直接電鍍工藝的應(yīng)用

1、Neopact 直 接 電 鍍 工 藝 的 應(yīng) 用】摘要：本文敘述了 Neopact 直接電鍍工藝的應(yīng)用，包括工藝過程及控制， 各參數(shù)對溶液性能的影響， 品 質(zhì)檢驗(yàn)，廢水處理等。該工藝穩(wěn)定可靠，控制容易而且環(huán)境污染小，廢水處理簡單，可以取代傳 統(tǒng)化學(xué)沉銅工藝，投入規(guī)模生產(chǎn)。、/一前言自從 1963 年 IBM 公司 Mr.Rodovsky 提出直接電鍍的基本的理論以來，這項(xiàng)全新的技術(shù)引起了人 們的高度重視， 并在印制板行業(yè)得到了飛速的發(fā)展和應(yīng)用。 眾所周知， 傳統(tǒng)的印制板化學(xué)沉銅工 藝具有其自身無法克服的缺點(diǎn)：（1）含有甲醛這一致癌物質(zhì)，嚴(yán)重影響操作者的身體健康，污染環(huán)境； （2）含有大量的絡(luò)

2、合劑，致使廢水處理困難；（3）自身氧化還原體系，容易自發(fā)分解，難以控制等。直接電鍍工藝則具有化學(xué)沉銅不可比擬的優(yōu)越性：不含甲醛，EDTA 等絡(luò)合物，污染小，容易控制，成品率高，廢水處理簡單，所以直接電鍍也稱為 環(huán)保電鍍 。直接電鍍經(jīng)過近四十年的發(fā)展，如今已形成了成熟的工藝技術(shù)，其化學(xué)品也相繼商品化，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，四川超聲印制板公司采用了 Neopact 直接電鍍工藝。 工藝過程及控制

3、1. 工藝流程該公司采用的是垂直式 Neopact 直接電鍍工藝，其流程如下：調(diào)整I 調(diào)整n 二級di水洗微蝕二級水洗 預(yù)浸吸附二級di水洗 后浸 二級 DI 水洗 浸 H2SO4 酸 板鍍銅二級水洗 烘干2. 直接電鍍工序的作用調(diào)整I：主要是清潔表面，去除油污，并兼有使基材極化的作用。調(diào)整主要是調(diào)整孔壁， 使帶負(fù)電荷的絕緣表面轉(zhuǎn)變?yōu)閹д姾?，提高孔壁對帶?fù)電荷的膠體鈀活化劑的吸附能力。微蝕： 徹底清除印制板表面的氧化層， 并產(chǎn)生一定的均勻細(xì)致的微觀粗糙度， 從而提高銅面的附 著力。預(yù)浸：保護(hù)活化液，防止雜質(zhì)，氧化物帶入活化液，延長活化液的使用壽命。被吸附在帶正電荷 的孔壁絕緣層表面，提供均勻

4、而稠密 的鈀晶體，為鍍銅奠定基礎(chǔ)。后浸： 去除鈀周圍的有機(jī)絡(luò)合物及還原劑， 顯著提高鈀層的導(dǎo)電能力， 從而確保在大面積的非導(dǎo) 體表面也能獲得有效而可靠的直接電鍍層。3工藝參數(shù)的影響為了更好地控制工藝過程， 提高產(chǎn)品質(zhì)量， 我們需要弄清各個(gè)工藝參數(shù)對品質(zhì)及槽液性能的影響， 現(xiàn)結(jié)合質(zhì)量及生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)將其總結(jié)如 下，供同行參考。1.調(diào)整NeopactUX 濃度：過低時(shí)覆蓋能力差，背光級數(shù)低，對于板厚大于2mm 的板將會(huì)出現(xiàn)中央環(huán)形空洞。過高時(shí)，覆蓋能力極好，但會(huì)影響到鍍層與基銅間的結(jié)合力，內(nèi)層互連缺陷增加。pH 值：過低時(shí)覆蓋能力差， 當(dāng) pH 值低于范圍 0.5-1 時(shí)， 這種缺陷就非常明顯肉眼可見。

5、 過高時(shí)， 溶液中有機(jī)物降解加快，壽命縮短，并需經(jīng)常補(bǔ)加。溫度：過低時(shí)覆蓋率降低，但影響較小，肉眼不易發(fā)現(xiàn)，如板子在不潤濕的狀態(tài)進(jìn)入時(shí)，小孔濕 潤性將會(huì)受到影響，從而影響到小孔的調(diào)整效果。銅含量：在處理板子的過程中，溶液中的銅離子會(huì)不斷增加，但它對覆蓋能力的影響極小， 即使 銅離子濃度很高，其影響也很難在標(biāo)準(zhǔn)的FR 4 板上發(fā)現(xiàn)。2微蝕Part A 濃度：過高時(shí)，微蝕速度過高，從而造成內(nèi)層銅箔的負(fù)蝕，溶液中銅離子濃度增加很快并 縮短溶液壽命；過低時(shí)，清潔效果差，銅與銅之間的結(jié)合力差。Part B 濃度：過高時(shí)，對覆蓋能力有一些影響；過低時(shí)，清潔效果差。銅含量：過高時(shí)，Part消耗極快，而且清潔

