制作CB板孔鍍錫

第7章

孔金屬化技術(shù)現(xiàn)代印制電路原理和工藝孔金屬化技術(shù)

概述1鉆孔技術(shù)2去鉆污工藝3化學(xué)鍍銅技術(shù)4一次化學(xué)鍍厚銅孔金屬化工藝5孔金屬化的質(zhì)量檢測6直接電鍍技術(shù)7LOGO孔金屬化技術(shù)孔金屬化工藝是印制電路板制造技術(shù)中最為重要的工序之一目前的金屬化孔主要有三類：埋孔、盲孔和過孔埋孔盲孔過孔圖7-1多層撓性線路中的過孔、埋孔和盲孔LOGO孔金屬化技術(shù)

那么孔金屬化到底是怎么定義的呢？孔金屬化是指在兩層或多層印制板上鉆出所需要的過孔，各層印制導(dǎo)線在孔中用化學(xué)鍍和電鍍方法使絕緣的孔壁上鍍上一層導(dǎo)電金屬使之互相可靠連通的工藝。雙面印制板或多層印制辦制造工藝的核心問題是孔金屬化過程。LOGO孔金屬化技術(shù)

其質(zhì)量的好壞受三個工藝控制，這三個工藝是1、鉆孔技術(shù)。2、去鉆污工藝。3、化學(xué)鍍銅工藝。LOGO孔金屬化技術(shù)7.2鉆孔技術(shù)目前印制電路板通孔的加工方法包括數(shù)控鉆孔、機(jī)械沖孔、等離子體蝕孔、激光鉆孔、化學(xué)蝕孔等。孔金屬化線蝕刻機(jī)LOGO影響鉆孔的六個主要因素

②鉆頭

①鉆床

③工藝參數(shù)④蓋板及墊板

⑥加工環(huán)境

⑤加工板材

因素LOGO孔金屬化技術(shù)7.2.2激光鉆孔微小孔的加工是生產(chǎn)高密度互連（HDI）印制板的重要步驟，激光鉆孔是目前最容易被人接受的微小孔的加工方式。PCB激光鉆孔機(jī)

LOGO孔金屬化技術(shù)1.激光成孔的原理

激光射到工件的表面時會發(fā)生三種現(xiàn)象即反射、吸收和穿透。

激光鉆孔的主要作用就是能夠很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光熱燒蝕和光化學(xué)裂蝕或稱之為切除。LOGO孔金屬化技術(shù)

