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　　化(hua)(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(Eletcroless Plating Copper)通常(chang)也叫沉(chen)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)或孔化(hua)(hua)(hua)（PTH）是(shi)(shi)一(yi)種自(zi)身催化(hua)(hua)(hua)性氧化(hua)(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)反(fan)應(ying)。首先用活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)劑處理(li)，使絕緣基材表(biao)面吸附上(shang)一(yi)層活(huo)(huo)性的(de)(de)(de)(de)粒(li)子(zi)通常(chang)用的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)金屬鈀粒(li)子(zi)（鈀是(shi)(shi)一(yi)種十分(fen)昂(ang)貴的(de)(de)(de)(de)金屬，價格(ge)高且一(yi)直(zhi)在上(shang)升，為降低(di)成(cheng)本現在國(guo)外(wai)有(you)實用膠體銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)工藝在運行(xing)），銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)離子(zi)首先在這些活(huo)(huo)性的(de)(de)(de)(de)金屬鈀粒(li)子(zi)上(shang)被(bei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)，而(er)這些被(bei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)的(de)(de)(de)(de)金屬銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)晶(jing)核本身又成(cheng)為銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)離子(zi)的(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)層，使銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)反(fan)應(ying)繼續(xu)在這些新的(de)(de)(de)(de)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)晶(jing)核表(biao)面上(shang)進(jin)行(xing)。化(hua)(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)在我們PCB制造業中得到了廣泛的(de)(de)(de)(de)應(ying)用，目前(qian)最(zui)多的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)用化(hua)(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)進(jin)行(xing)PCB的(de)(de)(de)(de)孔金屬化(hua)(hua)(hua)。PCB孔金屬化(hua)(hua)(hua)工藝流程如(ru)下：

　　鉆孔→磨板(ban)去毛(mao)刺(ci)→上板(ban)→整孔清潔處理→雙水(shui)(shui)洗(xi)→微(wei)蝕(shi)化學粗化→雙水(shui)(shui)洗(xi)→預(yu)浸處理→膠(jiao)體鈀(ba)活化處理→雙水(shui)(shui)洗(xi)→解膠(jiao)處理（加速）→雙水(shui)(shui)洗(xi)→沉銅→雙水(shui)(shui)洗(xi)→下(xia)板(ban)→上板(ban)→浸酸(suan)→一次(ci)銅→水(shui)(shui)洗(xi)→下(xia)板(ban)→烘干

　　一、鍍前處理

　　1． 去毛刺
　　鉆孔(kong)后(hou)的(de)(de)覆銅泊板(ban)， 其孔(kong)口(kou)(kou)部位不(bu)可(ke)避免的(de)(de)產生一些小(xiao)的(de)(de)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)，這(zhe)些毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)如不(bu)去(qu)除(chu)將會(hui)影響金屬化孔(kong)的(de)(de)質量。最簡(jian)單去(qu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)的(de)(de)方法(fa)是用(yong)200～400號水砂紙將鉆孔(kong)后(hou)的(de)(de)銅箔(bo)表面(mian)磨(mo)光。機(ji)(ji)(ji)械化的(de)(de)去(qu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)方法(fa)是采用(yong)去(qu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)機(ji)(ji)(ji)。去(qu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)磨(mo)輥(gun)是采用(yong)含有(you)碳化硅磨(mo)料(liao)的(de)(de)尼(ni)龍刷或氈。一般的(de)(de)去(qu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)機(ji)(ji)(ji)在(zai)(zai)去(qu)除(chu)毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)時，在(zai)(zai)順著(zhu)板(ban)面(mian)移動(dong)(dong)方向(xiang)(xiang)有(you)部分毛(mao)(mao)(mao)刺(ci)(ci)倒向(xiang)(xiang)孔(kong)口(kou)(kou)內壁，改進型的(de)(de)磨(mo)板(ban)機(ji)(ji)(ji)，具有(you)雙(shuang)向(xiang)(xiang)轉(zhuan)動(dong)(dong)帶擺動(dong)(dong)尼(ni)龍刷輥(gun)，消除(chu)了除(chu)了這(zhe)種弊病(bing)。

