沉铜的目的与作用

一.沉铜的目的与作用:在已钻孔的不导电的孔壁基材上,用化学的方法沉积上一层薄薄的化学铜,以作为后面电镀铜的基底;二.工艺流程:碱性除油→二或三级逆流漂洗→粗化(微蚀)→二级逆流漂洗→预浸→活化→二级逆流漂洗→解胶→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸三.流程说明:(一)碱性除油①作用与目的:除去板面油污,指印,氧化物,孔内粉尘;对孔壁基材进行极性调整(使孔壁由负电荷调整为正电荷)便于后工序中胶体钯的吸附;②多为碱性除油体系,也有酸性体系,但酸性除油体系较碱性除油体系无论除油效果,还是电荷调整效果都差,表现在生产上即沉铜背光效果差,孔壁结合力差,板面除油不净,容易产生脱皮起泡现象.③碱性体系除油与酸性除油相比:操作温度较高,清洗较困难;因此在使用碱性除油体系时,对除油后清洗要求较严④除油调整的好坏直接影响到沉铜背光效果;(二)微蚀:①作用与目的:除去板面的氧化物,粗化板面,保证后续沉铜层与基材底铜之间良好的结合力;新生成的铜面具有很强的活性,可以很好吸附胶体钯;②粗化剂:目前市场上用的粗化剂主要用两大类:硫酸双氧水体系和过硫酸体系,硫酸双氧水体系优点:溶铜量大,(可达50g/L),水洗性好,污水处理较容易,成本较低,可回收,缺点:板面粗化不均匀,槽液稳定性差,双氧水易分解,空气污染较重过硫酸盐包括过硫酸钠和过硫酸铵,过硫酸铵较过硫酸钠贵,水洗性稍差,污水处理较难,与硫酸双氧水体系相比,过硫酸盐有如下优点:槽液稳定性较好,板面粗化均匀,缺点:溶铜量较小(25g/L)过硫酸盐体系中硫酸铜易结晶析出,水洗性稍差,成本较高;③另外有杜邦新型微蚀剂单过硫酸氢钾,使用时,槽液稳定性好,板面粗化均匀,粗化速率稳定,不受铜含量的影响,操作简单,适宜于细线条,小间距,高频板等(三)预浸/活化:⑤预浸目的与作用:主要是保护钯槽免受前处理槽液的污染,延长钯槽的使用寿命,主要成分除氯化钯外与钯槽成份一致,可有效润湿孔壁,便于后续活化液及时进入孔内活化使之进行足够有效的活化;⑥预浸液比重一般维持在18波美度左右,这样钯槽就可维持在正常的比重20波美度以上;⑦活化的目的与作用:经前处理碱性除油极性调整后,带正电的孔壁可有效吸附足够带有负电荷的胶体钯颗粒,以保证后续沉铜的均匀性,连续性和致密性;因此除油与活化对后续沉铜的质量起着十分重要的作用,⑧生产中应特别注意活化的效果,主要是保证足够的时间,浓度(或强度)⑨活化液中的氯化钯以胶体形式存在,这种带负电的胶体颗粒决定了钯槽维护的一些要点:保证足够数量的亚锡离子和氯离子以防止胶体钯解胶,(以及维持足够的比重,一般在18波美度以上)足量的酸度(适量的盐酸)防止亚锡生成沉淀,温度不宜太高,否则胶体钯会发生沉淀,室温或35度以下;(四)解胶:⑩作用与目的:可有效除去胶体钯颗粒外面包围的亚锡离子,使胶体颗粒中的钯核暴露出来,以直接有效催化启动化学沉铜反应,原理:因为锡是两性元素,它的盐既溶于酸又溶于碱,因此酸碱都可做解胶剂,但是碱对水质较为敏感,易产生沉淀或悬浮物,极易造成沉铜孔破;盐酸和硫酸是强酸,不仅不利与作多层板,因为强酸会攻击内层黑氧化层,而且容易造成解胶过度,将胶体钯颗粒从孔壁板面上解离下来;一般多使用氟硼酸做主要的解胶剂,因其酸性较弱,一般不造成解胶过度,且实验证明使用氟硼酸做解胶剂时,沉铜层的结合力和背光效果,致密性都有明显提高;(五)沉铜作用与目的:通过钯核的活化诱发化学沉铜自催化反应,新生成的化学铜和反应副产物氢气都可以作为反应催化剂催化反应,使沉铜反应持续不断进行.