6、效果差。溫度：過高時(shí)，微蝕速率高，銅溶解快，重新開缸頻率高；過低時(shí)，清潔效果不佳。3. 預(yù)浸 磷酸濃度：過高時(shí)，直接導(dǎo)致吸附液pH 值超標(biāo)。溫度：過高時(shí)，溶解銅太多，直接導(dǎo)致吸附液中的銅離子增加。銅含量：過高時(shí)，帶入吸附缸，直接影響吸附效果，縮短吸附液 的壽命。4.吸附 鈀濃度：過低時(shí)，覆蓋率及溶液穩(wěn)定性均會(huì)受到影響，并對銅與銅之間的結(jié)合力有負(fù)面影響， 當(dāng) 鈀濃度低于 150ppm 時(shí)，將導(dǎo)致不可挽回的損失并需要重新開缸。過高時(shí)，高達(dá) 350ppm 都不會(huì) 有負(fù)面影響，只是成本增加。溫度：過高時(shí)，覆蓋率稍好，但會(huì)縮短溶液壽命。過低時(shí)，覆蓋率降低，還原劑的添加劑反應(yīng)遲 鈍。氧化還原電位：過高時(shí)，

7、膠體老化加快。如果這種情況時(shí)間較長，將導(dǎo)致不可挽回的損失；覆蓋 率，銅與銅之間的結(jié)合力逐漸惡化，最終導(dǎo)致溶液沉淀和或褪色。 當(dāng)氧化還原電位低于 300mV 時(shí)，還原劑消耗量極大并有氫氣排出，覆蓋率受到嚴(yán)重影響。pH 值：過高時(shí)，覆蓋率欠佳但影響不大。過低時(shí)，膠體老化加快，當(dāng) pH 低于 1.4 時(shí)，覆蓋率 極差，尤其是在玻璃纖維表面；同時(shí)氧 化還原電位會(huì)超出范圍，并且不能通過添加還原劑使其 復(fù)原。銅含量：過高時(shí)，氧化還原電位極不穩(wěn)定，很難保持要求范圍之內(nèi)，而且銅極易沉積在氧化還原 電極表面，影響電位的測定。銅含量過高，也會(huì)縮短溶液壽命， 降低覆蓋率并引起鍍層結(jié)合力問 題，銅的絕對濃度高和銅的增

8、長速度快（ 50mg/L/ 周）都有較大的影響。5后浸：后浸劑濃度：過低時(shí)，覆蓋率會(huì)有所降低。過高時(shí)，沒有負(fù)面影響pH 值：本溶液是一種穩(wěn)定的緩沖體系，溶液呈堿性時(shí)，對鍍層不會(huì)有影響，如果呈酸性將導(dǎo)致 溶液分解失效。6板鍍銅： 由于吸附的鈀層有一定的電阻，這就要求電流密度要比傳統(tǒng)化學(xué)沉銅后鍍銅大，一般控制在 2.0-2.5A/dm2, 電鍍時(shí)間 15min ，鍍層可達(dá) 0.3mil 。添加劑方面，有機(jī)添加劑過量添加對覆蓋率有 影響， 所以添加劑的添加一般應(yīng)控制在下限。 過多的光亮劑也會(huì)引起環(huán)狀空洞， 另外后浸劑的帶 入還會(huì)造成拐角裂紋 （Coner cracks）工序成份控制范圍 ml/L時(shí)間

9、分溫度C PH分析頻率消耗量ml/m3藥水壽命m2/L調(diào)整I調(diào)整劑 UX緩沖劑50-6050-60 5 7 60 11 12兩天一次 2020 4調(diào)整H調(diào)整劑 UX緩沖劑70-8070-80 5 7 55 11 12兩天一次 1515 4微蝕 Part A Part B 15-20 1.5-2.5 25 每日一次 30g/m230g/m2 Cu2+15g/l預(yù)浸 H3PO4（85%） 1.5-2.0 1-2 室溫 22.3 每周更換吸附基本劑還原劑Pd:200-250ppm 氧化還原電位 230290mv 5-7 55 1.6 2.3每日一次 303還原劑自動(dòng)添加每日 600ml（450 升溶