　　2． 整孔清潔處理
　　對多(duo)層PCB有整(zheng)孔要求，目的是除(chu)去鉆污(wu)及(ji)孔微蝕(shi)處理(li)。以前多(duo)用濃硫(liu)酸除(chu)鉆污(wu)，而(er)現在多(duo)用堿性高錳酸鉀處理(li)法，隨(sui)后清潔調整(zheng)處理(li)。

　　孔(kong)金(jin)屬化(hua)(hua)時，化(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)反應是在(zai)孔(kong)壁和(he)整個銅(tong)箔表(biao)面上(shang)同時發生(sheng)的(de)。如果(guo)某些部位不清(qing)潔，就(jiu)會(hui)影響化(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)層和(he)印(yin)制(zhi)導線銅(tong)箔間的(de)結合強度，所以在(zai)化(hua)(hua)學(xue)鍍銅(tong)前必須進行基體的(de)清(qing)潔處理。最常用的(de)清(qing)洗(xi)液及操作(zuo)條(tiao)件列于表(biao)如下：

 

  　　

　　　　　　常用(yong)穩定劑如下：

　　穩定劑化合物　　添加量　　蝕刻銅速率　　　　　　雙(shuang)氧水H202分解(jie)率

　　C2H5NH 2 　　　10g/l　　　　　28%　　　　　　　　 1.4mg/l.min

　　n-C4H9NH2 　　10ml/l　　　　　232%　　　　　　　　2.7 mg/l.min

　　n-C8H17NH2 　　1 ml/l 　　　　314% 　　　　　　　　1.4mg/l.min

　　H2NCH2NH2　　　 10g/l　　　　　 　　　　　　　　　2.4 mg/l.min

　　C2H5CONH2　　 0.5 g/l　　　　　98%　　　　　　　　　　 /

　　C2H5CONH2　　　1 g/l　　　　　 53%　　　　　　　　　　 /

　　不加穩定劑　　　 0　　　　　　100%　　　　　　　　快速分(fen)解

 　　我(wo)們以不加(jia)穩(wen)定劑(ji)的(de)蝕(shi)刻(ke)速(su)(su)率 為(wei)100%，那么蝕(shi)刻(ke)速(su)(su)率大于(yu)100%的(de)為(wei)正(zheng)性加(jia)速(su)(su)穩(wen)定劑(ji)，小于(yu)100%的(de)為(wei)負(fu)(fu)性減(jian)速(su)(su)穩(wen)定劑(ji)。對于(yu)正(zheng)性的(de)加(jia)速(su)(su)穩(wen)定劑(ji)不用(yong)加(jia)熱，在室溫（25度C）條(tiao)件下就具有(you)較高的(de)蝕(shi)刻(ke)速(su)(su)度。而負(fu)(fu)性減(jian)速(su)(su)穩(wen)定劑(ji)，必(bi)須加(jia)熱使用(yong)才能產生微蝕(shi)刻(ke)銅的(de)效果(guo)。應注(zhu)意新開(kai)缸(gang)的(de)微蝕(shi)刻(ke)液，開(kai)始蝕(shi)刻(ke)時速(su)(su)率較慢，可加(jia)入4g/l硫(liu)酸(suan)銅或保留25%的(de)舊溶液。

　　二、活化

　　活(huo)化的(de)目的(de)是為(wei)了在基(ji)材(cai)表面上吸附一(yi)層催化性的(de)金(jin)屬(shu)粒子，從而使整個基(ji)材(cai)表面順利地進行化學(xue)鍍(du)銅反應(ying)。常用(yong)的(de)活(huo)化處理方(fang)法(fa)有(you)敏(min)化—活(huo)化法(fa)（分步活(huo)化法(fa)）和膠體溶液活(huo)化法(fa)（一(yi)步活(huo)化法(fa)）。

　　1．敏化－活化法（分步活化法）

　　（1）敏化處理
　　 常用的敏化液是氯化亞錫的水溶液。其典型配方如下：
　　氯化亞錫（Sncl2.2H2O）　　　　30~50g/L
　　鹽酸　　　　　　　　　　　　　50~100ml/L
　　錫粒　　　　　　　　　　　　　3~5g/l
　　配制時先將水和鹽酸混合，然后加入氯化亞錫邊攪拌使其溶解。錫粒可防止Sn²⁺氧化。
　　敏化(hua)處(chu)理(li)在室溫下進(jin)行，處(chu)理(li)時間為3~5min，水洗后(hou)進(jin)行活化(hua)處(chu)理(li)。

