Neopact直接电镀工艺的应用

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  自从1963年IBM公司Mr.Rodovsky提出直接电镀的基本的理论以来,这项全新的技术引起了人们的高度重视,并在印制板行业得到了飞速的发展和应用。
  众所周知,传统的印制板化学沉铜工艺具有其自身无法克服的缺点:
  (1)含有甲醛这一致癌物质,严重影响操作者的身体健康,污染环境;
  (2)含有大量的络合剂,致使废水处理困难;
  (3)自身氧化还原体系,容易自发分解,难以控制等。
  直接电镀工艺则具有化学沉铜不可比拟的优越性:不含甲醛,EDTA等络合物,污染小,容易控制,成品率高,废水处理简单,所以直接电镀也称为"环保电镀"。
  直接电镀经过近四十年的发展,如今已形成了成熟的工艺技术,其化学品也相继商品化,如Atotech公司的Neopact,LeaRonal公司的Comductron,Blasberg公司的DMS-E,Shipley公司的Crimson,ElectroChemical公司的Shadow等,四川超声印制板公司采用了Neopact直接电镀工艺。
  工艺过程及控制
  一、工艺流程
  该公司采用的是垂直式Neopact直接电镀工艺,其流程如下:
  调整Ⅰ―调整Ⅱ―二级DI水洗―微蚀―二级水洗―预浸―吸附―二级DI水洗―后浸―二级DI水洗―浸H2SO4酸―板镀铜—二级水洗―烘干
  二、直接电镀工序的作用
  调整Ⅰ:主要是清洁表面,去除油污,并兼有使基材极化的作用。
  调整Ⅱ:主要是调整孔壁,使带负电荷的绝缘表面转变为带正电荷,提高孔壁对带负电荷的胶体钯活化剂的吸附能力。
  微蚀:彻底清除印制板表面的氧化层,并产生一定的均匀细致的微观粗糙度,从而提高铜面的附着力。
  预浸:保护活化液,防止杂质,氧化物带入活化液,延长活化液的使用寿命。被吸附在带正电荷的孔壁绝缘层表面,提供均匀而稠密的钯晶体,为镀铜奠定基础。
  后浸:去除钯周围的有机络合物及还原剂,显著提高钯层的导电能力,从而确保在大面积的非导体表面也能获得有效而可靠的直接电镀层。
  三、工艺参数的影响
  为了更好地控制工艺过程,提高产品质量,我们需要弄清各个工艺参数对品质及槽液性能的影响,现结合质量及生产经验将其总结如下,供同行参考。
  1、调整
  NeopactUX浓度:过低时覆盖能力差,背光级数低,对于板厚大于2mm的板将会出现中央环形空洞。过高时,覆盖能力极好,但会影响到镀层与基铜间的结合力,内层互连缺陷增加。
  pH值:过低时覆盖能力差,当pH值低于范围0.5-1时,这种缺陷就非常明显肉眼可见。过高时,溶液中有机物降解加快,寿命缩短,并需经常补加。
  温度:过低时覆盖率降低,但影响较小,肉眼不易发现,如板子在不润湿的状态进入时,小孔湿润性将会受到影响,从而影响到小孔的调整效果。
  铜含量:在处理板子的过程中,溶液中的铜离子会不断增加,但它对覆盖能力的影响极小,即使铜离子浓度很高,其影响也很难在标准的FR-4板上发现。
  2、微蚀
  PartA浓度:过高时,微蚀速度过高,从而造成内层铜箔的负蚀,溶液中铜离子浓度增加很快并缩短溶液寿命;过低时,清洁效果差,铜与铜之间的结合力差。
  PartB浓度:过高时,对覆盖能力有一些影响;过低时,清洁效果差。铜含量:过高时,Part消耗极快,而且清洁效果差。
  温度:过高时,微蚀速率高,铜溶解快,重新开缸频率高;过低时,清洁效果不佳。
  3、预浸
  磷酸浓度:过高时,直接导致吸附液pH值超标。
  温度:过高时,溶解铜太多,直接导致吸附液中的铜离子增加。
  铜含量:过高时,带入吸附缸,直接影响吸附效果,缩短吸附液的寿命。
  4、吸附
  钯浓度:过低时,覆盖率及溶液稳定性均会受到影响,并对铜与铜之间的结合力有负面影响,当钯浓度低于150ppm时,将导致不可挽回的损失并需要重新开缸。过高时,高达350ppm都不会有负面影响,只是成本增加。
  温度:过高时,覆盖率稍好,但会缩短溶液寿命。过低时,覆盖率降低,还原剂的添加剂反应迟钝。
  氧化还原电位:过高时,胶体老化加快。如果这种情况时间较长,将导致不可挽回的损失;覆盖率,铜与铜之间的结合力逐渐恶化,最终导致溶液沉淀和或褪色。当氧化还原电位低于-300mV时,还原剂消耗量极大并有氢气排出,覆盖率受到严重影响。
  pH值:过高时,覆盖率欠佳但影响不大。过低时,胶体老化加快,当pH低于1.4时,覆盖率极差,尤其是在玻璃纤维表面;同时氧化还原电位会超出范围,并且不能通过添加还原剂使其复原。
  铜含量:过高时,氧化还原电位极不稳定,很难保持要求范围之内,而且铜极易沉积在氧化还原电极表面,影响电位的测定。铜含量过高,也会缩短溶液寿命,降低覆盖率并引起镀层结合力问题,铜的绝对浓度高和铜的增长速度快(>50mg/L/周)都有较大的影响。

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