沉铜工艺培训教材

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1、沉铜工艺培训教材欧伟标1. 沉铜流程简介通过化学方法对已钻孔的孔壁进行清洁除污（又称凹蚀、前处理） 后通过活化催化原理使孔壁非导电材料积沉上厚度约 10 微英寸的金属 铜.它的作用是使孔导通，然后通过后续电镀工序使孔壁铜层增厚。磨板f上板f 溶胀f二级水洗f凹蚀f三级水洗f 还原P f二级水洗f除油I f除油II f三级水洗f微蚀f二级水洗f预 浸f活化f二级水洗f还原WA f纯水洗f化学沉铜f三级水洗f 卸板f清洗烘干 红色方括号内为多层板必须走的去钻污流程。新沉铜平板一体线没有凹 蚀段,在该线生产的多层板需先走水平凹蚀线。任何板件都不允许走两次 凹蚀!若板件在凹蚀缸时设备发生故障，需待板件

2、凹蚀时间够了之后再 人工把挂蓝抬出来，返工时就不必再走一次凹蚀.设备故障时板件也不应 在各药缸停留时间过长，按以下时间控制：停机时间必须马上吊出超过10分钟超过15分钟超过25分钟应吊出药 缸名称微蚀缸1. 溶胀缸2. 凹蚀缸3. 还原P缸除沉铜缸外所 有缸1. 沉铜缸2. 沉铜缸开打气在正常条件下,水平凹蚀线的凹蚀量和芯吸量都要比垂直凹蚀线小， 但凹蚀效果来看，水平凹蚀线的凹蚀效果比较好.有锣槽孔的板件都指定 在水平凹蚀线生产。2流程的作用及原理2.1 磨板自来水件进入沉铜之前要在去毛刺磨板机磨板，磨板的作用：i.磨去钻孔产生的披锋，防止披锋在后续的图形转移过程中划伤贴膜机压辊和刺破干膜造成

3、遮孔蚀不静；2磨去板铜箔表面的抗氧化层，并粗化铜箔不锈钢辊I不织布刷“表面，增加后续铜层与基铜的结合力3除去孔不锈钢辊的铜丝、板粉等杂物。去毛刺机前两支不织布刷240#，后两支针刷 320.蚀刻后的板件板件如果出现铜粒、轻微镀层不良、氧化等也会在去毛刺机磨板，但此 类板件不能开不织布刷！。磨板对象磨刷类型压力div速度 m/min高压水洗 bar烘箱温度 t1/2级3/4级沉铜前去毛刺240#320#0。92。83.02570平板后磨板240#320#0.4-0.63.23。52570蚀刻后磨板关320#0。2-0.43。 23。 52570如果试磨后板件出现披峰， 则可在上述范围内降低速度，

4、 增大压力或横向纵向各磨一遍重新取板试磨。如果试磨后出现铜丝或既出现铜丝 又出现披峰,则以小 压力(0.4div)快速(23.0m/min)横向、纵向各磨一遍， 重新试磨。要注意控制好不织布刷的压力，尤其是蚀刻后板件，压力过大很容易出现孔口铜被磨去，而沉铜前板件则容易形成椭圆孔 型。对0。25mm小孔容易出现不织布刷掉的纤维丝塞孔,这类板件的做 法是不开不织布刷,把针刷压力调34.5V,速度放慢到小于2。8m/min, 试做确认正常后使用。陶瓷板、板厚少于 0.5mm 的板件易在高压水洗 段被水压打前造成塞板、折断等，因此可以不开高压水洗。2.2 去钻污流程作用钻孔时会产生瞬时高温,而环氧玻璃

5、基材为不良热导体，在钻孔时热量高度积累,孔壁表面温度超过环氧树脂玻璃化温度，结果造成环氧树脂 沿孔壁表面流动，产生一层溥的环氧树脂油污(Epoxy Smear )假如没 去掉，将影响沉铜/电铜层与内层铜面的连接,因此，所有的多层板均要 经过凹蚀(也称除胶渣，Desmear)处理除掉孔壁的钻污。凹蚀作用是： 除去孔内残胶，保证内层与外层线路导通；提供蜂窝状树脂表面结构， 增加孔铜结合力。2.2.1 去钻污流程原理利用溶胀剂(Sweller)的作用，把孔壁树脂膨胀疏松起来，然后在后面的 凹蚀处理中利用高锰酸钾的强氧化性，把孔壁上的钻污氧化掉而生成可 溶性的碳酸盐(在碱性条件下)，同时也可使孔壁微观

