孔金属化报告

印制电路技术

第七章读书报告

系部：微电子系电子电路设计与工艺

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报告名称：孔金属化流程与探究

南京信息职业技术学院

年月

书目信息

报告信息

一、概述

随着电子产品的不断日新月异，生产中对PCB板的要求也越来越高，从而要求线路板上的孔越来越密而细小。从普通PCB 板0.2mm左右到HDI板小于等于0.1mm的孔径，无不显示孔的发展。这些孔有两个作用：

一是VIA，主要为层与层之间提供导电线路；二是Pad，主要为一些插装元器件提供支撑点。我们知道刚性PCB板基材主要有铜箔、玻璃纤维、树脂。由于三种材料之间的差异，孔金属化的目的就是要在孔的内壁上覆盖一层均匀的、抗热冲击的金属铜。

孔金属化流程主要包括去钻污流程和化学沉铜流程。

二、钻孔

印制电路板的钻孔一般有手工钻孔、机械钻孔、激光钻孔。钻孔工艺最常见是机械钻孔。随着微电子的飞速发展，机械钻孔已经远远的不能满足大规模、超大规模的集成电路的要求。激光钻孔便开始得到广泛的应用。激光钻孔一般分为两种；热烧蚀和化学烧蚀。

热烧蚀：基材受到高温作用，易在孔壁上形成烧黑的碳化残渣；

化学烧蚀：虽然不受到高温作用，但是孔内形成残渣与毛刺；

为了进行孔金属化的孔，钻孔一般要满足三个要

求：

○1孔壁应该要光滑，无毛刺、无翻边、无分层；

○2孔与焊盘应保证一定的公差；

○3内层铜箔无钉头，无环氧钻污；

无论是机械钻孔还是激光钻孔，都无法一次性满足孔金属化的要求。所以就需要前处理了。

三、前处理

前处理主要有两个主要步骤：去毛刺、去钻污；

（1）去毛刺

去毛刺的手工方法是用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，一般的去毛刺机在顺着板面移动的方向有部分毛刺倒向孔口内壁。改进型的去毛刺机则采用双向转动带摆动尼龙刷辊。（2）去钻污流程

钻孔后孔壁留下了许多的树脂残渣或是钻污。对于多层板，树脂残渣由于高温作用会粘在内层铜截面。如不去除，将大大影响化学沉铜的结合力；特别是对多层板来说，会影响孔壁与内层的导通。

去钻污方法常用的大致分为以下几种：

○1等离子体法

利用CF4和O2混合气体在一定温度下，将环氧树脂残渣转化为挥发的有机氟化物。但是，成本极高，产量低，有时候不彻底，表面光滑，结合力差。

○2铬酸法

铬酸将残留的环氧树脂化为CO2，清洗时间可控制在1.5min~5min,产量高，溶液稳定。但是污染性大，表面光滑，结合力差。

○3浓硫酸法

浓硫酸具有极强的氧化性和吸水性，能将环氧树脂碳化形成水的烷基磺化物而去除。操作简单，成本极低，但是危险，难以自动化生产、不适合处理小孔。

○4高锰酸钾法

高锰酸钾在高温下将孔壁树脂氧化，这个不仅可清洗孔壁树脂，而且改善孔壁树脂表面结构。即树脂表面被微蚀形成许多空隙，大大的提高了铜沉积层的结合力。高锰酸钾法一般以下流程：

溶胀→去钻污→还原

四、化学沉铜流程

化学沉铜流程分为前处理与化学沉铜两部分。前一部分是为孔壁准备活化中心，后部分化学铜的沉积。详细流程为下：

调整清洁→水洗→微蚀→水洗→预浸→活化→水洗→速化→水洗→化学沉铜→水洗

五、孔金属化流程的辅助设备

（1）安装振震动器

主要通过震动器带动生产板震动，使小孔内的气泡逸出并令药水渗入小孔内，与孔壁充分接触。

（2）挂篮的改善

挂篮有一点倾斜度让板孔的气泡易于逸出。固定板的上下位置，不让板飘动，并令板与板间保持10-15mm，保持板与药水的充分接触。

（3）机械摇摆的改善

让机械摇摆方向与前进方向呈20-30度，是药水入孔可直接冲击孔壁。

六、孔金属化的质量检测

孔金属化的质量检测有整套的方法，其中主要有背光测定、金相切片检测、厚度测定、热冲击检查、蚀刻量测定。

（1）背光测定

这是检测孔壁沉铜完善与否的之间快速的方法，方法如下：○1样板：取一块样板；

○2样板加工：将孔一边磨去，一边留下；

○3光线设置：开启日光灯，从底部射入；

○4样板观察：用显微镜对准孔壁；

○5沉铜效果判断：一般七级以上算合格；

（2）金相切片检测

这是观察孔壁上除去钻污、化学铜及电镀层全貌的最可靠的方法。步骤如下：

○1取样:抽取一块须做金相切片的生产板

○2灌模前处理：清洁干燥试样，取一金相切片的专用模

○3调胶：取环氧树脂胶并加入8滴固化剂和8滴催化剂

○4固化：胶液将慢慢的倒入模内，并用牙签赶走气泡

○5卸模：固化完全后，从模内取出

○6粗磨和细磨：用金相专用砂纸进行粗磨和细磨

○7抛光：用抛光粉进行抛光处理

○8微蚀：用微蚀溶液对待检表面进行处理

（3）厚度测定

这是了解化学铜厚度的唯一手段，同时也可以通过它了解化学铜工作液的活性，特别是对厚铜工艺尤为重要。其步骤如下：

○1沉铜前处理

○2化学铜

○3溶解铜

○4精确吸取铜溶液

○5调pH

○6指示剂

○7滴定

○8计算

（4）热冲击检查

这是检测孔壁结合力的根本方法，是孔金属化流程质量鉴定不可缺少的项目。经过热冲击检测合格的PCB板要满足以下的要求

○1孔壁全覆盖及铜镀层不剥离。

○2孔壁上不见树脂萎缩的黑斑点。

（5）蚀刻量测定

要了解去钻污工作液的强弱、效率，可以通过PCB板的程度衡量。

七、孔金属化的常见故障及排除方法