化学沉铜是使经钻孔后的非导体(除胶渣后通孔内有的地方是半固化片(绝缘层))通孔壁上沉积一层密实牢固并具导电性的金属铜层,作为电镀铜加厚的底材。
⑴除胶渣:钻孔时产生的高温可使玻纤布等固化片有机物的键断开氧化,胶渣(即氧化物)滞留在迭层中的导电层表面,必须去除。本工序有硫酸雾 G1、无氮磷清洗废水 W2-1、水洗废水 W1、无氮磷有机废液 L2-1、酸性废液 L4 产生。
①硬板采用高锰酸钾除胶,原理是胶渣可溶于高锰酸钾(KMnO4)。除胶渣包括膨松、除胶、中和三个步骤。
②软板采用电浆除胶,是指混合气体在真空中经高电压电离作用后,部分气体分子或原子会发生解离而成为正负离子或自由根,再与原来气体混合在一起,具有较高的活性及能量。电浆中的离子或自由基可轻易反应成挥发性的碳氢氧化合物,最后由抽真空系统去除。
⑵清洁调整:基板表面脱脂与孔内壁表面调整同时进行,采用酸性调整剂将铜表面的氧化物、油污去除,以利于金属钯的吸附,同时增加孔内壁润 湿性。本工序有硫酸雾 G1、无氮磷有机废液 L2-1、无氮磷有机废水 W2-1 产生。
⑶微蚀:微蚀是为后续的化学沉铜提供微粗糙的活性铜表面,同时去除铜面残留的氧化物及铜箔基板表面所带电荷,使在后续活化过程中与触媒有较佳密着性。操作温度在 26±4℃,操作时间为 1′~2′,当槽中 Cu2+达 25g/L时更换槽液。微蚀厚度通常控制在 1~2.5 微米左右。微蚀使用 2~4%硫酸、80~120g/L 过硫酸钠溶液。本工序有微蚀废液 L1、硫酸雾 G1、清洗废水W1产生。
⑷预浸:为防止将水带到随后的活化液中,使活化液中的贵金属浓度及
pH 值发生变化,在活化槽前先将生产板件浸入预浸液处理,预浸后生产板件直接进入活化槽中。预浸液除不含 Pd 外,与活化液成分完全一致,确保不污染活化槽。操作温度在 30±4℃,操作时间为 1′~2′,当槽中 Cu2+达2g/l 以上时更换槽液。线路板无需水洗直接进入活化槽。本工序有酸性废液 L4、HCl 废气 G3 产生。
⑸活化:作用是在绝缘基体上吸附一层具有催化活动的金属钯颗粒,使其具有催化还原金属铜的能力,利于化学沉铜。活化的胶体钯微粒主要是通过粒子的布朗运动和异性电荷的相互吸附作用吸附在微蚀后的活性铜面和经清洗调整处理后的孔壁的非导电基材上。活化液主要成分为 SnCl2、PdCl2(SnCl23-12g/l、Pd2+100~160ppm),Pd-Sn 呈胶体。触媒(钯)被还原沉积于基板通孔及表面上,并溶解去除过量的胶体状锡,使钯完全地裸露出来,作为化学铜沉积的底材。操作温度在 28±2℃,操作时间为 5′~6′,当槽中
Cu2+达 1500ppm 以上时更换槽液,避免工件提出槽液后再重新浸入槽液。本工序有酸性废液 L4、HCl 废气 G3、水洗废水 W1 产生。
⑹速化:在化学沉铜前除去一部分在钯周围包围着的碱式锡酸盐化合物,以使钯核完全露出来,增强胶体钯的活性,称这一处理为加速处理。操作温度在 28±2℃,操作时间为 3′~4′。本工序有酸性废液 L4、清洗废水 W1 产生、HCl 废气 G3 产生。
一般情况下,当加速液中的铜含量达到 800ppm 则需要及时更换,约一周更换槽液一次。
⑺化学沉铜:化学沉铜是催化氧化还原反应。化学镀铜的机理如下: 将线路板浸入含氢氧化钠(5.5~7.5g/l)、甲醛(5.3~7.3g/l)、络合铜(Cu2+:1.0~1.8g/1)的溶液中,使线路板上覆上—层铜。操作温度在32±2℃,操作时间为 9′~12′,换槽频率为一周。本工序有化铜废液 L5、化铜废水 W3、甲醛废气 G4 产生。
Cu-EDTA+2HCHO+4OH-→ Cu↓+H ↑+2HCOO-+2H O+EDTA
⑻电镀铜加厚:化学沉铜铜层的机械性能较差,在经受冲击时易产生断裂,所以化学沉铜后采用镀薄铜加厚铜层。电镀铜是以铜球作阳极,CuSO4(65~75g/l)和 H2SO(4 180~220g/l)作电解液,还有微量 HCl(40~60mg/l)和添加剂(1-4ml/l)。电镀使通孔内的铜层及板面的铜箔加厚。操作温度在 24±2℃,槽液不作更换,当生产面积超过 180 万平方英尺或使用时间达半年时将槽液用活性炭吸附杂质,其余溶液继续回用到产线上。镀铜主要化学反应式分别由以下阴极化学反应式表示:
Cu2+ + 2e → Cu
项目采用挂钩来挂板电镀铜,故项目无需剥挂架处理。
电镀铜工序有硫酸雾 G1、L4 酸性废液、W4 电镀铜废水产生。