6、粗糙化。氧化产物 锰酸根通过再生器再生为高锰酸根.锰酸根在碱性介质中也发生以下副 反应：MnO4(2) +2H2O+2e-二MnO2 I +4OH-,所以经过凹蚀后的孔 壁上残留大量的高价锰(+7、+6、+4)，还原 P500 的作用就是把这些高 价锰还原成可溶性二价锰，从而除去；同时对玻璃纤维有调整作用，使 其易于沉铜。溶胀缸主要控制的是：溶胀P、NaOH浓度，温度，还要有良好的 循环.溶胀 P 浓度过低不能充分蓬松孔壁，浓度过高,不但浪费药水，还 引起后水洗水洗不净,带来药水交叉污染。 NaOH 浓度过高会使溶胀 P 与水分层，缩短药水寿命.循环不足也可导致溶液分层。凹蚀缸主要控制的是:M

7、nO4、MnO42和 NaOH浓度，温度， 再生电流、凹蚀时间.MnO4和NaOH浓度、温度过高、凹蚀时间过长 都会导致凹蚀过度，引起孔壁粗糙度过大，玻纤间藏药水,耐 CAF 性能差，严重时可引起内部短路；过低时又会凹蚀不足,引起开路或热冲击后 孔壁与内层裂开.MnO4-+C (树脂)+4OH - f 4MnO42-+CO2 f +2H2O其附反应:MnO42-+H2O f MnO2 I +2OH+1/2O2电解再生:MnO42-+-e f MnO4-MnO42-浓度过高会造成MnO4-的氧化能力下降，同时会缩短还原P缸的 使用寿命。MnO42-浓度应低于30g/L，凹蚀缸的再生电流能把MnO

8、42- 转变回MnO4，但凹蚀缸的MnO42浓度随着药水的使用，仍然回缓慢 上升，如果突然上升，则应该检查再生器和再生电流整流机。凹蚀缸一 般半年就要换缸，在使用过程中23个月应该洗缸一次。孔壁凹蚀前后比较:凹蚀后孔壁照片:凹蚀过度凹蚀不足2。3整孔及活化作用机理除油剂(Cleaner)作用是消除铜面的手迹、油迹等，另含调整剂对孔壁进行调整.整孔机理:活化机理:2.4 微蚀微蚀(Micro Etch)除去铜面氧化物和大约1微米的铜层，粗化铜面,增强基铜与新镀铜层之间的结合力。微蚀前铜面状况 微蚀后铜面状况 微蚀后铜面状况放大2.5 预浸预浸能够润湿孔壁，降低表面张力，使孔壁较易吸附活化剂 ,

9、减少活化缸污染带入,除去铜面氧化物。预浸对沉铜泪痕现象的控制影响 很大。当出现泪痕时，应分析硫酸的含量并提高到 0。50.6%，如果 没有改善，应把预浸缸换缸,并更换预浸前和活化后的水洗缸，检查活化 的循环泵棉芯，如果太脏就应该换掉。若这些做了后泪痕现象都没有改 善，则应该把活化缸升温处理55C4小时，同时清洁更换所有水洗缸。如 果升温后还是没有改善，就只有洗活化缸了。2。6 活化使孔壁均匀吸附上一层Pd2+离子。活化缸里氢氧化钠浓度过高 或过低、Pb2+浓度过高、活化缸温度过高都会引起Pb的沉淀。而Pb2+ 浓度过低、活化缸温度不足，则会引起背光不足。2.7 还原 WA把吸附在孔壁上的Pd2

10、+还原成具有催化作用的Pd原子。还原 WA正常的反应状态是有一层细密的小气泡在液面，如果没有气泡说明 还原 WA 已经失效.失效的原因有可能是循环泵漏气，或者在高温下存 放时间较久，或者是药罐开封后使用时间过长或开封后盖子没有密封 好。还原WA缸一般每2周用硫酸双氧水洗缸一次。2.8 沉铜经过前面的处理，孔壁上吸附了具有催化作用的Pb原子，在沉铜 缸里，以Pb原子为中心，发生以下反应，使孔壁上沉上一层铜.Cu2+ + 2 HCHO+ 4OH-= Cu + 2 HCOO + 2 H2O + H2 f1）化学镀铜液为强碱性，甲醛的还原能力取决于溶液中的碱性强弱程度, 即溶液的PH值。PH值9，沉铜