3.激光鉆孔加工

(1).CO2激光成孔的不同的工藝方法

(1).開銅窗法(2).開大窗口工藝方法

(3).樹脂表面直接成孔工藝方法

(4).采用超薄銅箔的直接燒蝕的工藝方法

LOGO孔金屬屬化技技術(shù)圖7－5示：采采用CO2激光““開大大窗口口”成成孔左圖底底墊已已經(jīng)進(jìn)進(jìn)行除除鉆污污處理理LOGO孔金屬屬化技技術(shù)(2).Nd：YAG激光鉆鉆孔工工藝方方法Nd：YAG激光技技術(shù)在在很多多種材材料上上進(jìn)行行徽盲盲孔與與通孔孔的加加工。。其中中在聚聚酰亞亞胺覆覆銅箔箔層壓壓板上上鉆導(dǎo)導(dǎo)通孔孔，最最小孔孔徑是是25μμm。LOGO孔金屬屬化技技術(shù)1).根據(jù)兩兩類激激光鉆鉆孔的的速度度采取取兩種種并用用的工工藝方方法基基本本作業(yè)業(yè)方法法就是是先用用YAG把孔位位上表表面的的銅箔箔燒蝕蝕，然然后再再采用用速度度比YAG鉆孔快快的CO2激光直直接燒燒蝕樹樹脂后后成孔孔。圖7－6兩類激激光鉆鉆孔并并用的的工藝藝方法法LOGO孔金屬屬化技技術(shù)2).直接成成孔工工藝方方法UVYAG可直接接穿銅銅與燒燒樹脂脂及纖纖維而而成孔孔基本本原理理和工工藝方方法采用YAG激光鉆鉆微盲盲孔兩兩個步步驟：：第一槍打穿穿銅箔箔，第二步清除除孔底底余料料。LOGO孔金屬屬化技技術(shù)化學(xué)蝕蝕孔方方法比比等離離子等等離子子體蝕蝕孔、、激光光蝕孔孔法價價格便便宜，，能蝕蝕刻50μμm以下的的孔。。但所所能蝕蝕刻的的材料料有限限，主主要針針對聚聚酰亞亞胺材材料。。LOGO孔金屬屬化技技術(shù)鉆污的的產(chǎn)生生是由由印制制板的的材料料組成成決定定的7.3去鉆污污工藝藝環(huán)氧樹脂或環(huán)氧玻纖布銅層圖7－7剛性板的組成結(jié)構(gòu)聚酰亞胺丙烯酸、環(huán)氧類熱固膠膜銅層圖7－8撓性板組成結(jié)構(gòu)LOGO孔金金屬屬化化技技術(shù)術(shù)當(dāng)前前去去鉆鉆污污方方法法有有很很多多，，分分干干法法和和濕濕法法兩兩種種干法法處處理理是是在在真真空空環(huán)環(huán)境境下下通通過過等等離離子子體體除除去去孔孔壁壁內(nèi)內(nèi)鉆鉆污污。。濕法處理理包括濃濃硫酸、、濃鉻酸酸、高錳錳酸鉀和和PI調(diào)整處理理，LOGO孔金屬化化技術(shù)7.3.1等離子體體處理法法1.等離子體體去鉆污污凹蝕原原理等離子體體是電離離的氣體體，整體體上顯電電中性，，是一種種帶電粒粒子組成成的電離離狀態(tài)，，稱為物物質(zhì)第四四態(tài)。2.等離子體體去鉆污污凹蝕系系統(tǒng)印制板專專用的等等離子體體化學(xué)處處理系統(tǒng)統(tǒng)-等離子體體去膩污污凹蝕系系統(tǒng)孔金屬化化雙面電電路互連連型LOGO等離子體體處理工工藝過程程等離子體去鉆污凹蝕高壓濕噴砂

