謝金平 王群 王恒義

   (廣東致卓精密金屬科技有限公司，廣東佛山528247)

   摘要：主要研究微量添加劑對(duì)化學(xué)鍍銅鍍液沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響，通過(guò)試驗(yàn)篩選合適的微量添加劑，在不改變化學(xué)鍍銅鍍液主反應(yīng)物質(zhì)含量的情況下實(shí)現(xiàn)鍍速提高和鍍液穩(wěn)定性增加。開(kāi)發(fā)出的高穩(wěn)定性中速化學(xué)鍍銅工藝，其性能滿足PCB工業(yè)化生產(chǎn)。

   關(guān)鍵詞：化學(xué)鍍銅;沉積速率;微量添加劑;PCB
   中圖分類號(hào)：TN41
 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
    文章編號(hào)：1009-0096(2012)06-0025-03

   1·前言

   化學(xué)鍍銅是指在沒(méi)有外加電流的條件下，處于同一溶液中的銅離子和還原劑在具有催化活性的基體表面上進(jìn)行自催化氧化-還原反應(yīng)、沉積銅鍍層的一種表面處理技術(shù)。目前化學(xué)鍍銅在工業(yè)上最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是印制線路板的通孔金屬化過(guò)程，在印制板的絕緣孔壁內(nèi)沉積上一層銅，使之導(dǎo)通孔金屬化，以便隨后電鍍加厚鍍層導(dǎo)通層間線路[1]。

   按照鍍層厚度的不同，可以將化學(xué)鍍銅分為薄銅和厚銅體系。PCB孔金屬化流程中目前以化學(xué)鍍薄銅工藝為主，化學(xué)鍍銅沉積層厚度控制在0.3μm~0.6μm，然后全板電鍍將鍍層加厚至5μm~8μm，進(jìn)入圖形轉(zhuǎn)移工序，然后進(jìn)行圖形電鍍。但近年來(lái)不少PCB工廠為了降低成本，縮短生產(chǎn)流程，改用中速化學(xué)鍍銅的工藝，即化學(xué)鍍銅沉積層厚度控制在1.2μm~1.8μm，在完成化學(xué)鍍中速銅后，省去了全板電鍍加厚流程，直接進(jìn)入圖形轉(zhuǎn)移工序，然后進(jìn)行圖形電鍍。

   化學(xué)鍍銅液的主要成分有：銅鹽、絡(luò)合劑、還原劑、pH值調(diào)整劑、微量添加劑等?；瘜W(xué)鍍銅微量添加劑是化學(xué)鍍銅中最活躍的研究課題，根據(jù)添加劑作用又可將添加劑分為穩(wěn)定劑、改性劑、表面活性劑等，添加劑用量一般在百萬(wàn)分之幾十左右，但對(duì)化學(xué)鍍銅沉積速率、鍍液穩(wěn)定性及鍍層質(zhì)量都起關(guān)鍵作用[2][3]。普通的化學(xué)鍍薄銅工藝即使適當(dāng)提高反應(yīng)溫度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，沉積厚度也很難達(dá)到中速銅的厚度要求，為此需要開(kāi)發(fā)專用的中速化學(xué)鍍銅工藝。本文主要研究了化學(xué)鍍銅微量添加劑對(duì)化學(xué)鍍銅沉積速率及鍍液穩(wěn)定性的影響，在化學(xué)鍍薄銅基礎(chǔ)參數(shù)上篩選出合適的微量添加劑，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出PCB中速化學(xué)鍍銅體系。

   2·實(shí)驗(yàn)

   2.1實(shí)驗(yàn)材料

   鉆孔后的線路板，板厚：1.2mm，最小孔徑：0.3mm;覆銅板蝕去銅箔后的環(huán)氧樹(shù)脂板

   2.2化學(xué)鍍銅工藝流程

   整孔→熱水洗→水洗(兩次)→微蝕→水洗(兩次)→預(yù)浸→活化→水洗(兩次)→速化→水洗(兩次)→化學(xué)鍍銅→水洗(兩次)→電鍍銅

   整孔：50℃，5%堿性除油劑，5min

   微蝕：室溫，80g/L過(guò)硫酸鈉+3%硫酸，2min

   預(yù)浸：室溫，100%預(yù)浸液，1min活化：40℃，含40×10-6Pd膠體鈀溶液，5min

   速化：室溫，10%速化液，2min化學(xué)鍍銅：40℃，30min

   2.3化學(xué)鍍銅液基本組成

   基礎(chǔ)組分：CuSO₄.5H2010g/L，EDTA40g/L，NaOH10g/L，甲醛(37%)10ml/L，2,2’-聯(lián)吡啶20mg/L，亞鐵氰化鉀60mg/L，用去離子水配制成溶液。

   2.4添加劑對(duì)化學(xué)鍍銅的影響

   向化學(xué)鍍銅基礎(chǔ)溶液中添加不同種類的微量添加劑，并與未加添加劑的化學(xué)鍍銅液作參照，分別測(cè)定鍍速及鍍液穩(wěn)定性變化，初步篩選出既能提高沉積速率又能穩(wěn)定鍍液的添加劑;設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，確定滿足中速化學(xué)鍍銅的最佳微量添加劑組合。

   2.5鍍液及鍍層性能評(píng)價(jià)[4]

   2.5.1背光測(cè)試

   將印制板試樣化學(xué)鍍銅后沿導(dǎo)通孔孔邊切割為長(zhǎng)條，用砂紙磨制到孔中心位置，背對(duì)著光源置于100倍放大鏡下觀察孔壁透光情況，以檢測(cè)化學(xué)鍍銅在孔壁覆蓋的完整性和致密性。通常根據(jù)孔壁透光情況分為1~10個(gè)等級(jí)，其中10級(jí)為完全不透光，覆蓋性最好。

   2.5.2沉積層晶體結(jié)構(gòu)

   樹(shù)脂板經(jīng)化學(xué)鍍銅全流程，沉積1.5微米左右化學(xué)鍍銅層，用掃描電鏡觀察鍍層表面形貌及晶體結(jié)構(gòu)。

   2.5.3熱應(yīng)力試驗(yàn)

   用于測(cè)試化學(xué)鍍銅層與樹(shù)脂層及電鍍銅層的結(jié)合力，測(cè)試條件：(288±5)℃，浸錫10s，3次，參照IPC-TM-650

   2.6.8標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法中―鍍通孔的熱應(yīng)力試驗(yàn)。

   2.5.4鍍液穩(wěn)定性

   采用氯化鈀加速試驗(yàn)，取50ml鍍液與100ml燒杯中，恒溫40℃，在無(wú)打氣狀態(tài)下加入1

   ml活化槽液，觀察鍍液變化，以鍍液分解時(shí)間長(zhǎng)短區(qū)分穩(wěn)定性。