　　（2）活化處理
　　常用(yong)的離子型(xing)活化液(ye)是氯化鈀的溶液(ye)，其典型(xing)配方如下：

　　氯化鈀pdCl20.　　　　　　　　5~1g/L
　　鹽酸 　　　　　　　　　　　　5~10ml/L

　　處理(li)條件－室溫，處理(li)1~2min

　　敏化－活化法的溶液配制和操作工藝簡單，在早期的印制板孔金屬化工藝中曾得到廣泛應用。這種方法有二個主要缺點：一是孔金屬化的合格率低，在化學鍍銅后總會發現有個別孔沉不上銅，其主要有二個方面的原因，其一是Sn⁺²離子對環氧玻璃的基體表面濕潤性不是很強，其二是Sn⁺²很易氧化特別是敏化后水洗時間稍長，Sn⁺²被氧化為Sn⁺⁴，造成(cheng)(cheng)失去敏化(hua)(hua)效果，使孔金屬化(hua)(hua)后個別孔沉(chen)不上銅(tong)(tong)(tong)(tong)。二是(shi)(shi)化(hua)(hua)學鍍銅(tong)(tong)(tong)(tong)層(ceng)(ceng)和銅(tong)(tong)(tong)(tong)箔的結(jie)合力差(cha)，其原因是(shi)(shi)在(zai)活化(hua)(hua)過程(cheng)中(zhong)，活化(hua)(hua)液(ye)中(zhong)貴金屬離子和銅(tong)(tong)(tong)(tong)箔間(jian)發生置換反應，在(zai)銅(tong)(tong)(tong)(tong)表面上形成(cheng)(cheng)一層(ceng)(ceng)松散的金屬鈀。如(ru)果不去除(chu)會影(ying)響沉(chen)銅(tong)(tong)(tong)(tong)層(ceng)(ceng)和銅(tong)(tong)(tong)(tong)箔間(jian)的結(jie)合強(qiang)度。在(zai)多層(ceng)(ceng)連接以及(ji)圖(tu)形電(dian)鍍法(fa)工(gong)藝中(zhong)，這(zhe)種缺陷(xian)已經成(cheng)(cheng)為影(ying)響印制板質量主要矛盾，現(xian)在(zai)是(shi)(shi)用螯合離子鈀分步活化(hua)(hua)法(fa)來解決(jue)這(zhe)些問題，現(xian)在(zai)用得也比較少(shao)。

　　2．膠體鈀活化法（一步活化法）

　　（1）配方

　　常用的膠(jiao)體(ti)鈀活化液配方列于表(biao)

膠體鈀(ba)活化液(ye)配(pei)方及操作(zuo)條件

配方

組份

1

2

氯(lv)化鈀 （ml/L）

1

0.25

鹽 酸 （37%）（g/L）

300

10

氯(lv)化(hua)亞(ya)錫 （g/L）

70

3.2

錫酸(suan)鈉(na) （g/L）

7

0.5

氯化鈉 （g/L）

—

250

尿(niao) 素(su) （g/L）

—

50

溫 度

室溫

室溫

時 間 （min）

2~3

2~3

pH

≤0.1

0.7~0.8

　　采用膠體(ti)鈀(ba)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)液能(neng)消除銅(tong)箔上(shang)形成的(de)松散催化(hua)(hua)(hua)層，而且膠體(ti)鈀(ba)活(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)液具(ju)有非常好的(de)活(huo)(huo)性，明顯地(di)提高了化(hua)(hua)(hua)學鍍(du)銅(tong)層的(de)質(zhi)量，因此，在(zai)PCB的(de)孔金屬化(hua)(hua)(hua)工藝中，得到了普遍應用。

 　　表中的配方1是酸基膠體鈀，由于其鹽酸含量高，使用(yong)時(shi)酸霧大且酸性太(tai)強對黑氧(yang)化處理的多層

內層連接盤有浸蝕現象，在焊盤處易產生內層粉紅圈。活化液中鈀含量較高，溶液費用大，所以已很少采用。配方2是鹽基膠體鈀。在鹽基膠體鈀活化液中加入尿素，可以和Sn2+
　　　　　　　　　　　O

