PCB改善案例丨PCB 沉铜流程深度剖析及孔无铜问题改善策略

2025-03-05 12:48:58

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一、沉铜工序流程与作用

1.沉铜在PCB中作用介绍

化学镀铜：通常叫沉铜或孔化(英文：Eletcroless Plating Copper ，PTH ）是实现印制板的层间电气互连，对绝缘基材表面进行金属化处理的制程。

2.沉铜流程介绍

3.沉铜各流程作用

去毛刺：通过刷磨去除钻孔后的孔口毛刺与孔内钻屑。

溶胀：溶胀环氧树脂，使其软化，保证高锰酸钾去钻污效果。

除胶：利用高锰酸钾强氧化性，高温及强碱条件下，与使溶胀软化的环氧树脂钻污氧化裂解

中和：去除高锰酸钾去钻污残留的高锰酸钾、锰酸钾和二氧化锰。

除油/整孔：清除板面之油污及其他杂质，同时调整孔壁，促进均匀之催化剂吸附。

微蚀：除去铜面上的氧化物及其他杂质；微观粗化铜表面，增强铜面与电解铜的结合能力。

浸酸：对微蚀后铜面上附着的铜粉进行清洁。预浸：防止前工序清洗不良对催化剂之污染，润湿环氧树脂孔壁促进板对催化剂之吸附。

活化：提供铜离子发生还原反应的初始活性粒子。

加速：去除胶体钯微粒之胶体部分，露出起催化作用之钯核，保证化学镀铜层与孔壁结合力。

化学镀铜：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，在板面或孔壁上沉积一层化学铜。

二、沉铜工序作用机制

各流程作用机制

各流程控制要点

1.各流程作用机制

膨胀

原理: 环氧树脂是高聚形化合物，具有优良的耐蚀性,其腐蚀形式主要有溶解、溶胀和化学裂解(如浓硫酸对环氧树脂主要是溶解作用，其凹蚀作用是十分明显的)根据“相似相溶”的经验规律，醚类有机物一般极性较弱，且有与环氧树脂有相似的分子结构(R-O-R')所以对环氧树脂有一定的溶解性。因为醚能与水发生氢键缔合，所以在水中有一定的溶解性。因此，常用水溶性的醚类有机物作为去钻污的溶胀剂。

除胶

原理:在高温碱性条件下，高锰酸钾使环氧树脂碳链氧化裂解:

中和

原理:锰离子是重金属离子，它的存在会引起“钯中毒”，使钯离子或原子失去活化活性，从而导致孔金属化的失败。因此，化学沉铜前必须去除锰的存在。

在酸性介质中:

除油

功能：除去板面轻微氧化物及轻微污渍,对树脂界面活性调整有极好的效果;直接影响沉铜的背光效果;

原理：酸性溶液,与氧化物反应而使之溶去;有机清洁剂,对有机油污具有溶解;

作用：整孔性高分子吸附于孔壁表面使孔壁表面显正电性。

微蚀

功能:

a.除去铜表面的有机薄膜;

b.微观粗化铜表面

预浸

功能:防止板子带杂质污物进入昂贵的钯槽;防止板面太多的水带入钯槽而导致局部水解;预浸槽与活化槽除无钯之外,其它成份完全一致:

活化

功能/原理:表面显负电性的钯胶团由于整孔性高分子的作用附着在孔壁,经后续加速，最终使Pd沉于孔壁。

加速

功能:剥去Pd外层的Sn4+外壳,露出Pd金属,清除松散不实的钯团或钯离子、原子等。

原理:钯胶团粘附的板子,在经水洗,在鼓气的作用下,Pd粒外会形成Sn(OH)4外壳.通过HBF4型加速剂使等除去。

PTH

化学沉铜的类型可分为薄铜（0.25-0.5μm）、中铜（1-1.5μm）及厚铜（2-2.5μm）

功能:在钯的催化作用下被甲醛还原而沉于钯上，

原理:

沉铜设备类型

2.沉铜生产管理

药品名称	备注	药品名称	备注
NaOH	AR 级别	MLB211	溶胀
KMnO4	AR 级别	MLB233	除油
HCHO	AR 级别	C/P 404	活化盐
NaPS	AR 级别	CAT44	钯液
H2SO4	AR 级别	ACC19	加速剂
MLB 213 B-1	除胶	253A	沉铜
MLB 216	中和	253E	沉铜