去除玻璃纖維

烘板

等離子體凹蝕處理

LOGO孔金屬化化技術(shù)7.3.2濃硫酸去去鉆污由于H2SO4具有強(qiáng)的的氧化性性和吸水水性，能能將環(huán)氧氧樹脂炭炭化并形形成溶于于水的烷烷基磺化化物而去去除。反反應(yīng)式如如下：除鉆污的的效果與與濃H2SO4的濃度、、處理時時間和溶溶液的溫溫度有關(guān)關(guān)。用于于除鉆污污的濃H2SO4的濃度不不得低于于86％，室溫溫下20∽40秒鐘，如如果要凹凹蝕，應(yīng)應(yīng)適當(dāng)提提高溶液液溫度和和延長處處理時間間。濃H2SO4CmH2nOnmC＋nH2OLOGO孔金屬化化技術(shù)7.3.3堿性高錳錳酸鉀處處理法1.溶脹溶脹環(huán)氧氧樹脂，，使其軟軟化，為為高錳酸酸鉀去鉆鉆污作準(zhǔn)準(zhǔn)備。2.去鉆污利用高錳錳酸鉀的的強(qiáng)氧化化性，使使溶脹軟軟化的環(huán)環(huán)氧樹脂脂鉆污氧氧化裂解解。3．還原去除高錳錳酸鉀去去鉆污殘殘留的高高錳酸鉀鉀、錳酸酸鉀和二二氧化錳錳LOGO孔金屬化化技術(shù)7.3.4PI調(diào)整法去去鉆污1.浸去離子子水用去離子子水浸泡泡，去掉掉一些鉆鉆污和自自來水2.去鉆污添加劑把把聚酰亞亞胺和丙丙烯酸膠膠膜膩污污溶漲，，使其容容易被分分解和去去除。接接著聚酰酰亞胺鉆鉆污與聯(lián)聯(lián)胺（脛脛）反應(yīng)應(yīng)分解，，從而去去除掉相相應(yīng)的鉆鉆污。3.自來水洗洗去鉆污后后要充分分清洗LOGO孔金屬化化技術(shù)7.4.1化學(xué)鍍銅銅的原理理它是一種種自催化化氧化還還原反應(yīng)應(yīng)，在化化學(xué)鍍銅銅過程中中Cu2＋得到電電子還原原為金屬屬銅，還還原劑放放出電子子，本身身被氧化化。1.化學(xué)鍍銅銅反應(yīng)機(jī)機(jī)理:①Cu2＋－L＋2e=Cu＋L②2HCHO＋4OH－→2HCOO－＋2H2＋2e＋H2O③Cu2＋+2HCHO+4OH—→Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑7.4化學(xué)鍍鍍銅技技術(shù)LOGO孔金屬屬化技技術(shù)副反應(yīng)④2Cu2＋＋HCOH＋5OH—→→Cu2O＋H－ＣOO－＋３Ｈ２Ｏ⑤Cu2O＋H2O≒2Cu＋+2OH－⑥2Cu＋＝Cu＋Cu2⑦2H－COH+NaOH→→H－COONa＋CH3－OHLOGO孔金屬化技技術(shù)2．化學(xué)鍍銅銅液的穩(wěn)定定性在化學(xué)鍍銅銅液中加入入適量的穩(wěn)穩(wěn)定劑，并并采用空氣氣攪拌溶液液嚴(yán)格控制化化學(xué)鍍銅液液的操作溫溫度嚴(yán)格控制化化學(xué)鍍銅液液PH值連續(xù)過濾化學(xué)學(xué)鍍銅液在鍍液中加入入高分子化合合物掩蔽新生生的銅顆粒LOGO孔金屬化技術(shù)術(shù)7.4.2化學(xué)鍍銅的工工藝過程1.典型孔金屬化化工藝流程：：鉆孔板→去毛毛刺→去鉆污污→清潔調(diào)整整處理→水洗洗→粗化→水洗洗→預(yù)浸→活活化處理→水水洗→加速處處理→水洗→→化學(xué)鍍銅→→二級逆流漂漂洗→水洗→→浸酸→電電鍍銅加厚厚→水洗→→干澡LOGO孔金屬化技術(shù)術(shù)7.5.1雙面印制板一一次化學(xué)鍍厚厚銅1.用液體感光膠膠（抗電鍍印印料）制作雙雙面電路圖形形。然后蝕刻刻圖形。2.網(wǎng)印或幕簾式式涂布液體感感光阻焊劑，，制出阻焊圖圖形3.再用液體感光光膠涂布板面面，用阻焊底底片再次曝光光，顯影影，使孔位位焊盤銅裸露露出來。4.鉆孔5.化學(xué)鍍厚銅6.化學(xué)鍍銅層涂涂抗氧化助焊焊劑LOGO7.5.2多層板一次化化學(xué)鍍厚銅工工藝1.用液體感光膠膠制作內(nèi)層電電路2.多層疊層與壓壓制3.用液體感光膠膠制作外層電電路4.印阻焊掩膜，，固化5.用稀釋的液體體感光膠涂布布面，用阻焊焊掩膜曝光，，露出焊盤6.鉆孔7. H2SO4/HF凹蝕處理8.粗化，活化，，NaOH解膠9.