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PCB线路板沉铜工艺的流程介绍
2020-08-15
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化学铜被广泛应用于有通孔的印制电路板的出产加工中,其主重要的条目的在于经过一系列化学处置办法在非导电基材上淤积一层铜,继而经过后续的电镀办法加厚使之达到预设的特别指定厚度,普通事情状况下是1mil(25.4um)还是更厚一点,有时候甚至于直接经过化学办法来淤积到整个儿线路铜厚度的。化学铜工艺是经过一系列不可少的步骤而最后完成化学铜的淤积,这那里面每一个步骤对整个儿工艺流程来讲都是很关紧。

线路板加工厂家绍介本章节的目标并不是详述线路线路板的制造过程,而是尤其着重提出指出线路板出产制造中相关化学铜淤积方面的一点要领。至于对那一些想要理解线路板出产加工的读者,提议参看其他文章涵盖本章后的所列举一小批的用来参考的书籍目。

镀通孔(金属化孔)的概念至少海涵以下两种涵义之一或二者兼有:

1.形成元件导体线路的一小批;

2.形成层间互串线路或印制电路板;

普通的一块线路板是在一片非导体的复合基材(环氧气天然树脂-玻璃纤维布基材,酚醛纸基板,聚酯玻纤板等)上经过腐刻(在覆铜箔的基材上)或化学镀电镀(在覆铜箔基材或物铜箔基材上)的办法出产加工而成的。

 

PCB线路板

PI聚亚酰胺天然树脂基材:用于柔性板(FPC)制造,适应于高温要求;

酚醛纸基板:可以冲压加工,NEMA级,常见如:FR-2,XXX-PC;

环氧气纸基板:较酚醛纸板机械性能更好,NEMA级,常见如:CEM-1,FR-3;

环氧气天然树脂玻纤板:内以玻璃纤维布作加强材料,具备极佳的机械性能,NEMA级,常见如:FR-4,FR-5,G-10,G-11;

无纺玻纤聚酯基板:适应于某些特别用场,NEMA级,常见如:FR-6;

化学铜/沉铜

非导电基材上的孔在完成金属化后可以达到层间互连或装配中更好的焊锡性或二者兼而有之。非导电基材的内里有可能会有内层线路---在非导电基材层压(压合)前已经腐刻出线路,这种过程加工的扳手又叫作多层板(MLB)。在多层电路板中,金属化孔不止起着连署两个外层线路的效用,同时也起着内层间互联的效用,参加预设成越过非导电基材的孔的话(当当时的风尚无埋盲孔的概念)。

如今生擦和很多线路板在制程独特的地方上都认为合适而使用层压基板下料,也就是说,非导体基材的外面是压合上去一定厚度电解法制造的铜箔。铜箔的厚度是用每平方英尺的铜箔重量(英两)来表达的,这种表达办法转化为厚度即为表13.1所示:这些个办法普通运用胶细的研磨剂如玻璃珠或氧气化铝研磨材料.在湿浆法过程中是认为合适而使用喷嘴儿喷浆处置孔.一点化学原料不管在回蚀和/或除胶渣工艺中用来溶解聚合物天然树脂.一般的(如环氧气天然树脂系统),浓硫酸,铬酸的水溶液等都以前被运用过.不管哪种办法,都需求美好的后处置,否则有可能导致后续湿流程形成空洞化学铜淤积不等于级高的好些个问题的萌生.

铬酸法:
孔内六价铬的存在会导致孔内化学铜遮盖性的众多问题.它融会贯通过氧气化机理毁伤锡钯胶体,并阻拦化学铜的恢复反响.孔破是这种阻拦所导致的常见最后结果.这种事情状况可以经过二次活化解决,不过翻工或二次活化成本太高,尤其在半自动线,二次活化工艺也不是很成熟.
铬酸槽处置后常常会有中和步骤处置,普通认为合适而使用亚硫酸氢钠将六价铬恢复成3价铬.中和剂亚硫酸氢钠溶液的温度普通在100F左右,中和后的水洗温度普通在120—150F,可以有清洗整洁亚硫酸盐,防止带入流程中的其它槽液,干扰活化。

浓硫酸法:
槽液处置后要有一个十分好的水洗,最好是热水,尽力防止水洗时有烈性碱性溶液.有可能会形成一点环氧气天然树脂磺酸盐的钠盐遗留物萌生,这种化合物很难从孔内清洗去掉除掉.它的存在会形成孔内污染,有可能会导致众多电镀艰难.

其他系统:
也有一点其他的化学办法应用于除胶渣/去钻污和回蚀工艺。在这些个系统中,涵盖应用有机溶剂的混合物(膨松/溶胀天然树脂)和高锰酸钾处置,曾经也用于浓硫酸处置的后处置中,如今甚至于直接代替浓硫酸法/铬酸法。
这个之外还有等离子体法,还处于尝试应用阶段,很难用于大规模的出产,且设施投资较大。

无电化学铜工艺

前处置步骤的主重要的条目的:
       1.保障化学沉铜淤积层的蝉联完整性;
       2.保障化学铜与基材铜箔之间的接合力;
       3.保障化学铜与内层铜箔之间的接合力

4.保障化学沉铜层与非导电基材之间的接合力以上是对化学铜/无电铜前处置效用的简单扼要解释明白。

下边简述无电化学铜典型的前处置步骤: 