11、反应就不会进行，因此长时间放假前 要把沉铜缸PH值调低，C线大约用50%硫酸7L,老B线大约10L, 新沉铜平板一体线大约30L,调整后应循环30min再测PH值，再视情况进 行调整。2）在强碱条件下，要保证Cu2+离子不形成Cu （OH） 2沉淀,必须加入足够 的Cu2+离子结合剂。3）从反应可以看出，每沉积1M的铜要消耗2M甲醛，4M氢氧化钠。要 保持化学镀铜速率恒定，和化学镀铜层的质量，必须及时补加相应的消 耗部分。4）只有在催化剂（Pd或Cu）存在的条件下才能沉积出金属铜，新沉积 出的铜本身就是一种催化剂，所以在活化处理过的表面,一旦发生化学镀 铜反应，此反应可以继续在新生的铜面上继续

12、进行。利用这一特性可以 沉积出任意厚度的铜，制造印制板的关键就在于此。5）随着甲醛在镀液中含量的增加甲醛的还原电位升高，当甲醛的浓度 高于18ml/l时还原电位上升开始缓慢，当甲醛浓度低于10ml/l或高于 20ml/l时化学镀铜速率降低，同时副反应加剧，在实际应用中，甲醛的浓 度控制在12.5-16。5 ml/l为宜。加有甲醛的化学镀铜液，不管使用与否，总是存在以下3个副反应，由于副反应的存在使化学镀铜液产生自然分解。2Cu2+ + HCHO+ 5OH-= Cu0+ HCOO- + 3 HO22Cu 0+H 0 2 Cu+20H-222 Cu+ Cu+ Cu+2 上面所形成的铜,是分子量级的

13、铜粉，分散在溶液中,这些小的铜颗粒都 具有催化性,在这些小颗粒表面上便开始了沉铜反应式所描述的化学镀 铜反应。如果溶液中存在着很多这样的铜颗粒，整个化学镀铜溶液会产 生沸腾式的化学镀铜反应，导致溶液迅速分解,这就是我们常说的“反缸” 现象。甲醛的含量不足，小于 3ml/l 时，会加速 Cu20 的形成反应，促 使化学镀铜液快速分解。沉铜液中一旦加入甲醛,另一个副反应 Cannizzaro 反应也开始了， 不管化学镀铜液处于使用状态，还是静止状态，这一反应一直在进行着， 不断消耗甲醛：2HCHO+ OH = CH3OH + HCOO2.9 背光测试方法3、工艺维护3.1沉铜缸主要控制Cu2+、N

14、aOH、HCHO这三个组分的浓度， 三个组分都是通过铜离子控制器探测的铜离子浓度来控制的，所以三个 组分的自动添加泵流量的配比要合适，目前Cu2+、NaOH、HCHO的 流量设定的比例为3：2：1.如果某一组分长时间偏低或偏高,其他组分正 常的话,就要检查自动添加泵的流量，如果自动添加泵流量没有问题，则 有可能自动添加泵漏气、加药管内有气泡。另外由于目前使用的自动添 加泵质量上的原因（一厂使用的该类自动添加泵使用一定年限之后都有 这样的问题），自动添加槽的液位对自动添加的流量也有影响,高液位与 低液位时流量可偏差 10%，有可能是设定流量时的这种偏差导致某一组 分长时间偏低或偏高。排除以上可能

15、之后，如果问题还是存在，就要要 考虑是否反应出现了问题，尤其是铜离子浓度长期偏低的话，则有可能 是沉铜缸的自催化反应太严重，缸壁上铜，这时就要做倒缸处理,倒缸后 还应补加4L沉铜开缸剂来抑制铜粉的继续生成，否则容易出现“反缸” 现象，使沉铜缸报废。3。2 沉铜缸的使用寿命。由于在使用过程中不可避免的会带入其 他离子杂质和有机物杂质,这些杂质会对缸液起毒害作用，降低沉铜缸的 反应活性，导致背光不稳定。按照我们多年的经验，沉铜缸的使用寿命 约为1年到1 年半，使用寿命到了之后，明显的症状就是在其他条件都 正常的条件下背光反复不稳定，且当背光不足出现后重新拖缸背光又会 好起来沉铜缸寿命的另一个明显标志就是比重接近1.091。10,这时 也应该考虑换缸。3.3沉铜缸对反应温度十分敏感，有时候即使只有05C的差别都有 可能产生很大的差异,所以要根据生产线特性,严格控制好温度。3.4 循环的好坏对质量影响也很大，如果循环不均匀，会造成前一 挂板OK,后一挂不行，或者半块板OK,半块板不行的情况，所以要定期 把循环管拆出来清理,约6个月。循环量的大小对背光也有影响，循环量 太小则药水交换不良，背光不足 ;循环量太大，沉积铜层被药水冲走，沉