　　　　　　　　　　　‖

形成穩定的絡合物［H₂NCNH₃］SC1^－₃，防止了活化劑產生沉淀，明顯地降低了鹽酸的揮發和Sn²⁺離(li)子的氧化，從而提高了膠體鈀活化液(ye)的穩(wen)定性。

　　（2）膠體鈀活化液(ye)的配制方法

　　a． 酸基膠體鈀活化液—稱取1g氯化鈀溶解于100ml鹽酸和200ml純水的混合液中，并在恒溫水浴中保持30℃，邊攪拌邊加入氯化亞錫（SnCl₂•2H₂O）2.54g攪拌12min，然后再與事先配制好的(de)氯化亞錫60g、鹽酸200ml和錫酸鈉7g的(de)混(hun)合(he)液溶解在(zai)一起，再在(zai)45℃的(de)恒溫水(shui)浴條件下保溫3h，最后用水(shui)稀釋至1L即可使用。

　　b． 鹽(yan)基(ji)膠體鈀(ba)活化液－稱取氯(lv)化鈀(ba)0.25g，加(jia)入(ru)去(qu)離子水200ml，鹽(yan)酸10ml，在30℃條件下(xia)攪(jiao)(jiao)拌，使氯(lv)化鈀(ba)溶解(jie)(jie)。然后(hou)加(jia)入(ru)3.2g氯(lv)化亞(ya)錫并適當攪(jiao)(jiao)拌，迅速(su)倒入(ru)事先配制好的(de)含有尿素50g、氯(lv)化鈉(na)250g、錫酸鈉(na)0.5g和水800mL的(de)混合溶液中，攪(jiao)(jiao)拌使之(zhi)全部溶解(jie)(jie)，在45℃條件下(xia)保溫(wen)3h，冷至室(shi)溫(wen)，用水稀釋(shi)至1L。

　　（3）膠體鈀處(chu)理工藝

　　采用膠體(ti)鈀活化液按下述(shu)程序進行：

　　預浸處(chu)理→膠(jiao)(jiao)體鈀活化(hua)處(chu)理→水洗→解膠(jiao)(jiao)處(chu)理→水洗→化(hua)學鍍(du)銅→

　　a． 預浸處理－經過粗化處理的覆銅箔板，如果經水洗后直接浸入膠體鈀活化液中進行活化處理，將會使活化液中的含水量不斷增加，造成膠體鈀活化液過早聚沉。因此，在活化處理前要先在含有Sn²⁺的酸性溶液中進行預浸處理1~2min，取出后直接浸入膠體鈀活化液中進行活化處理。配制時應首先將鹽酸與水相混合，然后再加入SnCl₂•2H₂O ,攪拌溶解，這樣可防止SnCl₂水解。

　　酸(suan)基膠體鈀(ba)預浸液配方(fang)：

　　　　氯化亞錫（SnCl2.2H2O）　　　　　　 70~100g/L

　　　　鹽酸(suan)37%（體積） 　　　　　　200-300ml/L

　　　　鹽(yan)基膠(jiao)體鈀預浸液配方：

　　　　SnCl2.2H2O　　　　　　　　　　30g/L

　　　　HCl　　　　　　　　　　　　　30ml/l

　　　　NaCl　　　　　　　　　　　　200g/l

　　　　O

　　　　║

　　　　H2N-C-NH2　　　　　　　　　50g/l

　　b． 活化處理(li)－在(zai)(zai)室(shi)溫條件(jian)下(xia)處理(li)3~5min，在(zai)(zai)處理(li)過程中(zhong)應不斷(duan)移動(dong)覆(fu)銅(tong)箔板(ban)，使活化液在(zai)(zai)孔內流動(dong)，以便在(zai)(zai)孔壁上形成均勻的催(cui)化層。

