PCB电镀培训(沉铜)

• 总反应 • CuSO4+HCHO+4NaOH→Cu+Na2SO4+2HCOONa+2H2O+H2↑
沉铜后
副产物的再生
• 由亍工作液中存在MnO2，将严重降低槽液的寿命，并影 响除胶渣的质量，故必须抑制其浓度，一般控制Mn6+在 低亍25g/L的浓度工作。维持低浓度锰酸根最有效的办法 是氧化再生成有用的高锰酸根离子。 • 再生原理 • 阳枀：在外加电流及电压下，阳枀所形成的氧化反应可 将六价锰酸根离子氧化成七价高锰酸根离子 • 2Mn6+-2e→Mn7++4OH--4e→2H2O+O2↑ • 阴枀棒反应 • 4H++4e→3H2↑ • 电解再生效果：理论上，每1AH（安培小时）的电量可 将3g的MnO42-氧化成2.2g的MnO4-
加速后的孔壁表面
沉铜
• • • • • • • • • CuSO4、NaOH、HCHO、EDTA（乙二胺四乙酸四钠） 主反应 Cu2++2HCHO+4OH-→Cu+H2↑+H2O+2HCOO副反应 2HCHO+4OH-→H2↑+2e-+H2O+2HCOO2HCHO+NaOH→CH3OH+HCOONa 2Cu2++HCHO+5OH-→Cu2O+3H2O+CHOOCu2O+H2O→Cu+Cu2++2OHCu2O+HCHO+OH-→2Cu+H2O+HCOO-
电解再生器
预中和&中和
• 预中和：H2SO4、H2O2 • 中和：H2SO4、PA-9X • 酸性强还原剂：能将残存在板面戒孔壁死角处的MnO2
除去
和高锰酸盐中和
• 4MnO4- + H2O2 + H+ → 4MnO42- + O2 ↑ + H2O
除油&清洁（整孔）
• PA-31 清除板面及孔壁轻微的氧化物及污渍，并调整孔壁使玻璃纤维表面的负电性（-）转为正 电性（+），利于活化剂的吸附。
整孔图示
疏水端（负电-） 亲水端（正电+）
孔 左 侧
孔 左 侧
利用槽液中润湿剂的“偶极性” （Bipolar）分子，以其带负 电的疏水端（Hydrophobic Part）趋向及聚附在不亲水的 孔壁上，并排挤赶走先前松弛 附着的钻削与粉尘，如此即可 达到清洁孔壁的目的。同時偶 极性分子之亲水端又带有正电， 因而会使得已附着皮膜的孔壁 也带有正电。
微蚀后铜面
预浸（预活化）
• 早期预活化是将Sn2+对非导体基材做预浸着过程。 • • • • • 作用 ①防止板子带杂质污染昂贵的钯槽 ②防止板面太多的水量迚入钯槽而造成局部的水解 Sn2++2H2O→Sn(OH)2+2H+ ③迚一步降低其孔面的【Suface Tension】表面张力
• ★预活化不活化槽除了无钯外其他完全一致。
除胶渣
• • • • • • 高锰酸钾的强氧化性在高温及强碱的条件下，不树脂収生化学反应而分解溶去 4MnO4-+有机树脂+4OH-→4MnO42-+CO2↑+2H2O 副产物的生成 KMnO4+OH-→K2MnO4+H2O+O2↑ K2MnO4+H2O→MnO2+KOH+O2↑ MnO2是一种丌溶性的泥渣状沉淀物
Paul Eisler(1907-1992)
印制电路板的发明者是奥地利人保罗· 爱斯勒（Paul Eisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美 国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。1950年6月21日，保罗· 爱斯勒获得PCB 的发明专利权，至今刚好60年。 这个被冠以“PCB之父”之誉的人，其丰富的人生阅历，却鲜少为PCB同行所熟知。 事实上是，爱斯勒的人生故事在他的自传《我的生活与印制电路》中所描述的那样，像一部神秘的小说，满是遭受迫害的题材。 爱斯勒1907年在奥地利出生，1930年毕业于维也纳大学工程学士学位。他在那时就已经显现出发明家的天赋。但是，他的首要 目标是在一个非纳粹土地上找份工作。但是当时他所处的特殊环境，使得这位犹太工程师逃离了1930年代的奥地利，因此，1934 年，他在塞尔维亚的贝尔格莱德找到了一份为火车设计电子系统的工作—能够使乘客通过耳机记录个人记录，像iPod。但是，工 作结束时，客户提供的是粮食，而不是支付货币。因此，他只有回到自己的故乡奥地利。 回到奥地利，爱斯勒为报纸投稿，创办了电台杂志，并开始学习印刷技术。印刷在1930年代是相当强大的技术，他开始想象如 何让印刷技术运用到在绝缘基底的电路上，并且投入大货生产。 1936年，他决定离开奥地利。他受邀前往英国工作，基于两项他已经提出的专利：一个是图形印象记录，另一个是具有垂直分 辨率线的立体电视。 他的电视专利卖了250法郎，这足够在汉普斯特德公寓住上一段时间，这是一件好事，因为他在伦敦找不到工作。有一家电话公 司真的很喜欢他的印制电路板的想法—它可以淘汰那些电话系统中使用的成捆的电线。 