通过该步骤处理后即可在板面或孔壁上沉积一层化学铜.原理:利用甲醛在碱性条件下的还原性来还原被络合的可溶性铜盐.空气搅拌:槽液要保持正常的空气搅拌,目的是氧化槽液中的亚铜离子和槽液中的铜粉,使之转化为可溶性的二价铜.四.工艺维护(一)碱性除油剂:①生产注意维护内容:槽液的温度应在60-80度范围内,温度低于60度不应开始生产,否则会造成沉铜不良;槽液浓度应维持在4-6%,浓度过低,除油调整效果不佳,同样也会影响活化沉铜效果;除油浓度过高(超过10%),会造成水洗困难,容易引起板面水洗不良而造成的起泡脱皮现象;除油时间应控制在6分钟左右,不宜太短,否则也会造成活化沉铜效果不佳;②药品添加维护:应根据生产板面积累加来及时补充药品,添加频率应根据槽子体积的大小和生产的方便来调整,一般,100升沉铜槽添加除油剂大约按100平米添加0.6升为最佳;随着生产的不断进行,槽液也会不断发生老化,一方面是钻孔粉尘,油污,铜离子等清洗异物,一方面是在长期高温条件下,有机物的分解,二者不断的累积会影响除油调整效果,因此达到一定产量后,槽液需要更换,重新开缸;一般除油更换每升工作液生产约20平米左右即可更换,同时除油液中铜含量也可作为槽液老化的一项参考指标,因各家配方原料不一,因此对铜离子的容忍度也有很大不同,我公司除油液铜含量可高达3-4克/升;③过滤系统:一般建议除油槽加装过滤系统,不仅可以有效过滤槽液中的粉尘杂质,同时也可有效搅拌槽液,增强槽液对孔壁的清洗调整效果;滤芯一般使用510um的PP滤芯,每小时过滤4-6次;④板面经除油水洗后,应该没有油污,氧化斑存在,即为除油效果良好;⑤板件从除油槽取出时,应注意滴液,尽量减少槽液带出损失,已造成不必要的浪费和增加后清洗的困难度;⑥除油后水洗要充分,建议采用热水洗后,加1-2道自来水洗;(二)微蚀:①生产注意事项:微蚀槽生产主要是注意时间控制,一般时间在1-2分钟左右,时间过短,粗化效果不良,板面发花或粗化深度不够,沉铜电镀后,铜层结合力不足,易产生起泡脱皮现象;粗化过度,孔口铜基材很容易被蚀掉,形成孔口露基材,造成不必要的报废;另外槽液的温度特别是夏天,一定要注意,温度太高,粗化太快或温度太低,粗化太慢或不足都会产生上述质量缺陷;微蚀槽如使用过硫酸盐体系时,铜含量一般控制在25克/升以下,铜含量太高,会影响粗化效果和微蚀速率;另外过硫酸盐的含量应控制在80120克/升;②微蚀槽在开缸时,应留约1/4的旧槽液,以保证槽液中有适量的铜离子,避免新开缸槽液粗化速率太快,过硫酸盐补充应按50平米/36公斤来及时补充;另外微蚀槽负载不宜过大,亦即开缸时应尽量开大些,防止槽液因负载过大而造成槽液温度升高过快,影响板面粗化效果;③板面经微蚀处理后,颜色应为均匀粉红色;否则说明除油不足或除油后水洗不良或粗化不良(可能是