孔金屬化技術(shù)

第7章

孔金屬化技術(shù)現(xiàn)代印制電路原理和工藝1精選ppt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)72精選ppt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3精選ppt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。4精選ppt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。5精選ppt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、機械沖孔、等離子體蝕孔、激光鉆孔、化學(xué)蝕孔等?？捉饘倩€蝕刻機6精選ppt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7精選ppt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

8精選ppt孔金屬化技術(shù)1.激光成孔的原理

激光射到工件的外表時會發(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。9精選ppt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).樹脂外表直接成孔工藝方法

(4).采用超薄銅箔的直接燒蝕的工藝方法

10精選ppt孔金屬化技術(shù)圖7－5示：采用CO2激光“開大窗口〞成孔左圖底墊已經(jīng)進行除鉆污處理

11精選ppt孔金屬化技術(shù)

(2).Nd：YAG激光鉆孔工藝方法

Nd：YAG激光技術(shù)在很多種材料上進行徽盲孔與通孔的加工。其中在聚酰亞胺覆銅箔層壓板上鉆導(dǎo)通孔，最小孔徑是25μm。12精選ppt孔金屬化技術(shù)1).根據(jù)兩類激光鉆孔的速度采取兩種并用的工藝方法

根本作業(yè)方法就是先用YAG把孔位上外表的銅箔燒蝕，然后再采用速度比YAG鉆孔快的CO2激光直接燒蝕樹脂后成孔。圖7－6兩類激光鉆孔并用的工藝方法13精選ppt孔金屬化技術(shù)2).直接成孔工藝方法UVYAG可直接穿銅與燒樹脂及纖維而成孔根本原理和工藝方法采用YAG激光鉆微盲孔兩個步驟：第一槍打穿銅箔，第二步去除孔底余料。14精選ppt孔金屬化技術(shù)化學(xué)蝕孔方法比等離子等離子體蝕孔、激光蝕孔法價格廉價，能蝕刻50μm以下的孔。但所能蝕刻的材料有限，主要針對聚酰亞胺材料。15精選ppt孔金屬化技術(shù)鉆污的產(chǎn)生是由印制板的材料組成決定的7.3去鉆污工藝環(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)16精選ppt孔金屬化技術(shù)當前去鉆污方法有很多，分干法和濕法兩種干法處理是在真空環(huán)境下通過等離子體除去孔壁內(nèi)鉆污。濕法處理包括濃硫酸、濃鉻酸、高錳酸鉀和PI調(diào)整處理，17精選ppt孔金屬化技術(shù)7.3.1等離子體處理法1.等離子體去鉆污凹蝕原理等離子體是電離的氣體，整體上顯電中性，是一種帶電粒子組成的電離狀態(tài)，稱為物質(zhì)第四態(tài)。2.等離子體去鉆污凹蝕系統(tǒng)印制板專用的等離子體化學(xué)處理系統(tǒng)-等離子體去膩污凹蝕系統(tǒng)孔金屬化雙面電路互連型18精選ppt等離子體處理工藝過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

19精選ppt孔金屬化技術(shù)7.3.2濃硫酸去鉆污由于H2SO4具有強的氧化性和吸水性，能將環(huán)氧樹脂炭化并形成溶于水的烷基磺化物而去除。反響式如下：