化學(xué)鍍厚銅20μm孔金屬化技術(shù)術(shù)LOGO孔金屬化技術(shù)術(shù)7.6.1背光試驗法背光試驗法是是檢查孔壁化化學(xué)鍍銅完整整性最常用的的方法。LOGO孔金屬化技術(shù)術(shù)7.6.2玻璃布試驗玻璃布試驗是是為了檢查化化學(xué)鍍銅槽液液活性而設(shè)計計的一種驗證證方法。7.6.3金相顯微剖切切金相顯微剖切切是觀察孔壁壁上除鉆污、、化學(xué)銅及電電鍍層全貌和和厚度的最可可靠方法LOGO孔金屬化技術(shù)術(shù)7.7.1概述直接電鍍的優(yōu)優(yōu)點：(1)不含傳統(tǒng)的化化學(xué)Cu產(chǎn)品。(2)工藝流程簡化化，取消了反反應(yīng)復(fù)雜的化化學(xué)Cu槽液；減少了了中間層（化化學(xué)Cu沉積層）。改改善了電鍍Cu的附著力，提提高了PCB的可靠性。(3)減少了控制因因素，簡化了了溶液分析、、維護(hù)和管理理。(4)藥品數(shù)量減少少，生產(chǎn)周期期短，廢物處處理費(fèi)用減少少，降低了生生產(chǎn)的總成本本。(5)提供了一種新新的流程——選擇擇性性直直接接電電鍍鍍（（或或稱稱完完全全的的圖圖形形電電鍍鍍））。。7.7直接接電電鍍鍍技技術(shù)術(shù)LOGO孔金金屬屬化化技技術(shù)術(shù)7.7.2鈀系系列列1．技技術(shù)術(shù)原原理理鈀系系列列方方法法是是通通過過吸吸附附Pd膠體體或或鈀鈀離離子子，，使使印印制制板板非非導(dǎo)導(dǎo)體體的的孔孔壁壁獲獲得得導(dǎo)導(dǎo)電電性性，，為為后后續(xù)續(xù)電電鍍鍍提提供供了了導(dǎo)導(dǎo)電電層層.2.工藝藝流流程程以典典型型的的Neopact法工工藝藝流流程程見見表表7－4。LOGO孔金金屬屬化化技技術(shù)術(shù)7.7.3導(dǎo)電電性性高高分分子子系系列列非導(dǎo)導(dǎo)體體表表面面在在高高錳錳酸酸鉀鉀堿堿性性水水溶溶液液中中發(fā)發(fā)生生化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)生生成成二二氧氧化化錳錳層層,然后后在在酸酸溶溶液液中中,單體體吡吡咯咯或或吡吡咯咯系系列列雜雜環(huán)環(huán)化化合合物物在在非非導(dǎo)導(dǎo)體體表表面面上上失失去去質(zhì)質(zhì)子子而而聚聚合合，，生生成成緊緊附附的的不不溶溶性性導(dǎo)導(dǎo)電電聚聚合合物物。。將將附附有有這這類類導(dǎo)導(dǎo)電電聚聚合合物物的的印印制制板板直直接接電電鍍鍍完完成成金金屬屬化化。。1.技術(shù)原原理(1)吡咯的的導(dǎo)電電機(jī)理理(2)覆銅板板上覆覆蓋聚聚吡咯咯膜(3)導(dǎo)電膜膜上電電鍍銅銅原理理LOGO孔金屬屬化技技術(shù)2．工藝藝概述述使用導(dǎo)導(dǎo)電性性有機(jī)機(jī)聚合合物的的直接接金屬屬化工工藝稱稱之為為DMSⅡ(DirectMetallizationSystemⅡⅡ)工藝.它可以以分為為前處處理,生成導(dǎo)導(dǎo)電性性聚合合物膜膜和酸酸性硫硫酸銅銅電鍍鍍?nèi)齻€個基本本階段段,.鉆孔后后的覆覆銅箔箔板—水洗—整平—水洗—氧化—水洗—單體溶溶液催催化—水洗—干燥.然后進(jìn)進(jìn)行板板面電電鍍,板面圖圖形電電鍍或或完全全圖形形電鍍鍍.LOGO導(dǎo)電膜膜上電電鍍銅銅工藝藝整平把鉆孔后的印制板浸在65℃的整平劑溶液中3ｍｉｎ,然后取出,在25℃,于去離子水中漂洗2min。氧化DMSⅡ過程綜合處理的目的是在孔壁內(nèi)(含表面)生成一層連續(xù)的、無空洞的、結(jié)合牢固的致密沉積銅

催化催化劑是有機(jī)物的單體溶液.當(dāng)覆蓋有二氧化錳氧化層的印制板孔壁接觸酸性單體溶液,便在非導(dǎo)體孔壁表面上生成不溶性導(dǎo)電聚合物層,作為以后直接電鍍的基底導(dǎo)電層

電鍍

將涂覆有導(dǎo)電性有機(jī)聚合物膜的印制板置于普通電鍍銅溶液中電鍍