一、 沉銅目的

沉銅的目的是使孔壁上通過化學(xué)反應(yīng)而沉積一層0.3um-0.5um的銅，使孔壁具有導(dǎo)電性，通常也稱作化學(xué)鍍銅、孔化。

二、 沉銅原理

絡(luò)合銅離子（Cu2+-L）得到電子而被還原為金屬銅；通常是利用甲醛在強(qiáng)堿性環(huán)境中所具有的還原性并在Pd作用下而使Cu2+被還原。

文本框: 0=

Pd

    Cu2+＋2HCHO＋40H- → Cu＋2HC－O-

三、 

Cu

工藝流程

去毛刺→膨脹→去鉆污→三級(jí)水洗→中和→二級(jí)水洗→除油調(diào)整→三級(jí)水洗→微蝕

多層板

→二級(jí)水洗→預(yù)浸→活化→二級(jí)水洗→加速→二級(jí)水洗→沉銅→二級(jí)水洗→板面電鍍→幼磨→銅檢

四、        工藝簡(jiǎn)介

1． 去毛刺

由于鉆孔時(shí)的板面會(huì)因鉆頭上升和下降時(shí)產(chǎn)生的毛刺（披鋒），若不將其除去會(huì)影響金屬化孔的質(zhì)量和成品的外觀，所用的方法為：用含碳化硅磨料的尼龍棍刷洗，再用高壓水沖洗孔壁，沖洗附在孔壁上大部分的微粒和刷下的銅屑。

2． 膨脹

因履銅板基材樹脂為高分子化合物，分子間結(jié)合力很強(qiáng)，為了使鉆污樹脂被有效地除去，通過膨脹處理使其分解為小分子單體。

3． 除膠（去鉆污）

使孔壁環(huán)氧樹脂表面產(chǎn)生微觀上的粗糙，以提高孔壁與化學(xué)銅之間的接合力，并可提高孔壁對(duì)活化液的吸附量，其原理是利用KMnO4在堿性環(huán)境聽強(qiáng)氧化性將孔壁表面樹脂氧化：

C（樹脂）＋2KMnO4→2MnO2＋CO2↑＋2KOH

電解

（副）1. 4KMnO4＋4KOH→4K2MnO4＋2H2O＋O2↑

 (再生)2. 3K2MnO4＋2 H2O → 2KMnO4＋MnO2+4KOH

若K2MnO4含量過高，會(huì)影響KMnO4去鉆污效果，固此在槽中用電極使生成的K2MnO4再生為KMnO4。

4． 中和

經(jīng)堿性KMnO4處理后的板經(jīng)三級(jí)水洗后能洗去附在板面和孔內(nèi)大部分的KMnO4，但對(duì)于后工序的影響也很大（KMnO4有很強(qiáng)的氧化性，和處理液本身為強(qiáng)堿性），必須用具酸性和還原的中和劑處理，在生產(chǎn)中通常用草酸作中和還原處理（H2C2O4）反應(yīng)：

2MnO4-＋H2C2O4 ＋16H+→Mn2++10CO2↑＋8H2O

MnO2+＋C2O4- ＋4H+→Mn2++CO2↑＋2H2O

有時(shí)為了對(duì)孔壁上的玻璃纖維進(jìn)行蝕刻和粗化作用，在中和槽中加入NH4HF+H2SO4作為玻璃蝕刻劑。

5． 除油、調(diào)整處理

化學(xué)鍍銅時(shí)，在孔壁和銅箔表面同時(shí)發(fā)生化學(xué)鍍銅反應(yīng)，若孔壁和銅箔表面有油污，指紋或氧化層會(huì)影響化學(xué)銅與基銅之間的結(jié)合力；同時(shí)直接影響到微蝕的效果，隨之而來的是化銅與基銅的結(jié)合差，甚至沉積不上銅，所以必須進(jìn)行除油處理，調(diào)整處理是為了調(diào)整孔壁基材表面因鉆孔而附著的負(fù)電荷，由于此負(fù)電荷的存在，會(huì)影響對(duì)催化劑膠體鈀的吸附，生產(chǎn)中通常用陽離子型表面活性劑作為調(diào)整劑。

6． 微蝕刻處理

微蝕刻處理也叫粗化或弱腐蝕，通過此作用在銅基體上蝕刻0.8-3um的銅，并使銅面在微觀上表現(xiàn)為凸凹不平的粗糙面，一方面可以使基體銅吸附更多的活化鈀膠體，另一主要作用是提高基銅與化學(xué)銅的結(jié)合力。微蝕按照不同的微蝕劑，常有雙氧水，NPS、（NH4）2S2O8等種類，它們都是在約2-5%的H2SO4環(huán)境中與銅作用達(dá)到微蝕目的，因微蝕量微蝕量與微蝕液濃度，溫度和時(shí)間及Cu2+含量有很大關(guān)系，微蝕控制：

