见。过高时，溶液中有机物降解加快，寿命缩短，并需经常补加。

温度：过低时覆盖率降低，但影响较小，肉眼不易发现，如板子在不润湿的状态进入时，小孔湿润性将会受到影响，从而影响到小孔的调整效果。

铜含量：在处理板子的过程中，溶液中的铜离子会不断增加，但它对覆盖能力的影响极小，即使铜离子浓度很高，其影响也很难在标准的FR－4板上发现。

2．微蚀

Part A 浓度：过高时，微蚀速度过高，从而造成内层铜箔的负蚀，溶液中铜离子浓度增加很快并缩短溶液寿命；过低时，清洁效果差，铜与铜之间的结合力差。

Part B 浓度：过高时，对覆盖能力有一些影响；过低时，清洁效果差。铜含量：过高时，Part

消耗极快，而且清洁效果差。

温度：过高时，微蚀速率高，铜溶解快，重新开缸频率高；过低时，清洁效果不佳。

3. 预浸

磷酸浓度：过高时，直接导致吸附液pH值超标。

温度：过高时，溶解铜太多，直接导致吸附液中的铜离子增加。

铜含量：过高时，带入吸附缸，直接影响吸附效果，缩短吸附液的寿命。

4.吸附

钯浓度：过低时，覆盖率及溶液稳定性均会受到影响，并对铜与铜之间的结合力有负面影响，当钯浓度低于150ppm时，将导致不可挽回的损失并需要重新开缸。过高时，高达350ppm都不会有负面影响，只是成本增加。

温度：过高时，覆盖率稍好，但会缩短溶液寿命。过低时，覆盖率降低，还原剂的添加剂反应迟钝。

氧化还原电位：过高时，胶体老化加快。如果这种情况时间较长，将导致不可挽回的损失；覆盖率，铜与铜之间的结合力逐渐恶化，最终导致溶液沉淀和或褪色。当氧化还原电位低于－300mV 时，还原剂消耗量极大并有氢气排出，覆盖率受到严重影响。

pH值：过高时，覆盖率欠佳但影响不大。过低时，胶体老化加快，当pH低于1.4 时，覆盖率极差，尤其是在玻璃纤维表面；同时氧化还原电位会超出范围，并且不能通过添加还原剂使其复原。

铜含量：过高时，氧化还原电位极不稳定，很难保持要求范围之内，而且铜极易沉积在氧化还原电极表面，影响电位的测定。铜含量过高，也会缩短溶液寿命，降低覆盖率并引起镀层结合力问题，铜的绝对浓度高和铜的增长速度快（>50mg/L/周）都有较大的影响。

5．后浸：

后浸剂浓度：过低时，覆盖率会有所降低。过高时，没有负面影响。

pH值：本溶液是一种稳定的缓冲体系，溶液呈碱性时，对镀层不会有影响，如果呈酸性将导致溶液分解失效。

6．板镀铜：

由于吸附的钯层有一定的电阻，这就要求电流密度要比传统化学沉铜后镀铜大，一般控制在

2.0-2.5A/dm2,电镀时间15min，镀层可达0.3mil。添加剂方面，有机添加剂过量添加对覆盖率有影响，所以添加剂的添加一般应控制在下限。过多的光亮剂也会引起环状空洞，另外后浸剂的带入还会造成拐角裂纹(Coner cracks)

工序成份控制范围ml/L 时间分温度℃ PH 分析频率消耗量ml/m3 药水寿命m2/L 调整Ⅰ调整剂UX缓冲剂50-6050-60 5－7 60 11－12 两天一次2020 4

调整Ⅱ调整剂UX缓冲剂70-8070-80 5－7 55 11－12 两天一次1515 4

微蚀Part A Part B 15-20 1.5-2.5 25 每日一次30g/m230g/m2 Cu2+>15g/l

预浸H3PO4(85%) 1.5-2.0 1-2 室温2－2.3 每周更换

吸附基本剂还原剂Pd:200-250ppm氧化还原电位－230～－290mv 5-7 55 1.6－2.3 每日一次303还原剂自动添加每日600ml(450 升溶液) Cu2+>100mg/L 或30

后浸后浸剂180－220 2-3 30 10-12 两天一次25 8

酸浸硫酸100 <1 室温每周更换

酸性镀铜硫酸铜硫酸氯离子添加剂CP 60－80g/L100-12040-70ppm1-3 15-20 25 每周两次113L/1 万ALL

工艺参数的控制体会

1．溶液稳定性较好，产品质量也很稳定；

2．调整Ⅰ，调整Ⅱ的作用各有侧重，所以调整Ⅰ的温度，pH值比调整Ⅱ高，而调整Ⅱ的Neopact UX浓度比调整Ⅰ高，这样控制其效果会更好一些；另外，调整Ⅰ中Neopact UX消耗相对较快一些，应注意补加；

3．调整剂可以用化学方法分析，这给控制带来了方便；

4．Part A part B选择性微蚀体系，微蚀后细致均匀，清洁程度较好；

5．吸附胶体钯配制简单，而且可以直接添加DI水调整液位；

6．后浸液稳定性好，变化较慢；

7．整个体系操作范围宽，控制容易；

8．Neopact直接电镀工艺对清洗水的要求较高，清洗水需采用不含NaCIO的市水或DI水。

品质检验

反映直接电镀成败的主要特征就是电镀铜时铜的沉积速度，孔壁及无铜区的覆盖完整程度。

1.直接电镀检验方法

为了检查直接电镀的效果，我们设计了一种专用试验板（双面板），板中有三排分别为∮0.8，0.6，0.4的孔和事先蚀好的圆形（∮3～14）及长方形（4×50mm）无铜区，两面图形完全一样。先试验板按正常程序走完直接电镀，然后在试验室里进行浸还H2SO4――板面电镀――水洗――吹干――背光试验。

板面电镀的条件为：电流密度2－2.5A/dm2，2分钟，室温，空气搅拌，阳极为磷铜板。这些条件与生产线完全一样，只是电镀时间短。

电镀过程中可以观察无铜区的上铜情况，在直接电镀较为正常的情况下，电镀30秒无铜区便可