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直接电镀技术原理与关键工位说明

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vacty|  楼主 | 2008-7-14 14:26 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

一、直接电镀技术-钯系列
1)技术原理
钯系列方法是通过吸附Pd胶体或钯离子,使印制板非导体的孔壁获得导电性,为后续电镀提供了导电层,吸附钯胶体与过去化学镀铜前的活化处理所吸附的胶体钯不同,直接电镀用胶体钯层要致密,其中胶体钯粒子非常细腻约为10~25A,而传统胶体钯的粒子约为300A。通过在钯溶液中加入添加剂,使钯的吸附紧密,互相重合成为层状,以提高其导电性,通过选择合适的清洁整孔剂或助催化剂等方法来提高孔壁基材对导电钯的吸附量,而在铜上的吸附量减少。为了进一步提高吸附钯膜的导电性,有多种方法,如硫化处理,稳定性处理或中和处理等。
利用钯作为直接电镀用的导电层的方法很多,例如Shipley公司的Crimson法,是采用Pd-Sn胶体催化,通过改变整孔剂,使钯一锡胶体的吸附量提高了三倍,为了提高导电性、从胶粒中去除锡,使钯形成易导电的硫化钯。Solution Technology system公司开发的DPS法,以香草醛作为添加剂,以提高胶体钯的吸附量,从而达到导电的目的。Atoteeh公司开发的Neopact法中使用的胶体钯不含Sn2+,而含有一种弱酸性可溶性有机聚合物,易清洗,通过后浸和选择剂处理后,将铜表面上的Pd除去,同时微蚀铜表面,改善导电Pd膜与孔壁的结合力以及电镀铜与基体铜的结合力,从而提高了工艺可靠性。
2)典型工艺流程
形成导电Pd层的方法不同,其工艺流程也不完全相同,典型的工艺流程如下:
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/231949313A4.jpg
 
3)关键工位的说明
1 清洁整孔处理
通过清洁整孔处理,不导电的基材被赋予正电荷,在活化处理时,使孔壁基材上更能有效地吸附带负电的钯锡胶体。该类处理溶液,一般都和其后的一系列溶液配套使用,不同方法的清洁整孔溶液不能相互混用,应按照供应商提供的使用说明书使用。
http://www.pcbres.com/images/cn/pcbres.png
2 预浸处理溶液
主要目的是保护钯活化槽免受其它物质的污染,一般来说预浸槽的成份与活化槽的主要成份相同。
3 活化处理溶液
目前直接电镀技术使用的活化处理溶液大多还是Pd-Sn胶体溶液,据报道,也有不含Sn的Pd胶体溶液,如钯与硫化物形成的胶体溶液,具体配方组成与工艺条件如表4-1所示。
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/231949563J2.jpg
 
4 后处理
后处理的目的是进一步提高导电!" 膜的导电性,不同的活化处理溶液,后处理的方法也不相同,需要区别对待,通常包括加速处理和稳定化处理。
二、直接电镀技术-导电性高分子系列
1)技术原理
一般高分子聚合物可视为非导体,但经过某种特殊处理可使其具有一定程度的导电性。例如吡咯为一种有机单体在酸性溶液中,在MnO2作用下,其进行聚合反应形成导电聚吡咯化合物。在采用KMnO4的碱溶液处理印制板时,KMnO4将与非导体基材发生化学反应,结果在非导体表面上生成MnO2吸附层。它会嵌入印制板非导体区域的孔隙中或者化学吸附到印制板表面上,然后将经过处理过的印制板放入含有5节杂环化合物(如吡咯、呋喃等)弱酸性水溶液中,吸附有MnO2氧化剂的印制板基材接触酸性单体溶液时,便在非导体孔壁表面上生成不溶性导电聚合物层(如聚吡咯,聚呋喃等),作为以后直接电镀用的导电层。从而淘汰了传统的
化学镀铜层。
2)典型工艺流程
钻孔、去毛刺、清洁、微蚀刻处理后的印制板
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/2319502H0B.jpg
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/231950402636.jpg
 

处理方式可以采用浸渍法或喷淋法,其中以水平传送式连续喷淋处理为最佳。
3)关键工位的说明
1 整孔处理
整孔处理溶液是含有, 一甲基吡咯烷酮的碱性有机溶剂的水溶液,能使孔壁环氧树脂表面软化和溶胀,常用的整孔处理溶液的组成与工艺条件如下:
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/231950593P8.jpg
 
