PCB化学镀铜工艺流程简要解读4643.docx

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3、、化学学镀铜1 化学学镀铜液液目目前应用用比较广广泛的配配方是下下表所列列举的几几种使用用不同络络合剂分分类的化化学镀铜铜液，表表中配方方1为洒洒石酸钾钾钠络合合剂，其其优点是是化学镀镀铜液的的操作温温度低，使使用方便便，但稳稳定性差差，镀铜铜层脆性性大，镀镀铜时间间要控制制适当，不不然由于于脆性的的镀铜层层太厚会会影响镀镀层与基基材的结结合强度度。配方方2为EEDTAA2NNa络合合剂，其其使用温温度高，沉沉积速率率较高，镀镀液的稳稳定性较较好，但但成本较较高。配配方3为为双络合合剂，介介于两者者之间。 常用的化化学镀铜铜溶液及及操作条条件组份配方123硫酸铜（g/L）14108244酒石酸

4、钾钾钠（gg/L）407211EDTAA二钠盐盐（g/L）4012.55277氢氧化钠钠（g/L）20127.522.5硫脲（gg/L）0.5/亚铁氰化化钾（gg/L）/0.10.10.33aa-联吡啶啶（g/LL）/0.0110.0220.05甲醛（mml/LL）101151010115工作温度度（）212255066035440沉积速率率（m/hh）0.54512PH值；操作条条件12113；空空气搅拌拌连续过过滤12112.55；空气气搅拌连连续过滤滤12113；空空气搅拌拌连续过过滤工作负荷荷（dmm2/L）1122 化学学镀铜溶溶液的稳稳定性（11）化学学镀铜溶溶液不稳稳定的原原因在

5、催化化剂存在在的条件件下，化化学镀铜铜的主要要反应如如下：在化学学镀铜溶溶液中除除上式的的主反应应以外，还还存在以以下几个个副反应应。a 甲醛的的歧化反反应在在浓碱条条件下，甲甲醛一部部分被氧氧化成为为甲酸，另另一部分分被还原原成甲醇醇，反应应式为甲醛的的歧视化化反应除除造成甲甲醛过量量的消耗耗外，还还会使镀镀液过早早的老老化，使使镀液不不稳定。b 在碱性镀铜溶液中，甲醛还原一部分Cu2+为Cu+，其反应式为反应式（5-3）所生成的Cu2O在碱性溶液中是微溶的：Cu2O+ H2O =2Cu+2 OH- (5-4) 反应(5-4) 中出现的铜Cu+非常容易发生歧化反应2Cu+= Cu0+ Cu2

6、+ （5-5）反应式（55）所生成的铜是极细小的微粒，它们无规则地分散在化学镀铜液中，这些铜微粒具有催化性，如果对这些铜微粒不进行控制，则迅速地导致整个镀液分解，这是造成化学镀铜液不稳定的主要原因。（2）提高化学镀铜溶液稳定性的措施a 加稳定剂所加入的稳定剂对Cu+有极强的络合能力，对溶液中的Cu2+离子络合能力较差，这种溶液中的Cu+离子不能产生歧化反应，因而能起到稳定化学镀铜液的作用。所加入的稳定剂一般是含硫或N的化合物。例如：a，a联吡啶、亚铁氰化钾，2，9二甲基邻菲罗林、硫脲、2巯基苯骈噻唑等。b 气搅拌化学镀铜过程中，用空气搅拌溶液，在一定程度上可抑制Cu2O的产生，从而起到稳定溶液

7、的作用。c 连续过滤用粒度5m的滤芯连续过滤化学镀铜液，可以随时滤除镀液中出现的活性颗粒物质。d 加入高分子化合物掩蔽铜颗粒很多含有羟基、醚基高分子化合物能吸附在铜的表面上。这样，由于Cu2O的歧化反应而生成的铜颗粒，在其表面上吸附了这些高分子化合物之后就会失去催化性能，不再起分解溶液的作用。最常用的高分子化合物有聚乙二醇、聚乙二醇硫醚等。e 控制工作负荷对于不同的化学镀铜液具有不同的工作负荷，如果超载就会加速化学镀铜液的分解。对于表4所举的化学镀铜液工作负荷在连续工作时一般不能大于1dm2/L。3 化学镀铜层的韧性为了保证PCB金属化孔连接的可靠性，化学镀铜层必须具有足够的韧性。化学镀铜层韧

8、性差的主要原因是由于甲醛还原Cu2时，放出氢气引起的。虽然氢气不能和铜共沉积，但在镀铜反应中，这些氢气会吸附在铜的表面上，聚集成气泡夹杂在镀铜层中，使镀铜层产生大量的气泡空洞，这些空洞会使化学镀铜层的电阻变高，韧性变差。提高化学镀铜层韧性的主要措施是在镀液中加入阻氢剂，防止氢气在铜层表面聚积。下表列举了a，a联吡啶与其它的添加剂联合使用时对以EDTA为络合剂的化学镀铜液的镀铜层韧性影响，镀铜温度为70，a，a联吡啶的加入量为100mg/L。 5某些添添加剂对对镀层韧韧性的影影响添加剂名名称用量（mmg/LL）沉积速度度m/h弯折次数数2巯基基苯骈噻噻唑10100a，a硫代乙乙二醇1081006