                          Cu2+＜25g/l

                         T：常溫（28℃）

                         時(shí)間：1-2.5min

7． 預(yù)浸處理

若生產(chǎn)中的板不經(jīng)過預(yù)浸處理而直接進(jìn)入活化缸，活化缸會(huì)因?yàn)榘迕嫠街乃?，使活化液的PH值發(fā)生變化，活化液的有效成份發(fā)生水解，影響活化效果，預(yù)浸液的組成為活化液的一部分，所以預(yù)浸液會(huì)因活化液的不同而異。

8． 活化處理

活化的作用是在絕緣的基體上（特別是孔壁）吸附一層具有催化能力的金屬，使經(jīng)過活化的基體表面具有催化還原金屬的能力?；罨旱挠行С煞轂镾n2+、Pd2+等膠體離子，在活化液中發(fā)生如下反應(yīng)：

Pd2++2Sn2+ →［PdSn2］2+→Pd0+Sn4++Sn2+

當(dāng)完成活化處理后進(jìn)入水洗缸，Sn2+會(huì)和活化液中Cl和水發(fā)生：

SnCl2+H2O→SnOHCl↓+HCl

       在SnCl2沉淀的同時(shí)，連同Pd0核一起沉積在被活化的基體表面。

9． 加速處理

活化之后在基體表面上吸附的是以金屬鈀為核心的膠團(tuán)，在膠團(tuán)的周圍包圍著堿式錫酸鹽，而真正起催化作用的鈀并沒有充分露出，所以在化學(xué)沉銅前除去一部分包在鈀核周圍的錫化合物使鈀核露出，以增強(qiáng)鈀的活性，也增加了基體化銅的結(jié)合力，加速液濃度太高，處理時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使基體表面的鈀脫落，造成孔無銅等問題，所以加速處理應(yīng)作適當(dāng)控制。

10．        化學(xué)沉銅

經(jīng)過以上處理的印制板進(jìn)入沉銅液，沉銅液中Cu2+與還原劑在催化劑金屬鈀的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在基體表面沉積一層0.3-0.5um的薄銅，使本身絕緣的孔壁產(chǎn)生導(dǎo)電性，使后續(xù)的板面電鍍和圖形電鍍得以順利進(jìn)行。

（1）    化學(xué)沉銅液的成份：

銅鹽：CusO4·5H2O         5-15g/l

還原劑：HCHO            2.5-5g/l

PH調(diào)節(jié)劑：NaOH          7-10g/l

絡(luò)合劑：   適量

（2）    反應(yīng)機(jī)理

絡(luò)合的銅離子(Cu2+-L)在堿性環(huán)境中得到電子被還原為Cu

Cu2+-L+2e→Cu+L     ……①

文本框: 0=化學(xué)沉銅與電鍍?cè)诒举|(zhì)上的差別是化學(xué)沉銅的電子由還原劑甲醛提供，而 電鍍銅時(shí)則由電源提供，甲醛釋放電子：

文本框: 0=2H—C—H+4OH-→2H—C—O-+2H2↑+2e……②

由①②反應(yīng)得到化學(xué)沉銅反應(yīng)機(jī)理：

Pd．

Cu．

Cu2++2HCHO+4OH- → Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑

（3）    化學(xué)沉銅液條件

①化學(xué)沉銅液為強(qiáng)堿性，甲醛的還原能力取決于沉銅液的堿性強(qiáng)弱，即NaOH的含量。

②化學(xué)沉銅液中由于有Cu2+與OH-的共存，為了防止Cu（OH）2沉淀的形成，絡(luò)合劑必不可少，為Cu2+濃度的1-1.5倍即可。

③保證沉銅液中有足夠且適量的還原劑。

④只有在催化劑（Pd、Cu）的存在下才能沉積出Cu。

（4）    化學(xué)沉銅液中其它反應(yīng)

在加有甲醛的沉銅液中，無論使用與否會(huì)存在以下反應(yīng)：

①

OH-

文本框: 0=文本框: 0=2Cu2++H—C—H+5OH-→Cu2O+H—C—O-+2H2O

Cu2O+H2O     2Cu2++2OH

生成的Cu2+歧化反應(yīng):

2Cu+→Cu+Cu2+

    所以必須連續(xù)用5um的過濾器過濾沉銅液防止Cu顆粒存在于沉銅液中。

② 康尼查羅反應(yīng)

2HCHO+NaOH→HCOONa+CH3OH

    所以，在放置不用（即保養(yǎng)后）的沉銅液在重新啟用時(shí)，必須調(diào)節(jié)NaOH，補(bǔ)加HCHO，為了防止甲醛濃度過低時(shí)形成大量Cu2O。

（5）    化學(xué)沉銅反應(yīng)步驟

① 經(jīng)活化后的基體浸入化學(xué)沉銅液中時(shí)，在活化劑表面上開始大量吸附甲醛自身水解而生成的甲叉二醇，并由于活化劑的作用，使甲叉二醇具有負(fù)電性。