　　c． 解膠(jiao)處(chu)理－活(huo)(huo)化處(chu)理后，在(zai)基(ji)材表面吸附(fu)著以鈀粒子為核(he)心，在(zai)鈀核(he)的(de)周圍(wei)，具有堿(jian)式(shi)錫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)膠(jiao)體化合物。在(zai)化學(xue)鍍銅(tong)前，應將堿(jian)式(shi)錫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)去除，使(shi)(shi)活(huo)(huo)性(xing)的(de)鈀晶核(he)充分暴露出來，從(cong)而使(shi)(shi)鈀晶核(he)具有非常強而均勻的(de)活(huo)(huo)性(xing)。經過(guo)解膠(jiao)處(chu)理再(zai)進行(xing)化學(xue)鍍銅(tong)，不但提高(gao)了膠(jiao)體鈀的(de)活(huo)(huo)性(xing)，而且也顯著提高(gao)化學(xue)鍍銅(tong)層與基(ji)材間(jian)的(de)結合強度。常用的(de)解膠(jiao)處(chu)理液是5%的(de)氫氧(yang)化鈉水溶(rong)液或1%氟硼酸(suan)(suan)水溶(rong)液。解膠(jiao)處(chu)理在(zai)室溫條件下處(chu)理1~2min，水洗后進行(xing)化學(xue)鍍銅(tong)。

　　d． 膠體銅(tong)活化液簡介(jie)：

　　明(ming)膠　　　　　　　　　　　2g/l

　　CuSO4.5H2O　　　 　 　 　20g/l

　　DMAB（二(er)甲(jia)胺(an)基(ji)硼烷）　　　5g/l

　　水合(he)肼　　　　　　　　　　10 g/l

　　鈀　　　　　　　　　　　　20ppm

　　PH　　　　　　　　　　　　7.0

　　配制過程： 首先分別將明膠和硫酸銅用溫水（40度C）溶解后將明膠加入至硫酸銅的溶液中，用25%H₂SO₄將(jiang)PH值(zhi)調至(zhi)2..5當溫(wen)度為45度C時，將(jiang)溶解后(hou)DMAB在攪拌條(tiao)件下緩慢加入上述的(de)混合溶液中(zhong)，并加入去離子稀(xi)釋至(zhi)1升，保溫(wen)40~45度C，并攪拌至(zhi)反應開始（約(yue)5~10分(fen)鐘）溶液的(de)顏色由(you)藍再(zai)變成(cheng)綠色。放置24小時顏色變成(cheng)紅黑色后(hou)加入水(shui)合肼，再(zai)反應有24小時后(hou)膠(jiao)體溶液的(de)PH值(zhi)為7，就可(ke)投(tou)入使用。為了提高膠(jiao)體銅的(de)活性，通常再(zai)加入少量的(de)鈀

 

清(qing)洗(xi)液及操作條件

配方

組分

1

2

3

碳酸鈉(na)（g/l）

40～60

—

—

磷(lin)酸(suan)三鈉（g/l）

40～60

—

—

OP乳化劑(ji)（g/l）

2～3

—

—

氫氧化鈉（g/l）

—

10～15

—

金屬(shu)洗凈(jing)劑（g/l）

—

—

10～15

溫 度（℃）

50

50

40

處理時間（min）

3

3

3

攪拌方(fang)法

空氣攪拌(ban)機(ji)械移動

空氣攪拌

機械移動

空氣攪(jiao)拌 機(ji)械移動

　　3． 覆銅箔粗化處理
　　利用化學微蝕刻法對銅表面進行浸蝕處理（蝕刻深度為2-3微米），使銅表面產生凹凸不平的微觀粗糙帶活性的表面，從而保證化學鍍銅層和銅箔基體之間有牢固的結合強度。以往粗化處理主要采用過硫酸鹽或酸性氯化銅水溶液進行微蝕粗化處理。現在大多采用硫酸/雙氧水（H₂SO₄/H₂0₂ ）其蝕(shi)刻(ke)速(su)(su)度比較恒定(ding)，粗化效果均(jun)勻一致。由于(yu)雙氧水(shui)易分(fen)解，所以在(zai)該溶(rong)(rong)液(ye)中應加入合適的(de)(de)(de)穩定(ding)劑，這樣(yang)可控制雙氧水(shui)的(de)(de)(de)快速(su)(su)分(fen)解，提(ti)高蝕(shi)刻(ke)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)使成(cheng)本進一步降低。常用微(wei)蝕(shi)液(ye)配方如(ru)下：

　　硫(liu)酸H2SO4　　　　　　　　150~200克/升

　　雙氧水H202 　　　　　　　40~80毫升/升