PCB沉铜工艺讲解

一、 沉铜目的

沉铜的目的是使孔壁上通过化学反应而沉积一层0.3um-0.5um的铜，使孔壁具有导电性，通常也称作化学镀铜、孔化。

二、 沉铜原理

络合铜离子（Cu2+-L）得到电子而被还原为金属铜；通常是利用甲醛在强碱性环境中所
具有的还原性并在Pd作用下而使Cu2+被还原。
Cu2+＋2HCHO＋40H- → Cu＋2HC－O-

三、 工艺流程

去毛刺→膨胀→去钻污→三级水洗→中和→二级水洗→除油调整→三级水洗→微蚀→二级水洗→预浸→活化→二级水洗→加速→二级水洗→沉铜→二级水洗→板面电镀→幼磨→铜检

四、 工艺简介

1． 去毛刺
由于钻孔时的板面会因钻头上升和下降时产生的毛刺（披锋），若不将其除去会影响金属化孔的质量和成品的外观，所用的方法为：用含碳化硅磨料的尼龙棍刷洗，再用高压水冲洗孔壁，冲洗附在孔壁上大部分的微粒和刷下的铜屑。

2． 膨胀
因履铜板基材树脂为高分子化合物，分子间结合力很强，为了使钻污树脂被有效地除去，通过膨胀处理使其分解为小分子单体。

3． 除胶（去钻污）
使孔壁环氧树脂表面产生微观上的粗糙，以提高孔壁与化学铜之间的接合力，并可提高孔壁对活化液的吸附量，其原理是利用KMnO4 在碱性环境听强氧化性将孔壁表面树脂氧化：
C（树脂）＋2KMnO4→2MnO2＋CO2↑＋2KOH
（副）1. 4KMnO4＋4KOH→4K2MnO4＋2H2O＋O2↑
(再生)2. 3K2MnO4＋2 H2O → 2KMnO4＋MnO2+4KOH
若K2MnO4 含量过高，会影响KMnO4 去钻污效果，固此在槽中用电极使生成的
K2MnO4 再生为KMnO4。

4． 中和
经碱性 KMnO4 处理后的板经三级水洗后能洗去附在板面和孔内大部分的KMnO4，但对于后工序的影响也很大（KMnO4有很强的氧化性，和处理液本身为强碱性），必须用具酸性和还原的中和剂处理，在生产中通常用草酸作中和还原处理（H2C2O4）反应：
2MnO4-＋H2C2O4 ＋16H+→Mn2++10CO2↑＋8H2O
MnO2＋C2O4- ＋4H+→Mn2++CO2↑＋2H2O
有时为了对孔壁上的玻璃纤维进行蚀刻和粗化作用，在中和槽中加入NH4HF+H2SO4作为玻璃蚀刻剂。

5． 除油、调整处理
化学镀铜时，在孔壁和铜箔表面同时发生化学镀铜反应，若孔壁和铜箔表面有油污，指纹或氧化层会影响化学铜与基铜之间的结合力；同时直接影响到微蚀的效果，随之而来的是化铜与基铜的结合差，甚至沉积不上铜，所以必须进行除油处理，调整处理是为了调整孔壁基材表面因钻孔而附着的负电荷，由于此负电荷的存在，会影响对催化剂胶体钯的吸附，生产中通常用阳离子型表面活性剂作为调整剂。

6． 微蚀刻处理
微蚀刻处理也叫粗化或弱腐蚀，通过此作用在铜基体上蚀刻0.8-3um的铜，并使铜面在微观上表现为凸凹不平的粗糙面，一方面可以使基体铜吸附更多的活化钯胶体，另一主要作用是提高基铜与化学铜的结合力。微蚀按照不同的微蚀剂，常有双氧水，NPS、（NH4）2S2O8等种类，它们都是在约2-5%的H2SO4环境中与铜作用达到微蚀目的，因微蚀量微蚀量与微蚀液浓度，温度和时间及Cu2+含量有很大关系，微蚀控制：
Cu2+＜25g/l
T：常温（28℃）
时间：1-2.5min

7． 预浸处理
若生产中的板不经过预浸处理而直接进入活化缸，活化缸会因为板面所附着的水，使活化液的PH值发生变化，活化液的有效成份发生水解，影响活化效果，预浸液的组成为活化液的一部分，所以预浸液会因活化液的不同而异。

8． 活化处理
活化的作用是在绝缘的基体上（特别是孔壁）吸附一层具有催化能力的金属，使经过活化的基体表面具有催化还原金属的能力。活化液的有效成份为Sn2+、Pd2+等胶体离子，在活化液中发生如下反应：
Pd2+2Sn2+ →［PdSn2］2+→Pd0+Sn4+Sn2+
当完成活化处理后进入水洗缸，Sn2+会和活化液中Cl 和水发生：
SnCl2+H2O→SnOHCl↓+HCl
在SnCl2沉淀的同时，连同Pd0核一起沉积在被活化的基体表面。

9． 加速处理
活化之后在基体表面上吸附的是以金属钯为核心的胶团，在胶团的周围包围着碱式锡酸盐，而真正起催化作用的钯并没有充分露出，所以在化学沉铜前除去一部分包在钯核周围的锡化合物使钯核露出，以增强钯的活性，也增加了基体化铜的结合力，加速液浓度太高，处理时间过长会使基体表面的钯脱落，造成孔无铜等问题，所以加速处理应作适当控制。

10． 化学沉铜
经过以上处理的印制板进入沉铜液，沉铜液中Cu2+与还原剂在催化剂金属钯的作用下发生氧化还原反应，在基体表面沉积一层0.3-0.5um的薄铜，使本身绝缘的孔壁产生导电性，使后续的板面电镀和图形电镀得以顺利进行。