CB化學鍍銅工藝流程解讀

PCB化學鍍銅工藝流程解讀（二）三、化學鍍銅1．化學鍍銅液目前應用比較廣泛的配方是下表所列舉的幾種使用不同絡合劑分類的化學鍍銅液，表中配方1為灑石酸鉀鈉絡合劑，其優(yōu)點是化學鍍銅液的操作溫度低，使用方便，但穩(wěn)定性差，鍍銅層脆性大，鍍銅時間要控制適當，不然由于脆性的鍍銅層太厚會影響鍍層與基材的結(jié)合強度。配方2為EDTA·2Na絡合劑，其使用溫度高，沉積速率較高，鍍液的穩(wěn)定性較好，但成本較高。配方3為雙絡合劑，介于兩者之間。常用的化學鍍銅溶液及操作條件陣組檢份供配州方視1勵2簡3愧硫酸護銅（獨g/房L發(fā)）于14庸10形8~豎24餃酒石鴨酸鉀鍵鈉（擠g/握L誼）痰40礙—賤7~陜21暫ED斬TA仍二鈉月鹽（假g/蜜L伐）嚴—槳40蓬12景.5變~2身7如氫氧字化鈉葵（息g/燒L截）惠20技12坊7.耽5~講22巧.5充硫脲徑（燈g/末L祝）坦0.陸5趣/膏/盟亞鐵背氰化乖鉀（飽g/縮L帥）倉/饑0.搜1蔽0.睡1~篩0.巡3乎aa島離袖聯(lián)吡匙啶癢（籃g/極L活）惕/蠻0.尖01茫0.緞02圓~0悶.0段5濕甲醛管（肆ml平/L黎）治10蘇~1瞇5假10垮10族~1攔5逢工作軟溫度替（戴℃膝）炒21櫻~2爛5浩50眠~6按0擦35悄~4妖0蜻沉積擋速率辱（薄μ室m/吹h訪）圍0.烤5豐4~蓋5盛1~蹈2澡PH拍值；淡操作煉條件榆12虹~1欣3塔；空朽氣攪渴拌連濱續(xù)過畫濾緞12含~1祖2.建5呢；空與氣攪掙拌連涂續(xù)過窯濾攏12亮~1補3庸；空慚氣攪齡拌連辨續(xù)過獨濾浸工作居負荷普（瓶dm擇2藝/L望）值≤共1炊≤驢1搞≤腔22．化學鍍銅溶液的穩(wěn)定性（1）化學鍍銅溶液不穩(wěn)定的原因在催化劑存在的條件下，化學鍍銅的主要反應如下：在化學鍍銅溶液中除上式的主反應以外，還存在以下幾個副反應。a．甲醛的歧化反應－在濃堿條件下，甲醛一部分被氧化成為甲酸，另一部分被還原成甲醇，反應式為甲醛的歧視化反應除造成甲醛過量的消耗外，還會使鍍液過早的"老化"，使鍍液不穩(wěn)定。b．在堿性鍍銅溶液中，甲醛還原一部分Cu2+為Cu+，其反應式為反應式（5-3）所生成的Cu2O在堿性溶液中是微溶的：Cu2O+H2O===2Cu++2OH--(5-4)反應(5-4)中出現(xiàn)的銅Cu+非常容易發(fā)生歧化反應2Cu+===Cu0↓+Cu2+（5-5）反應式（5－5）所生成的銅是極細小的微粒，它們無規(guī)則地分散在化學鍍銅液中，這些銅微粒具有催化性，如果對這些銅微粒不進行控制，則迅速地導致整個鍍液分解，這是造成化學鍍銅液不穩(wěn)定的主要原因。（2）提高化學鍍銅溶液穩(wěn)定性的措施a．加穩(wěn)定劑所加入的穩(wěn)定劑對Cu+有極強的絡合能力，對溶液中的Cu2+離子絡合能力較差，這種溶液中的Cu+離子不能產(chǎn)生歧化反應，因而能起到穩(wěn)定化學鍍銅液的作用。所加入的穩(wěn)定劑一般是含硫或N的化合物。例如：a，a′聯(lián)吡啶、亞鐵氰化鉀，2，9二甲基鄰菲羅林、硫脲、2－巰基苯駢噻唑等。b．氣攪拌化學鍍銅過程中，用空氣攪拌溶液，在一定程度上可抑制Cu2O的產(chǎn)生，從而起到穩(wěn)定溶液的作用。c．連續(xù)過濾用粒度5μm的濾芯連續(xù)過濾化學鍍銅液，可以隨時濾除鍍液中出現(xiàn)的活性顆粒物質(zhì)。d．加入高分子化合物掩蔽銅顆粒很多含有羥基、醚基高分子化合物能吸附在銅的表面上。這樣，由于Cu2O的歧化反應而生成的銅顆粒，在其表面上吸附了這些高分子化合物之后就會失去催化性能，不再起分解溶液的作用。最常用的高分子化合物有聚乙二醇、聚乙二醇硫醚等。e．控制工作負荷對于不同的化學鍍銅液具有不同的工作負荷，如果"超載"就會加速化學鍍銅液的分解。對于表4所舉的化學鍍銅液工作負荷在連續(xù)工作時一般不能大于1dm2/L。3．化學鍍銅層的韌性為了保證PCB金屬化孔連接的可靠性，化學鍍銅層必須具有足夠的韌性?；瘜W鍍銅層韌性差的主要原因是由于甲醛還原Cu2時，放出氫氣引起的。