除鉆污的效果與濃H2SO4的濃度、處理時間和溶液的溫度有關(guān)。用于除鉆污的濃H2SO4的濃度不得低于86％，室溫下20∽40秒鐘，如果要凹蝕，應(yīng)適當提高溶液溫度和延長處理時間。濃H2SO4CmH2nOnmC＋nH2O20精選ppt孔金屬化技術(shù)7.3.3堿性高錳酸鉀處理法1.溶脹溶脹環(huán)氧樹脂，使其軟化，為高錳酸鉀去鉆污作準備。2.去鉆污利用高錳酸鉀的強氧化性，使溶脹軟化的環(huán)氧樹脂鉆污氧化裂解。3．復(fù)原去除高錳酸鉀去鉆污殘留的高錳酸鉀、錳酸鉀和二氧化錳21精選ppt孔金屬化技術(shù)7.3.4PI調(diào)整法去鉆污1.浸去離子水用去離子水浸泡，去掉一些鉆污和自來水2.去鉆污添加劑把聚酰亞胺和丙烯酸膠膜膩污溶漲，使其容易被分解和去除。接著聚酰亞胺鉆污與聯(lián)胺〔脛〕反響分解，從而去除掉相應(yīng)的鉆污。3.自來水洗去鉆污后要充分清洗22精選ppt孔金屬化技術(shù)7.4.1化學(xué)鍍銅的原理它是一種自催化氧化復(fù)原反響，在化學(xué)鍍銅過程中Cu2＋得到電子復(fù)原為金屬銅，復(fù)原劑放出電子，本身被氧化。1.化學(xué)鍍銅反響機理:①Cu2＋－L＋2e=Cu＋L②2HCHO＋4OH－→2HCOO－＋2H2＋2e＋H2O③Cu2＋+2HCHO+4OH—→Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑7.4化學(xué)鍍銅技術(shù)23精選ppt孔金屬化技術(shù)副反響④2Cu2＋＋HCOH＋5OH—→Cu2O＋H－ＣOO－＋３Ｈ２Ｏ⑤Cu2O＋H2O≒2Cu＋+2OH－⑥2Cu＋＝Cu＋Cu2⑦2H－COH+NaOH→H－COONa＋CH3－OH24精選ppt孔金屬化技術(shù)2．化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性在化學(xué)鍍銅液中參加適量的穩(wěn)定劑，并采用空氣攪拌溶液嚴格控制化學(xué)鍍銅液的操作溫度嚴格控制化學(xué)鍍銅液PH值連續(xù)過濾化學(xué)鍍銅液在鍍液中參加高分子化合物掩蔽新生的銅顆粒25精選ppt孔金屬化技術(shù)7.4.2化學(xué)鍍銅的工藝過程1.典型孔金屬化工藝流程：鉆孔板→去毛刺→去鉆污→清潔調(diào)整處理→水洗→粗化→水洗→預(yù)浸→活化處理→水洗→加速處理→水洗→化學(xué)鍍銅→二級逆流漂洗→水洗→浸酸→電鍍銅加厚→水洗→干澡26精選ppt孔金屬化技術(shù)7.5.1雙面印制板一次化學(xué)鍍厚銅1.用液體感光膠〔抗電鍍印料〕制作雙面電路圖形。然后蝕刻圖形。2.網(wǎng)印或幕簾式涂布液體感光阻焊劑，制出阻焊圖形3.再用液體感光膠涂布板面，用阻焊底片再次曝光，顯影，使孔位焊盤銅裸露出來。4.鉆孔5.化學(xué)鍍厚銅6.化學(xué)鍍銅層涂抗氧化助焊劑27精選ppt7.5.2多層板一次化學(xué)鍍厚銅工藝1. 用液體感光膠制作內(nèi)層電路2. 多層疊層與壓制3. 用液體感光膠制作外層電路4. 印阻焊掩膜，固化5. 用稀釋的液體感光膠涂布面，用阻焊掩膜曝光，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)28精選ppt孔金屬化技術(shù)7.6.1背光試驗法背光試驗法是檢查孔壁化學(xué)鍍銅完整性最常用的方法。29精選ppt孔金屬化技術(shù)7.6.2玻璃布試驗玻璃布試驗是為了檢查化學(xué)鍍銅槽液活性而設(shè)計的一種驗證方法。7.6.3金相顯微剖切金相顯微剖切是觀察孔壁上除鉆污、化學(xué)銅及電鍍層全貌和厚度的最可靠方法30精選ppt孔金屬化技術(shù)7.7.1概述直接電鍍的優(yōu)點：(1)不含傳統(tǒng)的化學(xué)Cu產(chǎn)品。(2)工藝流程簡化，取消了反響復(fù)雜的化學(xué)Cu槽液；減少了中間層〔化學(xué)Cu沉積層〕。改善了電鍍Cu的附著力，提高了PCB的可靠性。(3)減少了控制因素，簡化了溶液分析、維護和管理。(4)藥品數(shù)量減少，生產(chǎn)周期短，廢物處理費用減少，降低了生產(chǎn)的總本錢。(5)提供了一種新的流程——選擇性直接電鍍〔或稱完全的圖形電鍍〕。7.7直接電鍍技術(shù)31精選ppt孔金屬化技術(shù)7.7.2鈀系列1．技術(shù)原理鈀系列方法是通過吸附Pd膠體或鈀離子，使印制板非導(dǎo)體的孔壁獲得導(dǎo)電性，為后續(xù)電鍍提供了導(dǎo)電層.2.工藝流程以典型的Neopact法工藝流程見表7－4。32精選ppt孔金屬化技術(shù)7.7.3導(dǎo)電性高分子系列非導(dǎo)體外表在高錳酸鉀堿性水溶液中發(fā)生化學(xué)反響生成二氧化錳層,然后在酸溶液中,單體吡咯或吡咯系列雜環(huán)化合物在非導(dǎo)體外表上失去質(zhì)子而聚合，生成緊附的不溶性導(dǎo)電聚合物。將附有這類導(dǎo)電聚合物的印制板直接電鍍完成金屬化。

1.技術(shù)原理(1)吡咯的導(dǎo)電機理(2)覆銅板上覆蓋聚吡咯膜(3)導(dǎo)電膜上電鍍銅原理33精選ppt孔金屬化技術(shù)2．工藝概述使用導(dǎo)電性有機聚合物的直接金屬化工藝稱之為DMSⅡ(DirectMetallizationSystemⅡ)工藝.它可以分為前處理,生成導(dǎo)電性聚合物膜和酸性硫酸銅電鍍?nèi)齻€根本階段,.鉆孔后的覆銅箔板—水洗—整平—水洗—氧化—水洗—單體溶液催化—水洗—枯燥.然后進行板面電鍍,板面圖形電鍍或完全圖形電鍍.34精選ppt導(dǎo)電膜上電鍍銅工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

催化催化劑是有機物的單體溶液.當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)電性有機聚合物膜的印制板置于普通電鍍銅溶液中電鍍.電鍍時間取決于印制板的板厚/孔徑比,一般30ｍｉｎ內(nèi)完成孔金屬化.35精選ppt孔金屬化技術(shù)7.7.3碳黑系列――C黑導(dǎo)電膜。取消化學(xué)鍍銅工藝的直接電