PCB板沉铜的目的与作用以及工艺流程解析

PCB板的一般工艺流程包括：    开料--钻孔--沉铜--图形转移--图形电镀--蚀刻--阻焊--字符--表面处理--啤锣--终检--包装出货。开料和钻孔对于多数PCB爱好者来说不难理解，所以本文着重讲讲沉铜这道工序！ 在印制电路板制造技术中，这道工序是比较关键的一道工序。如果工艺参数控制不好就会产生孔壁空洞等诸多功能性的问题。
       
  一. 沉铜的目的与作用：

在已钻孔的不导电的孔壁基材上，用化学的方法沉积上一层薄薄的化学铜，以作为后面电镀铜的基底;

二. 工艺流程：

去毛刺→碱性除油→二或三级逆流漂洗→粗化(微蚀)→二级逆流漂洗→预浸→活化→二级逆流漂洗→解胶→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸

三. 流程说明：

（一）  去毛刺：

作用于目的： 沉铜前PCB基板经过钻孔工序，此工序最容易产生毛刺，它是造成劣质孔金属化的最重要的隐患。必须采用去毛刺工艺方法加以解决。通常采用机械方式，使孔边和内孔壁无倒刺或堵孔的现象产生.

       （二）  碱性除油:

作用与目的：除去板面油污，指印，氧化物，孔内粉尘;对孔壁基材进行极性调整(使孔壁由负电荷调整为正电荷)便于后工序中胶体钯的吸附;

多为碱性除油体系，也有酸性体系，但酸性除油体系较碱性除油体系无论除油效果，还是电荷调整效果都差，表现在生产上即沉铜背光效果差，孔壁结合力差，板面除油不净，容易产生脱皮起泡现象。

碱性体系除油与酸性除油相比：操作温度较高，清洗较困难;因此在使用碱性除油体系时，对除油后清洗要求较严

除油调整的好坏直接影响到沉铜背光效果;

（三）   微蚀：

作用与目的：除去板面的氧化物，粗化板面，保证后续沉铜层与基材底铜之间良好的结合力;新生成的铜面具有很强的活性，可以很好吸附胶体钯;

粗化剂： 目前市场上用的粗化剂主要用两大类：硫酸双氧水体系和过硫酸体系，硫酸双氧水体系优点：溶铜量大，(可达50g/L)，水洗性好，污水处理较容易，成本较低，可回收，缺点：板面粗化不均匀，槽液稳定性差，双氧水易分解，空气污染较重过硫酸盐包括过硫酸钠和过硫酸铵，过硫酸铵较过硫酸钠贵，水洗性稍差，污水处理较难，与硫酸双氧水体系相比，过硫酸盐有如下优点：槽液稳定性较好，板面粗化均匀，缺点：溶铜量较小(25g/L)过硫酸盐体系中硫酸铜易结晶析出，水洗性稍差，成本高;           

另外有杜邦新型微蚀剂单过硫酸氢钾，使用时，槽液稳定性好，板面粗化均匀，粗化速率稳定，不受铜含量的影响，操作简单，适宜于细线条，小间距，高频板等

（四）  预浸/活化：

预浸目的与作用：主要是保护钯槽免受前处理槽液的污染，延长钯槽的使用寿命，主要成分除氯化钯外与钯槽成份一致，可有效润湿孔壁，便于后续活化液及时进入孔内活化使之进行足够有效的活化;

预浸液比重一般维持在18波美度左右，这样钯槽就可维持在正常的比重20波美度以上;

活化的目的与作用：经前处理碱性除油极性调整后，带正电的孔壁可有效吸附足够带有负电荷的胶体钯颗粒，以保证后续沉铜的均匀性，连续性和致密性;因此除油与活化对后续沉铜的质量起着十分重要的作用，

生产中应特别注意活化的效果，主要是保证足够的时间，浓度(或强度)

活化液中的氯化钯以胶体形式存在，这种带负电的胶体颗粒决定了钯槽维护的一些要点：保证足够数量的亚锡离子和氯离子以防止胶体钯解胶，(以及维持足够的比重，一般在18波美度以上)足量的酸度(适量的盐酸)防止亚锡生成沉淀，温度不宜太高，否则胶体钯会发生沉淀，室温或35度以下;

（五）  解胶：

作用与目的：可有效除去胶体钯颗粒外面包围的亚锡离子，使胶体颗粒中的钯核暴露出来，以直接有效催化启动化学沉铜反应，?

原理：因为锡是两性元素，它的盐既溶于酸又溶于碱，因此酸碱都可做解胶剂，但是碱对水质较为敏感，易产生沉淀或悬浮物，极易造成沉铜孔破;盐酸和硫酸是强酸，不仅不利与作多层板，因为强酸会攻击内层黑氧化层，而且容易造成解胶过度，将胶体钯颗粒从孔壁板面上解离下来;一般多使用氟硼酸做主要的解胶剂，因其酸性较弱，一般不造成解胶过度，且实验证明使用氟硼酸做解胶剂时，沉铜层的结合力和背光效果，致密性都有明显提高;

（六）  沉铜：

作用与目的：通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应，新生成的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应，使沉铜反应持续不断进行。通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜。

原理：利用甲醛在碱性条件下的还原性来还原被络合的可溶性铜盐。

空气搅拌：槽液要保持正常的空气搅拌，目的是氧化槽液中的亚铜离子和槽液中的铜粉，使之转化为可溶性的二价铜。