由于二战的爆发，爱斯勒开始想办法让家人离开奥地利。战争开始时，他的妹妹自杀了，他作为一个非法移民被英国拘留了。 即使被关了起来，爱斯勒仍然在想着怎样帮助战争。 被释放后，爱斯勒为音乐印制公司Henderson & Spalding工作。最初，他的目标是完善公司的绘图音乐打字机，不是在实验室 里，而是在一个被炸毁的建筑中工作。公司老板H.V. Strong强迫爱斯勒签署了所有在研究中出现的专利。这不是第一次，也不是 最后一次爱斯勒被人利用。 从事军事工作的麻烦之一是他的身份：他刚刚被释放。可他仍去找军事承包商，讨论他的印制电路如何使用到战争中去。 通过他在Henderson & Spalding的工作，爱斯勒开发了利用蚀刻箔在基板上记录下痕迹的概念。他的第一块电路板看上去更像 一盘意大利细面条。他在1943年申请了专利。 起初没有人真正重视这项发明，直到它被运用到炮弹的引信用来击落V-1 buzz炸弹。在此之后，爱斯勒有了工作，还有了些小 名气。战争结束后，这项技术得到了传播。美国在1948年规定，所有机载仪器必须是印制的。 爱斯勒1943年的这项专利最终被分为三个独立的专利：639111（三维印制电路板），639178（印制电路的箔技术），和 639179（粉末印刷）。这三项专利在1950年6月21日发表，但是只有少数几家公司获得专利授权。 1950年代，爱斯勒又一次被利用了，这次是在英国国家研究与发展公司工作期间。该组织基本上是泄露了爱斯勒的美国专利。 但是他继续实验和发明。他又想出了电池箔，加热墙纸，比萨饼烤箱，混凝土模具，后车窗除霜等等的主意。他在医学领域取得 了成功，于1992年去世，一生具有几十个专利。他刚刚获得了电气工程师协会的纳菲尔德银质奖章。
1、对多层板而言，内层导通是靠内层铜环不孔壁连接的，钻污的存在会 阻止这种连接。 2、对双面板而言，虽丌存在内层连接问题，但孔壁铜层若建立在丌稳固 的胶渣上，在热冲击戒机械冲击下易出现拉力离问题。
• 因此我们需要通过膨松和去钻污将胶渣除去。
钻孔后
膨松
• PA-7H膨松剂 • 使孔壁上的胶渣得以软化，并渗入树脂聚合后的交联处，从而降低其键结的能量， 使易亍迚行树脂的溶解。
2012-8-24
沉铜工艺
• 通过化学方法在孔内沉积上一层金属薄铜，实现孔金属化，便于后工序电镀铜的 沉积； • 我司采用利尔沉薄铜工艺，沉积厚度一般在———um
工艺流程
膨松
除胶渣 预中和
中和
除油
微蚀
酸洗
活化
速化
沉铜
钻污的由来
• 钻孔时玱璃环氧树脂不钻嘴在高速旋转剧烈摩擦的过程中，局部温度上升至200℃以 上，超过树脂的Tg值（140℃左右），致使树脂被软化融化为胶糊状而涂满孔壁，冷 却后便成了胶渣（Smear)。 • 钻污的危害：
• 環氧樹脂本身是極性聚合物(Polar Polymer),故在靜電測量上具有 微“負電性”經鑽孔摩擦後即轉為微正電性。但在做完除膠渣 之濕制程後，又再轉變為“負電性”。 • 然此一“負電性”對孔壁之“金屬化”卻頗為丌利。由於化學 銅的前哨是化學鈀，孔壁必須要先著落上鈀金屬，後來的化學 銅才能快速又牢固的附著與積厚。而化學鈀槽液中的鈀離子與 亞錫離子之間，若未加妥善隔離時，將導致乾柴烈火般相互反 應的一觸即發，而於槽底產生鈀金屬沉澱無意義的浪費。
• ①作为催化剂吸附H+的主体，加速HCHO的反应 • ②作为反应中心，以利e-转移至Cu2+上形成铜沉积
• 维持亚锡不钯之间的精巧平衡，丌可鼓气及仸何漏气现象存在，绝对 禁止直接往活化缸中加水，这将导致活化缸中钯胶团水解的后果。 • 钯胶团粘附的板子在经水洗过后，Pb粒之外会形成Sn（OH）4等外壳 • Sn4+ + 9H2O → H2SnO3·6H2O + 4H+
活化后的孔壁
速化（加速）
• PA-35B
• 作用
• ①剥去Pb外层的Sn4+外壳，露出Pb金属 • ②清除松散丌实的Pb团戒Pb离子、原子等
• 原理
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①Pb胶团粘附的板子经水洗之后Pb粒之外会形成Sn（OH）4等外壳 SnCl2+2HBF4→Sn(BF4)2+2HCl Sn（OH）4+4HBF4→Sn(BF4)4+4H2O Sn（OH)Cl+2HBF4→Sn(BF4)2+HCl+H2O ②反应过程宜适可而止
活化
• PA-34 Pb液中的钯是以SnPb7Cl16胶团存在的
• SnPb7Cl16的产生是PbCl2和SnCl2在酸性环境中经一系列反应而最后产生 的。 • PbCl2+SnCl2→PbSnCl4 • PbSnCl4+6PbCl2→SnPb7Cl16 • SnPb7Cl16→SnCl2+PbCl2+Pb6Cl12 • 活化工序就是让SnPb7Cl16胶团附着在孔壁表面形成迚一步的据点（Pb 在化铜槽中的作用）