9、122亚铁氰化化钾10689133硫氰化钾钾106891334 化学学镀液的的沉积速速率影响化化学镀铜铜液沉积积速率的的因素主主要有以以下几点点：（1）溶溶液的的的pH值值甲甲醛还原原铜的反反应能否否顺利进进行，主主要取决决于镀液液的pHH值，在在一定ppH值范范围内，随随着溶液液pH值值增加，铜铜的沉积积速度率率加快，但但pH值值也不能能太高，否否则副反反应加剧剧，造成成镀液不不稳定。一一般情况况下pHH值的控控制范围围为122133。（2）铜铜离子浓浓度化学镀镀铜液的的沉积速速率，随随着镀液液中Cuu2+离离子的浓浓度增加加而加快快，在低低浓度范范围内几几乎是按按正比例例增加，但但当铜离离

10、子浓度度增加到到一浓度度时，沉沉积速率率增加变变慢。虽虽然高浓浓度的CCu2+离子镀镀液可以以得到较较快的沉沉积速率率，但是是铜离子子浓度太太高，副副反应加加剧，造造成镀液液不稳定定。（3）络络合剂镀液液中络合合剂的过过量程度度对镀液液的沉积积速率影影响较小小。但是是络合剂剂的类型型对沉积积速率有有很大影影响，表表6列出出了不同同类型的的络合剂剂对化学学镀铜液液的混合合电位和和沉积电电流的影影响。 6不同类类型的络络合剂对对沉积电电流和混混合电位位的影响响Cu2+配位体体混合电位位（mVV）沉积电流流（A/cm22）酒石酸钾钾钠6100.755103EDTAA2Naa6501.000103NN

11、NNN四羟丙基基乙胺四乙酸（Quadrol）6803.6103苯基乙二二胺四乙乙酸（CETTA）6855.4103（44）甲醛醛镀镀液中甲甲醛355%（体体积）的的含量在在8mll/L以以下时，其其还原电电位随甲甲醛的浓浓度增加加而明显显增大，高高于8mml/LL时，甲甲醛的还还原电位位增加缓缓慢。在在实际应应用中，甲甲醛的浓浓度范围围为100155ml/L。在在此浓度度范围内内的甲醛醛含量变变化对铜铜的沉积积速率影影响不大大。 （55）添加加剂为了改改善铜层层的特性性和镀液液的稳定定性，可可在化学学镀铜液液中加入入一定量量的添加加剂。加加入添加加剂后，在在多数情情况下是是使化学学镀铜液液的沉

12、积积速率变变低。添添加剂的的含量不不能过高高，加入入过量的的添加剂剂往往会会使镀铜铜反应停停止。（66）温度度提提高镀液液温度镀镀铜速率率增加，但但随着镀镀液温度度上升，副副反应增增加，使使镀液不不稳定。因因此，对对不同的的化学镀镀铜液，工工作温度度都有一一个极限限值，超超过工作作温度极极限时，镀镀液的稳稳定性明明显变差差，造成成镀液迅迅速分解解。5 化学镀镀铜溶液液的自动动分析和和自动补补加化学镀镀铜过程程中，镀镀液的组组分由于于化学反反应的消消耗，在在不断地地变化，如如果不及及时补充充消耗掉掉的部分分，将会会影响化化学镀铜铜层的质质量，而而且，由由于成分分比例失失调，会会造成镀镀液迅速速分

13、解。采采用自动动分析和和自动补补加的方方法，控控制化学学镀铜液液的成分分，可使使镀液始始终处于于最佳工工作状态态。现在在国内就就有专门门的自动动分析补补加装置置出售。这这些装置置能自动动分析和和补加化化学镀铜铜反应过过程中所所消耗的的铜离子子、氢氧氧化钠、甲甲醛等。采采用自动动分析能能明显提提高化学学镀铜质质量，提提高溶液液稳定性性，节约约化工原原料，减减少污水水排放和和提高生生产效率率。 6 常见见疵病及及解决方方法（1）化化学镀铜铜层与铜铜箔的结结合力差差a 铜箔箔表面粗粗化处理理不够；b 粗化化后基体体表面清清洗不良良；cc 化化学镀铜铜层太脆脆。（2）金金属化孔孔壁的镀镀铜层有有针孔a 钻孔质质量太差差，由于于钻头不不锋利，在在钻孔过过程中有有大量的的覆箔板板切屑残残留在孔孔壁上或或残存处处理液中中，至使使在这些些部位不不沉积铜铜；bb 活活化处理理不良，活活化液活活性不够够，温度度太低，孔孔内不清清洁等；c 化学学镀铜的的pH过过低；d 空气搅搅拌不足足，未驱驱除铜还还原时吸吸附的氢氢气。（33）化学学镀层外外观发黑黑a 化学学镀铜液液配方组组分配比比不合理理；bb 工工艺操作作条件控控制不严严格；c 镀液负负载过大大。