雖然氫氣不能和銅共沉積，但在鍍銅反應中，這些氫氣會吸附在銅的表面上，聚集成氣泡夾雜在鍍銅層中，使鍍銅層產(chǎn)生大量的氣泡空洞，這些空洞會使化學鍍銅層的電阻變高，韌性變差。提高化學鍍銅層韌性的主要措施是在鍍液中加入阻氫劑，防止氫氣在銅層表面聚積。下表列舉了a，a′聯(lián)吡啶與其它的添加劑聯(lián)合使用時對以EDTA為絡合劑的化學鍍銅液的鍍銅層韌性影響，鍍銅溫度為70℃，a，a′聯(lián)吡啶的加入量為100mg/L。競5趴某些確添加滋劑對議鍍層玉韌性睬的影妹響冒添加揀劑名稠稱薦用量塔（女mg魂/L袋）規(guī)沉積錢速度峰μm村/h犬彎折稍次數(shù)杠2蜘－巰搶基苯嶼駢噻腎唑殖10蜂10淹0鋒a禮，只a蹦′拾硫代塵乙二議醇資10食8~滿10娘6~仆12鼓亞鐵啦氰化鼓鉀管10沫6~膨8難9~遙13距硫氰貧化鉀喇10從6~膽8瘋9~放134．化學鍍液的沉積速率影響化學鍍銅液沉積速率的因素主要有以下幾點：（1）溶液的的pH值甲醛還原銅的反應能否順利進行，主要取決于鍍液的pH值，在一定pH值范圍內(nèi)，隨著溶液pH值增加，銅的沉積速度率加快，但pH值也不能太高，否則副反應加劇，造成鍍液不穩(wěn)定。一般情況下pH值的控制范圍為12~13。（2）銅離子濃度化學鍍銅液的沉積速率，隨著鍍液中Cu2+離子的濃度增加而加快，在低濃度范圍內(nèi)幾乎是按正比例增加，但當銅離子濃度增加到一濃度時，沉積速率增加變慢。雖然高濃度的Cu2+離子鍍液可以得到較快的沉積速率，但是銅離子濃度太高，副反應加劇，造成鍍液不穩(wěn)定。（3）絡合劑鍍液中絡合劑的過量程度對鍍液的沉積速率影響較小。但是絡合劑的類型對沉積速率有很大影響，表6列出了不同類型的絡合劑對化學鍍銅液的混合電位和沉積電流的影響。6不同類型的絡合劑對沉積電流和混合電位的影響勇Cu誓2+遙配位摔體苗混合運電位至（綠mV控）啦沉積礎電流剖（悅A/瘦cm藍2條）奪酒石飯酸鉀包鈉料61負0羽0.源75饞×撒10宋－補3熄ED歐TA鬧2N典a教65撐0旺1.鞋00霜×惕10廉－哥3桿NN削′刑NN浩′施－四便－羥甜丙基嘉乙胺報四乙碧酸（材Qu梳ad干ro掌l日）倒68鄙0棋3.絡6廈×餡10顏－黨3摧苯基松乙二藏胺四智乙酸富（梁CE可TA串）回68您5病5.擱4歲×樹10聲－弊3（4）甲醛鍍液中甲醛35%（體積）的含量在8ml/L以下時，其還原電位隨甲醛的濃度增加而明顯增大，高于8ml/L時，甲醛的還原電位增加緩慢。在實際應用中，甲醛的濃度范圍為10~15ml/L。在此濃度范圍內(nèi)的甲醛含量變化對銅的沉積速率影響不大。（5）添加劑為了改善銅層的特性和鍍液的穩(wěn)定性，可在化學鍍銅液中加入一定量的添加劑。加入添加劑后，在多數(shù)情況下是使化學鍍銅液的沉積速率變低。添加劑的含量不能過高，加入過量的添加劑往往會使鍍銅反應停止。（6）溫度提高鍍液溫度鍍銅速率增加，但隨著鍍液溫度上升，副反應增加，使鍍液不穩(wěn)定。因此，對不同的化學鍍銅液，工作溫度都有一個極限值，超過工作溫度極限時，鍍液的穩(wěn)定性明顯變差，造成鍍液迅速分解。5．化學鍍銅溶液的自動分析和自動補加化學鍍銅過程中，鍍液的組分由于化學反應的消耗，在不斷地變化，如果不及時補充消耗掉的部分，將會影響化學鍍銅層的質(zhì)量，而且，由于成分比例失調(diào)，會造成鍍液迅速分解。采用自動分析和自動補加的方法，控制化學鍍銅液的成分，可使鍍液始終處于最佳工作狀態(tài)?，F(xiàn)在國內(nèi)就有專門的自動分析補加裝置出售。這些裝置能自動分析和補加化學鍍銅反應過程中所消耗的銅離子、氫氧化鈉、甲醛等。采用自動分析能明顯提高化學鍍銅質(zhì)量，提高溶液穩(wěn)定性，節(jié)約化工原料，減少污水排放和提高生產(chǎn)效率。6．常見疵病及解決方法（1）化學鍍銅層與銅箔的結(jié)合力差a．銅箔表面粗化處理不夠；b．粗化后基體表面清洗不良；c．化學鍍銅層太脆。（2）金屬化孔壁的鍍銅層有針孔a．鉆孔質(zhì)量太差，由于鉆頭不鋒利，在鉆孔過程中有大量的覆箔板切