② 帶正電的四水合銅離子在帶負(fù)電性的甲叉二醇的吸引下遷移到活化劑表面，并積累形成雙電子層。

③ 文本框: 0=

H

水合銅離子在活化劑表面脫水，甲叉二醇發(fā)生羥基斷裂：

 H

2HO—C—OH+Cu2++OH-→Cu+2 H C—O- +2H2O+2H++H2↑

④ 新沉積的銅將活化劑掩蓋，其本身成為活化中心，不斷地吸附甲叉二醇生成新的沉積銅層。

（6）    化學(xué)沉銅液穩(wěn)定性

① 因化學(xué)沉銅是在空氣攪拌條件下進(jìn)行的，為了保證穩(wěn)定性必須加入含有S和N的有機(jī)物，另外有些穩(wěn)定劑可以有選擇性也絡(luò)合Cu+、使Cu2+氧化電位降低，易被O2氧化，釋放出合劑。

② 嚴(yán)格控制溶液溫度

③ 連續(xù)過濾化學(xué)沉銅液，除去Cu顆粒。

④ 加入高分子化合物，掩蔽新生成顆粒銅。

11．        板面電鍍

18-25min

上板

板面電鍍作用是在化學(xué)銅基礎(chǔ)上通過電鍍的方法將整個(gè)銅面和孔內(nèi)薄銅加厚7-10um，以利于后續(xù)工序，板面電鍍與圖形電鍍?cè)谠砩虾凸に嚿舷嗤牟蛔髟敿?xì)介紹：

經(jīng)檢驗(yàn)合格板

已沉銅板 → 浸酸（除去表面氧化物）→電鍍→水洗→下板→幼磨 →下工序

五、沉銅工序中常見問題及解決方法

① 起泡或掉皮通常是因?yàn)榘咫娿~（即一銅）與基銅或化學(xué)銅與基銅結(jié)合力差造成其原因有：

a． 化學(xué)沉銅線上除油不盡，基銅表面有手指印。

b． 微蝕不足。

c． 化學(xué)沉銅后表面氧化的未被板鍍除盡所導(dǎo)致。

解決方法；控制好相關(guān)的槽液在工藝范圍內(nèi)，并按產(chǎn)量或分析結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整。

② 孔內(nèi)粗糙

原因：

a． 除膠強(qiáng)度不夠，膨脹不足。

b． 某些水缸或藥液缸中有臟物。

c． 鉆孔質(zhì)量不好，e板本身原因。

d． 沉銅液中生成的銅顆粒附在孔壁。

解決方法：

a． 分析除膠和膨脹缸藥液，并作相應(yīng)調(diào)整。

b． 通過試驗(yàn)找出產(chǎn)生原因的缸，并用5%H2SO4浸泡2h，對(duì)藥液缸倒缸清洗，充分過濾藥液。

c． 選用合格鉆頭，用合適的參數(shù)進(jìn)行作業(yè)，并在沉銅前作好清潔孔內(nèi)工作。

d． 在生產(chǎn)中詳細(xì)跟蹤，檢查過濾系洗口：加強(qiáng)來料檢驗(yàn)。

③ 板面粗糙

a． 缸中有臟物

b． 沉銅液中顆粒附在板面

c． 板鍍電鍍液中臟物

解決方法：同于孔粗，作好生產(chǎn)線清潔保養(yǎng)。

④ 板面沙粒

原因：藥液缸中有臟物附著

解決方法：同上

⑤ 孔無銅

原因：a、活化不足

      b、沉銅缸失調(diào)

      c、加速過度

解決方法：

a、分析活化液，并作相應(yīng)調(diào)整。

b、調(diào)整沉銅液在工藝范圍內(nèi)，有必要?jiǎng)t重新開缸。

c、降低加速處理?xiàng)l件，如濃度、時(shí)間和溫度。   

⑥ 水漬

水漬產(chǎn)生的主要原因可能是微蝕過度，或微蝕質(zhì)量差，處理方法：選擇合適的微蝕劑，并控制好微蝕量和質(zhì)量，其他原因在查找之中。

   9．在板面電鍍中的缺陷及解決方法和圖形電鍍相同，這里不作敘述。

        返工板

①     孔無銅，露纖維板作返沉處理。

②     孔紅、孔黑板作返鍍處理。

③     板面起泡板，局部輕微起泡，用刀片刮凈，擦砂紙行板，嚴(yán)重板微蝕3-5min，粗磨再返沉。

④     停電或機(jī)械故障時(shí)活化后氧化嚴(yán)重板需粗磨后返沉。

10． 特殊工藝生產(chǎn)板

① 客供CEM-3松下料板沉銅時(shí)不過膨脹處理。

② φ0.35mm以下板沉兩次銅，沉第二次時(shí)直接從預(yù)浸缸下板，有此沉兩次程序。

③單面板孔內(nèi)需沉銅板，沉銅后用布碎擦去樹脂面沉積銅層，再單面電流電鍍。