一.除油

除油的目标: 1.去掉除掉铜箔和孔内的油污和油脂; 2.去掉除掉铜箔和孔内污物; 3.有助于从铜箔外表去掉除掉污染和后续热处置; 4.对钻孔萌生聚合天然树脂钻污施行简单处置; 5.去掉除掉不好钻孔萌生吸附在孔内的毛刺铜粉; 6.除油调试 在一点前处置线中,这是处置复合基材(涵盖铜箔和非导电基材)的第1步,除油剂普通事情状况下是碱性,也有局部中性和酸性原料在运用。主要是在一点非典型肺炎型的除油过程中;除油是前处置线中的一个关键的槽液。被污物沾染地方会由于活化剂吸附不充足即而导致化学铜遮盖性的问题(亦即微空疏和无铜区的萌生)。微空疏会被后续电镀铜遮盖或桥接,不过此处电铜层与基地的非导电基材之间没有不论什么接合力而言,最后最后结果有可能会导致孔壁摆脱和吹孔的萌生。 淤积在化学铜层上的电镀层萌生的内里镀层应力和基材内被镀层包裹的养分或气体因后续受热(烘板,喷锡,烧焊等)所萌生的蒸汽膨胀涨力趋向于将镀层从孔壁的非导电基材上拉离,有可能会导致孔壁摆脱;一样孔内的毛刺披锋萌生的铜粉吸附在孔外在除油过程中如果是不被去掉除掉,也会被电镀铜层包覆,一样该处铜层与非导电基材之间没有不论什么接合力而言,这种事情状况最后也有可能会导致孔壁摆脱的最后结果。

以上两种最后结果不管发生与否,但有一点儿无可不承认,该处的接合力表面化变差并且该处热应力表面化升高,有可能会毁伤电镀层的蝉联性,尤其是在烧焊或波焊过程中,最后结果导致吹孔的萌生。吹孔现象其实是从接合力薄弱的镀层下的非导电基材生产生的蒸气因受加热膨胀而喷出导致的! 如果我们的无电铜淤积在基材铜箔的污物上或多层板内层铜箔环形上的污染物上,这么无电铜和基底铜之间的接合力也会比清洗令人满意的铜箔之间的接合力差众多,接合不好的最后结果有可能会萌生:如果油污是点状的话,有可能导致起泡现象的发生,;如果污物平面或物体表面的大小较大时,甚至于有可能导致无电铜萌生摆脱现象;

除油过程中的关紧因素:

1.怎么样挑选合宜的除油剂-清洗/除油剂的类型

2.除油剂的办公温度

3.除油剂的液体浓度

4.除油剂的浸渍时间

5.除油槽内的机械拌和;

6.除油剂清洗效果减退的清洗点;

7.除油后的水洗效果; 

在上面所说的清洗操作中,温度是一个值当关心注视的关键的因素,很多除油剂都有一个最低的温度下限,在此温度以下清洗除油效果急速减退!

水洗的影响因素:

1.水洗温度应当在60F以上;

2.空气拌和;

3.最好有喷淋;

4.整个儿水洗有足够的新奇水趁早改易。

除油槽后的水洗在某种意义上与除油本身同样关紧,板面和孔壁遗留的除油剂本身也会变成线路板上的污染物,继而污染后续其它的主要处置溶液如微蚀和活化。普通在该处最典型的水洗如下所述:

a.水温在60F以上,

b.空气拌和;

c.在槽内装备喷嘴儿时板件在水洗时有新奇水冲洗板面; 

条件c不常常运用,不过ab两项是不可少的; 清洗水的流水量决定于于如下所述因素:1.废液带出量(ml/挂);2.水洗槽内办公板负载量 ;3.水洗槽的个数(倒流漂洗) 

二.电荷调试或整孔:

典型的除油后认为合适而使用电荷调试工艺,普通在一点特别板料和多层板出产中,由于天然树脂本身的电荷因素,在通过除胶渣凹蚀的过程后,需求在电荷方面作调试处置;调试的关紧效用就是对非导电的基材施行“超级浸润”,换句话来说,就是将起初带微弱阴电荷的天然树脂外表通过调试液处置后改变性别为带微弱阳电荷活性外表。在一点事情状况下供给一个平均蝉联阳电荷极性外表,这么可以保障后续活化剂可以被管用充分的吸附在孔壁上。 有时调试的药品会被加到除油剂中,于是也会称为除油调试液,尽管单独的除油液和调试液会比合二为一的除油调试液效果更佳,不过行业的发展方向已将二者合二为一,调试剂实际上就是一点外表活性剂罢了。调试后的水洗极为关紧,水洗不充分,会使外表活性剂遗留在板铜面上,污染后续微蚀,活化液,致使有可能影响最后铜铜之间的接合力,最后结果减低化学铜和基材铜之间的接合力。此处应当注意清洗水的温度和管用清洗的流水量。调试剂的液体浓度应当要加意,应当防止太高液体浓度的调试剂的运用,数量适宜的调试剂反倒会起到更表面化的效用。 三.微蚀 无电铜淤积的前处置的下一步就是微蚀或微腐刻或微粗化或粗化步骤,本步骤的目标是为后续的无电铜淤积供给一个微不细腻的活性铜面结构。假如没有微蚀步骤,化学铜和基材铜之间的接合力会大大减低; 粗化后的外表可以起到一下子效用: 

1.铜箔的表平面或物体表面的大小大大增加,外表能也大大增加,为化学铜和基材铜之间供给根多的接触平面或物体表面的大小; 

2.如果一点外表活性剂在水洗时没有被清洗掉,微蚀剂可以经过蚀去其底部基材铜面上的铜基而扫除净尽掉基材外表的外表活性剂,不过绝对有赖微蚀剂抽取外表活性剂是不太事实的和管用的,由于外表活性剂遗留的铜面平面或物体表面的大小较大时,准许微蚀剂效用的机缘细小,常常会微蚀不到大片外表活性剂遗留处的铜面。