制作CB板孔镀锡

第7章

孔金属化技术现代印制电路原理和工艺孔金属化技术

概述1钻孔技术2去钻污工艺3化学镀铜技术4一次化学镀厚铜孔金属化工艺5孔金属化的质量检测6直接电镀技术7LOGO孔金属化技术孔金属化工艺是印制电路板制造技术中最为重要的工序之一目前的金属化孔主要有三类：埋孔、盲孔和过孔埋孔盲孔过孔图7-1多层挠性线路中的过孔、埋孔和盲孔LOGO孔金属化技术

那么孔金属化到底是怎么定义的呢？孔金属化是指在两层或多层印制板上钻出所需要的过孔，各层印制导线在孔中用化学镀和电镀方法使绝缘的孔壁上镀上一层导电金属使之互相可靠连通的工艺。双面印制板或多层印制办制造工艺的核心问题是孔金属化过程。LOGO孔金属化技术

其质量的好坏受三个工艺控制，这三个工艺是1、钻孔技术。2、去钻污工艺。3、化学镀铜工艺。LOGO孔金属化技术7.2钻孔技术目前印制电路板通孔的加工方法包括数控钻孔、机械冲孔、等离子体蚀孔、激光钻孔、化学蚀孔等。孔金属化线蚀刻机LOGO影响钻孔的六个主要因素

②钻头

①钻床

③工艺参数④盖板及垫板

⑥加工环境

⑤加工板材

因素LOGO孔金属化技术7.2.2激光钻孔微小孔的加工是生产高密度互连（HDI）印制板的重要步骤，激光钻孔是目前最容易被人接受的微小孔的加工方式。PCB激光钻孔机

LOGO孔金属化技术1.激光成孔的原理

激光射到工件的表面时会发生三种现象即反射、吸收和穿透。

激光钻孔的主要作用就是能够很快地除去所要加工的基板材料，它主要靠光热烧蚀和光化学裂蚀或称之为切除。LOGO孔金属化技术

3.激光钻孔加工

(1).CO2激光成孔的不同的工艺方法

(1).开铜窗法(2).开大窗口工艺方法

(3).树脂表面直接成孔工艺方法

(4).采用超薄铜箔的直接烧蚀的工艺方法

LOGO孔金属属化技技术图7－5示：采采用CO2激光““开大大窗口口”成成孔左图底底垫已已经进进行除除钻污污处理理LOGO孔金属属化技技术(2).Nd：YAG激光钻钻孔工工艺方方法Nd：YAG激光技技术在在很多多种材材料上上进行行徽盲盲孔与与通孔孔的加加工。。其中中在聚聚酰亚亚胺覆覆铜箔箔层压压板上上钻导导通孔孔，最最小孔孔径是是25μμm。LOGO孔金属属化技技术1).根据两两类激激光钻钻孔的的速度度采取取两种种并用用的工工艺方方法基基本本作业业方法法就是是先用用YAG把孔位位上表表面的的铜箔箔烧蚀蚀，然然后再再采用用速度度比YAG钻孔快快的CO2激光直直接烧烧蚀树树脂后后成孔孔。图7－6两类激激光钻钻孔并并用的的工艺艺方法法LOGO孔金属属化技技术2).直接成成孔工工艺方方法UVYAG可直接接穿铜铜与烧烧树脂脂及纤纤维而而成孔孔基本本原理理和工工艺方方法采用YAG激光钻钻微盲盲孔两两个步步骤：：第一枪打穿穿铜箔箔，第二步清除除孔底底余料料。LOGO孔金属属化技技术化学蚀蚀孔方方法比比等离离子等等离子子体蚀蚀孔、、激光光蚀孔孔法价价格便便宜，，能蚀蚀刻50μμm以下的的孔。。但所所能蚀蚀刻的的材料料有限限，主主要针针对聚聚酰亚亚胺材材料。。LOGO孔金属属化技技术钻污的的产生生是由由印制制板的的材料料组成成决定定的7.3去钻污污工艺艺环氧树脂或环氧玻纤布铜层图7－7刚性板的组成结构聚酰亚胺丙烯酸、环氧类热固胶膜铜层图7－8挠性板组成结构LOGO孔金金属属化化技技术术当前前去去钻钻污污方方法法有有很很多多，，分分干干法法和和湿湿法法两两种种干法法处处理理是是在在真真空空环环境境下下通通过过等等离离子子体体除除去去孔孔壁壁内内钻钻污污。。湿法处理理包括浓浓硫酸、、浓铬酸酸、高锰锰酸钾和和PI调整处理理，LOGO孔金属化化技术7.3.1等离子体体处理法法1.等离子体体去钻污污凹蚀原原理等离子体体是电离离的气体体，整体体上显电电中性，，是一种种带电粒粒子组成成的电离离状态，，称为物物质第四四态。2.等离子体体去钻污污凹蚀系系统印制板专专用的等等离子体体化学处处理系统统-等离子体体去腻污污凹蚀系系统孔金属化化双面电电路互连连型LOGO等离子体体处理工工艺过程程等离子体去钻污凹蚀高压湿喷砂