时间不足,微蚀剂浓度太低,槽液铜含量太高等原因造成),应及时检查反馈并处理;④板件从水洗槽进入微蚀槽应注意滴水,尽量减少滴水带入,造成槽液稀释和温度变化过大,同时板件从微蚀槽取出时,也应注意滴液时间充分;(三)预浸/活化①预浸液维护主要是槽液的比重和盐酸含量;槽液的比重主要取决于亚锡离子和氯离子的含量,盐酸主要是防止亚锡离子的水解和清洗板面氧化物;预浸槽槽液比重一般控制在18波美度左右,至少在16波美度以上;活化槽主要是监测槽液的活化强度,一般活化强度控制在30%左右,至少在20%以上,时间在7分钟左右;活化槽的比重只是作为参考项目,一般不需监测,只要预浸槽维护正常,钯水正常添加,钯槽比重即可维持20波美度以上;温度较低时,特别是冬天,活化槽应注意温度控制,温度应保持在25度左右;②预浸槽槽液一般也按每升工作液生产20平米产量更换,有时也用铜含量作为参考控制项目,一般铜含量控制在1克/升以下;开缸时多采用预浸液原液开缸,补充时采用预浸盐;预浸盐的补充100升工作槽添加多按每50平米添加预浸盐2公斤左右;③钯槽使用寿命较长,维护良好时,可使用3-5年,槽液100升一般按50平米补加约200-300毫升胶体钯,④钯缸应加装过滤系统,注意过滤系统预槽液接触处均应无金属存在,否则槽液会腐蚀金属,继而污染钯缸,造成钯缸报废和生产板的质量问题;⑤板件从水洗槽取出进入预浸槽前,应注意减少滴水带入,以免稀释预浸液,降低槽液酸度,造成亚锡水解,槽液变混浊,同时也会污染活化槽;板件经预浸槽后直接进入活化槽,活化后应注意滴液,减少带出损失;⑥活化后水洗要充分,减少板面污染;板面水洗后,颜色应均匀,无明显孔口流液痕迹;(四)解胶①解胶液主要是控制槽液浓度,一般控制在10%左右,时间控制在5分钟左右,冬天应注意温度控制;②解胶液的更换一般也按上述除油和预浸的更换规则更换,除此之外,解胶液的铜含量也作为一个参考监测项目,铜含量一般控制在0.7克/升以下;③板件从水洗进入解胶槽或从解胶槽取出时应注意滴水充分,保证槽液和生产的稳定性;板面水洗后,颜色应均匀,无明显孔口流液痕迹;(五)沉铜①沉铜槽主要是添加AB药水,A药水主要补充铜和甲醛,B药水主要补充氢氧化钠,AB液应该均衡添加,以防槽液比例失调;②沉铜槽药水一般是溢流或定期舀出部分废液,及时补充新液即可;沉铜的添加一般按6-10平米AB液各加1升左右;③沉铜槽应保持连续的空气搅拌,建议加装过滤系统,使用10um的PP滤芯,每周应及时更换滤芯;④应定期清洗沉铜槽内的析铜,否则会造成不必要的浪费和槽液的稳定性变差,清洗时可用废旧微蚀液浸泡干净后,彻底水洗干净后方可备用,以防微蚀剂污染沉铜槽;清洗时,应将槽液倒入一干净的备用槽内,并保持轻微空气搅拌;不生产时,槽液只要保持轻微空气搅拌即可;生产时空气搅拌液不宜太大,否则甲醛会挥发,槽液稳定性差,同时车间环境也会变差,无论从生产稳定,还是从车间环境安全来讲,大家都应该注意控制;⑤沉铜液在长期停置不生产时,应该做报废处理;同时,沉铜液100升的槽体积在生产3000平米左右应重新开缸配槽;⑥沉铜后板件应水洗干净,然后放入2%的稀硫酸液浸泡;主要是除去板面上铜钝化膜,以免影响化学铜与电镀铜之间的结合力