10、液 ） Cu2+100mg/L 或 30后浸后浸劑 180220 2-3 30 10-12 兩天一次 25 8酸浸硫酸 100 1 室溫每周更換酸性鍍銅硫酸銅硫酸氯離子添加劑CP 6080g/L100-12040-70ppm1-3 15-20 25 每周兩次 113L/1萬 ALL工藝參數(shù)的控制體會(huì)1 溶液穩(wěn)定性較好，產(chǎn)品質(zhì)量也很穩(wěn)定；2. 調(diào) 整I,調(diào) 整H的作用各有側(cè)重， 所以調(diào)整I的溫度，pH值比調(diào)整H高，而調(diào)整H的Neopact UX濃度比調(diào)整I高，這樣控制其效果會(huì)更好一些；另外，調(diào)整I中Neopact UX消耗相對較快一 些，應(yīng)注意補(bǔ)加；3. 調(diào)整劑可以用化學(xué)方法分析，這給控制帶來了

11、方便；4. Part A part B 選擇性微蝕體系，微蝕后細(xì)致均勻，清潔程度較好；5. 吸附膠體鈀配制簡單，而且可以直接添加DI 水調(diào)整液位；6. 后浸液穩(wěn)定性好，變化較慢；7. 整個(gè)體系操作范圍寬，控制容易；8. Neopact直接電鍍工藝對清洗水的要求較高，清洗水需采用不含NaCIO的市水或DI水。 品質(zhì)檢驗(yàn)反映直接電鍍成敗的主要特征就是電鍍銅時(shí)銅的沉積速度，孔壁及無銅區(qū)的覆蓋完整程度。1. 直接電鍍檢驗(yàn)方法為了檢查直接電鍍的效果，我們設(shè)計(jì)了一種專用試驗(yàn)板（雙面板），板中有三排分別為為0.8，0.6，0.4的孔和事先蝕好的圓形（為314）及長方形（4X 50mm無銅區(qū)，兩面圖形完全一樣

12、。先試驗(yàn)板按正常程序走完直接電鍍，然后在試驗(yàn)室里進(jìn)行浸還H2SO板面電鍍水洗吹干 背光試驗(yàn)。板面電鍍的條件為：電流密度2 2.5A/dm2 ， 2 分鐘，室溫，空氣攪拌，陽極為磷銅板。這些條件與生產(chǎn)線完全一樣，只是電鍍時(shí)間短。電鍍過程中可以觀察無銅區(qū)的上銅情況，在直接電鍍較為正常的情況下，電鍍30秒無銅區(qū)便可基本覆蓋完全。電鍍結(jié)束經(jīng)水洗吹干后，可以憑肉眼或借助檢孔鏡觀察板面，無銅區(qū)或孔壁的覆蓋情況。如果孔壁沒有空洞，無銅區(qū)覆蓋完全，說明直接電鍍很正常，可以進(jìn)行生產(chǎn)。當(dāng)然，觀察孔壁是關(guān)鍵， 無銅區(qū)可能由于夾具等問題致使板子兩面供電不一致而使部分無銅區(qū)不能完全覆蓋，事實(shí)證明這種情況（孔壁覆蓋完全）

13、也是完全可以進(jìn)行生產(chǎn)的。經(jīng)肉眼觀察如有疑問，可以做背光試驗(yàn)進(jìn)一不驗(yàn)證。實(shí)踐表面直接電鍍正常時(shí)其背光級數(shù)通?？梢缘?0級。如果孔壁有空洞，背光級數(shù)低說明直接電鍍有問題，需觀察孔壁的具體情況，分析原因并有針對性的調(diào)整溶液。鍍層性能測試將直接電鍍的板件按正常工藝進(jìn)行以后的工序生產(chǎn)，最后對蝕刻后及成品鍍層進(jìn)行如下試驗(yàn)。1 耐熱沖擊試驗(yàn)按照IPC TM 659 （288攝氏度，10s,三次）對成品鍍層進(jìn)行耐熱沖擊試驗(yàn)，結(jié)果表面及孔內(nèi) 鍍層無分層斷裂情況，鍍層整體光亮；對蝕刻后鍍層進(jìn)行288攝氏度/10s/五次熱沖擊，結(jié)果孔內(nèi)鍍層無分層，斷裂情況。2 拉脫強(qiáng)度按照GB4677.3 84進(jìn)行無焊盤金屬化孔拉脫強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果全部合格。廢水處理Neopact直接電鍍廢水處理也非常簡單，普通的廢水處理站即可完成，其具體的處理方法如下：1 洗滌水：各種槽液帶岀的洗滌用水可以直接送到中和系統(tǒng)中中和沉淀。2. 調(diào)整液：首先用水按5: 1的比例稀釋溶液，再用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH= 10,加粉末Na2S208250g/100L,反應(yīng)1.5小時(shí)后加入15%的Na2S溶液，直至在硝酸鉛試紙上岀現(xiàn)淺棕色，在pH= 9時(shí)進(jìn)行過濾，濾岀溶液可以放入最后中和的廢水中。3. 微蝕液加入亞硫酸鈉，直至槽液中氧化劑完全分解后進(jìn)行中和處理即可。4. 預(yù)浸液可以直接進(jìn)行中和處理。5. 吸附液可