去除玻璃纤维

烘板

等离子体凹蚀处理

LOGO孔金属化化技术7.3.2浓硫酸去去钻污由于H2SO4具有强的的氧化性性和吸水水性，能能将环氧氧树脂炭炭化并形形成溶于于水的烷烷基磺化化物而去去除。反反应式如如下：除钻污的的效果与与浓H2SO4的浓度、、处理时时间和溶溶液的温温度有关关。用于于除钻污污的浓H2SO4的浓度不不得低于于86％，室温温下20∽40秒钟，如如果要凹凹蚀，应应适当提提高溶液液温度和和延长处处理时间间。浓H2SO4CmH2nOnmC＋nH2OLOGO孔金属化化技术7.3.3碱性高锰锰酸钾处处理法1.溶胀溶胀环氧氧树脂，，使其软软化，为为高锰酸酸钾去钻钻污作准准备。2.去钻污利用高锰锰酸钾的的强氧化化性，使使溶胀软软化的环环氧树脂脂钻污氧氧化裂解解。3．还原去除高锰锰酸钾去去钻污残残留的高高锰酸钾钾、锰酸酸钾和二二氧化锰锰LOGO孔金属化化技术7.3.4PI调整法去去钻污1.浸去离子子水用去离子子水浸泡泡，去掉掉一些钻钻污和自自来水2.去钻污添加剂把把聚酰亚亚胺和丙丙烯酸胶胶膜腻污污溶涨，，使其容容易被分分解和去去除。接接着聚酰酰亚胺钻钻污与联联胺（胫胫）反应应分解，，从而去去除掉相相应的钻钻污。3.自来水洗洗去钻污后后要充分分清洗LOGO孔金属化化技术7.4.1化学镀铜铜的原理理它是一种种自催化化氧化还还原反应应，在化化学镀铜铜过程中中Cu2＋得到电电子还原原为金属属铜，还还原剂放放出电子子，本身身被氧化化。1.化学镀铜铜反应机机理:①Cu2＋－L＋2e=Cu＋L②2HCHO＋4OH－→2HCOO－＋2H2＋2e＋H2O③Cu2＋+2HCHO+4OH—→Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑7.4化学镀镀铜技技术LOGO孔金属属化技技术副反应④2Cu2＋＋HCOH＋5OH—→→Cu2O＋H－ＣOO－＋３Ｈ２Ｏ⑤Cu2O＋H2O≒2Cu＋+2OH－⑥2Cu＋＝Cu＋Cu2⑦2H－COH+NaOH→→H－COONa＋CH3－OHLOGO孔金属化技技术2．化学镀铜铜液的稳定定性在化学镀铜铜液中加入入适量的稳稳定剂，并并采用空气气搅拌溶液液严格控制化化学镀铜液液的操作温温度严格控制化化学镀铜液液PH值连续过滤化学学镀铜液在镀液中加入入高分子化合合物掩蔽新生生的铜颗粒LOGO孔金属化技术术7.4.2化学镀铜的工工艺过程1.典型孔金属化化工艺流程：：钻孔板→去毛毛刺→去钻污污→清洁调整整处理→水洗洗→粗化→水洗洗→预浸→活活化处理→水水洗→加速处处理→水洗→→化学镀铜→→二级逆流漂漂洗→水洗→→浸酸→电电镀铜加厚厚→水洗→→干澡LOGO孔金属化技术术7.5.1双面印制板一一次化学镀厚厚铜1.用液体感光胶胶（抗电镀印印料）制作双双面电路图形形。然后蚀刻刻图形。2.网印或幕帘式式涂布液体感感光阻焊剂，，制出阻焊图图形3.再用液体感光光胶涂布板面面，用阻焊底底片再次曝光光，显影影，使孔位位焊盘铜裸露露出来。4.钻孔5.化学镀厚铜6.化学镀铜层涂涂抗氧化助焊焊剂LOGO7.5.2多层板一次化化学镀厚铜工工艺1.用液体感光胶胶制作内层电电路2.多层叠层与压压制3.用液体感光胶胶制作外层电电路4.印阻焊掩膜，，固化5.