2 氧化处理
氧化处理溶液是含有碱金属的高锰酸盐和表面活性剂的碱性水溶液,氧化处理旨在获得微观粗化的孔壁表面,提高金属镀层与孔壁基材的粘结强度,同时使孔壁表面吸附有MnO2中等氧化剂,用于以后的单体聚合,整孔处理过的印制板浸于下列溶液中进行氧化处理,然后水漂洗。[/url]
[url=http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/23195123W01.jpg]http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/23195123W01.jpg

  
3 有机单体溶液催化处理(导电膜产生)
氧化处理过的印制板浸于下列弱酸性单体溶液中催化处理,在孔壁表面上生成直接电镀用的黑色聚合物导电层,溶液的组成及工艺条件如下:
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/2319513KR0.jpg[/url]
[url=http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/2319520912b.jpg]http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/2319520912b.jpg

   
上述方法中吡咯的聚合是一步完成的,现也有将吡咯的聚合分浸吡咯和浸酸两阶段进行,浸吡咯溶液中不含酸而加入有机溶剂(吡咯1.5%,溶剂3.4%),可增加吡咯的溶解度,同时在吡咯槽中没有聚吡咯形成,大大延长了槽液的使用寿命。浸吡咯后的印制板不经水洗,直接浸酸,浸酸使用强酸(2%(V/V)H2SO4),使MnO2具有较高的还原电位,MnO2被还原为Mn2+溶解于酸中,使吡咯单体聚合形成导电性聚吡咯,同时浸酸还可除掉内层铜环和铜表面上残存物质。
三、直接电镀技术-碳黑系列
1)技术原理
碳黑系列直接电镀技术通常称为黑孔化,它是将精细碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层,其关键技术在于碳黑浸涂溶液即黑孔化溶液,该溶液由碳黑、液体分散介质和表面活性剂三部分组成,要把具有优良导电性的碳黑浸涂在孔壁上,要求碳黑要稳定地悬浮于溶液中不发生沉淀,同时要求浸涂在孔壁上的碳黑要平滑细致不剥离。因此要求碳黑粒径0.2-2μm,表面积以300~600m2/克为佳。液体分散介质的作用是分散碳黑,通常使用去离水作分散介质。表面活性剂的作用是增进碳黑悬浮液的稳定性和润湿性能,使碳黑能充分吸附到孔壁非导体基材上。阳离子、阴离子和非离子表面活性剂均可使用,但必须是可溶的,稳定的,并且在悬浮液中不起泡。为提高悬浮液的稳定性,用碱金属氢氧化物如氢氧化钾调节溶液的PH值为10~12。对吸附有碳黑膜的印制板还必须进行微蚀刻处理,因为碳膜上有无数微细孔,微蚀刻溶液通过这些孔到达铜表面,蚀刻掉约1-2μm厚的铜层,这时铜上吸附的碳黑随铜被蚀刻而脱落,仅在树脂和玻璃纤维上残留有碳黑膜,以此作为直接电镀的导电层。
2)典型工艺流程
http://www.pcbres.com/upimg/userup/0806/23195240F53.jpg
 
3)关键工位的说明
1 清洁处理
使用弱碱性清洁剂,从板上去除油脂等污物。
2 整孔处理
因为碳黑带负电荷,和树脂表面所带负电荷相互排斥,不能静电吸附,影响吸附效果,通过调整剂所带正电荷的调整,可以中和树脂表面的负电荷,甚至给孔壁表面赋予正电荷,使之容易吸附碳黑。
3 黑孔化
通过物理吸附作用,使孔壁基材表面吸附上均匀细致的碳黑层。
4 干燥
可采用短时间高温或长时间低温干燥,其目的是为了去除碳黑层中的水份,增进碳黑与孔壁基材表面之间的附着力。
5 微蚀刻准备
在黑孔化过程中,碳黑不仅吸附在孔壁表面,而且也吸附在内层铜环及板表面铜层上,为保证电镀铜与基体铜有良好的结合,必须把铜上的碳黑除去,微蚀前准备即用碱金属硼盐溶液处理,使碳黑层微溶胀,生成微孔通道。
6 微蚀刻处理
微蚀刻液通过微孔通道浸蚀到铜面,并使铜面微蚀掉1-2μm左右,使铜上的碳黑因无立足点而除掉,而孔壁非导体基材上的碳黑原封不动,为直接电镀提供优良的导电层。
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