用稀释的液体体感光胶涂布布面，用阻焊焊掩膜曝光，，露出焊盘6.钻孔7. H2SO4/HF凹蚀处理8.粗化，活化，，NaOH解胶9.化学镀厚铜20μm孔金属化技术术LOGO孔金属化技术术7.6.1背光试验法背光试验法是是检查孔壁化化学镀铜完整整性最常用的的方法。LOGO孔金属化技术术7.6.2玻璃布试验玻璃布试验是是为了检查化化学镀铜槽液液活性而设计计的一种验证证方法。7.6.3金相显微剖切切金相显微剖切切是观察孔壁壁上除钻污、、化学铜及电电镀层全貌和和厚度的最可可靠方法LOGO孔金属化技术术7.7.1概述直接电镀的优优点：(1)不含传统的化化学Cu产品。(2)工艺流程简化化，取消了反反应复杂的化化学Cu槽液；减少了了中间层（化化学Cu沉积层）。改改善了电镀Cu的附着力，提提高了PCB的可靠性。(3)减少了控制因因素，简化了了溶液分析、、维护和管理理。(4)药品数量减少少，生产周期期短，废物处处理费用减少少，降低了生生产的总成本本。(5)提供了一种新新的流程——选择择性性直直接接电电镀镀（（或或称称完完全全的的图图形形电电镀镀））。。7.7直接接电电镀镀技技术术LOGO孔金金属属化化技技术术7.7.2钯系系列列1．技技术术原原理理钯系系列列方方法法是是通通过过吸吸附附Pd胶体体或或钯钯离离子子，，使使印印制制板板非非导导体体的的孔孔壁壁获获得得导导电电性性，，为为后后续续电电镀镀提提供供了了导导电电层层.2.工艺艺流流程程以典典型型的的Neopact法工工艺艺流流程程见见表表7－4。LOGO孔金金属属化化技技术术7.7.3导电电性性高高分分子子系系列列非导导体体表表面面在在高高锰锰酸酸钾钾碱碱性性水水溶溶液液中中发发生生化化学学反反应应生生成成二二氧氧化化锰锰层层,然后后在在酸酸溶溶液液中中,单体体吡吡咯咯或或吡吡咯咯系系列列杂杂环环化化合合物物在在非非导导体体表表面面上上失失去去质质子子而而聚聚合合，，生生成成紧紧附附的的不不溶溶性性导导电电聚聚合合物物。。将将附附有有这这类类导导电电聚聚合合物物的的印印制制板板直直接接电电镀镀完完成成金金属属化化。。1.技术原原理(1)吡咯的的导电电机理理(2)覆铜板板上覆覆盖聚聚吡咯咯膜(3)导电膜膜上电电镀铜铜原理理LOGO孔金属属化技技术2．工艺艺概述述使用导导电性性有机机聚合合物的的直接接金属属化工工艺称称之为为DMSⅡ(DirectMetallizationSystemⅡⅡ)工艺.它可以以分为为前处处理,生成导导电性性聚合合物膜膜和酸酸性硫硫酸铜铜电镀镀三个个基本本阶段段,.钻孔后后的覆覆铜箔箔板—水洗—整平—水洗—氧化—水洗—单体溶溶液催催化—水洗—干燥.然后进进行板板面电电镀,板面图图形电电镀或或完全全图形形电镀镀.LOGO导电膜膜上电电镀铜铜工艺艺整平把钻孔后的印制板浸在65℃的整平剂溶液中3ｍｉｎ,然后取出,在25℃,于去离子水中漂洗2min。氧化DMSⅡ过程综合处理的目的是在孔壁内(含表面)生成一层连续的、无空洞的、结合牢固的致密沉积铜

催化催化剂是有机物的单体溶液.当覆盖有二氧化锰氧化层的印制板孔壁接触酸性单体溶液,便在非导体孔壁表面上生成不溶性导电聚合物层,作为以后直接电镀的基底导电层

电镀

将涂覆有导电性有机聚合物膜的印制板置于普通电镀铜溶液中电镀