化學(xué)鍍銅(Eletcroless Plating Copper)通常也叫沉銅或孔化（PTH）是一種自身催化性氧化還原反應(yīng)。首先用活化劑處理，使絕緣基材表面吸附上一層活性的粒子通常用的是金屬鈀粒子（鈀是一種十分昂貴的金屬，價(jià)格高且一直在上升，為降低成本現(xiàn)在國(guó)外有實(shí)用膠體銅工藝在運(yùn)行），銅離子首先在這些活性的金屬鈀粒子上被還原，而這些被還原的金屬銅晶核本身又成為銅離子的催化層，使銅的還原反應(yīng)繼續(xù)在這些新的銅晶核表面上進(jìn)行?；瘜W(xué)鍍銅在我們PCB制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，目前最多的是用化學(xué)鍍銅進(jìn)行PCB的孔金屬化。PCB孔金屬化工藝流程如下：
        鉆孔→磨板去毛刺→上板→整孔清潔處理→雙水洗→微蝕化學(xué)粗化→雙水洗→預(yù)浸處理→膠體鈀活化處理→雙水洗→解膠處理（加速）→雙水洗→沉銅→雙水洗→下板→上板→浸酸→一次銅→水洗→下板→烘干

一、鍍前處理

1．去毛刺

    鉆孔后的覆銅泊板， 其孔口部位不可避免的產(chǎn)生一些小的毛刺，這些毛刺如不去除將會(huì)影響金屬化孔的質(zhì)量。最簡(jiǎn)單去毛刺的方法是用200～400號(hào)水砂紙將鉆孔后的銅箔表面磨光。機(jī)械化的去毛刺方法是采用去毛刺機(jī)。去毛刺機(jī)的磨輥是采用含有碳化硅磨料的尼龍刷或氈。一般的去毛刺機(jī)在去除毛刺時(shí)，在順著板面移動(dòng)方向有部分毛刺倒向孔口內(nèi)壁，改進(jìn)型的磨板機(jī)，具有雙向轉(zhuǎn)動(dòng)帶擺動(dòng)尼龍刷輥，消除了除了這種弊病。

2 整孔清潔處理

    對(duì)多層PCB有整孔要求，目的是除去鉆污及孔微蝕處理。以前多用濃硫酸除鉆污，而現(xiàn)在多用堿性高錳酸鉀處理法，隨后清潔調(diào)整處理。

    孔金屬化時(shí)，化學(xué)鍍銅反應(yīng)是在孔壁和整個(gè)銅箔表面上同時(shí)發(fā)生的。如果某些部位不清潔，就會(huì)影響化學(xué)鍍銅層和印制導(dǎo)線銅箔間的結(jié)合強(qiáng)度，所以在化學(xué)鍍銅前必須進(jìn)行基體的清潔處理。最常用的清洗液及操作條件列于表如下：

清洗液及操作條件
        配方
組分 1 2 3
碳酸鈉（g/l） 40～60 — —
磷酸三鈉（g/l） 40～60 — —
OP乳化劑（g/l） 2～3 — —
氫氧化鈉（g/l） — 10～15 —
金屬洗凈劑（g/l） — — 10～15
溫    度（℃） 50 50 40
處理時(shí)間（min） 3 3 3
攪拌方法 空氣攪拌機(jī)械移動(dòng) 空氣攪拌
機(jī)械移動(dòng) 空氣攪拌  機(jī)械移動(dòng)

 

3．覆銅箔粗化處理

    利用化學(xué)微蝕刻法對(duì)銅表面進(jìn)行浸蝕處理（蝕刻深度為2-3微米），使銅表面產(chǎn)生凹凸不平的微觀粗糙帶活性的表面，從而保證化學(xué)鍍銅層和銅箔基體之間有牢固的結(jié)合強(qiáng)度。以往粗化處理主要采用過硫酸鹽或酸性氯化銅水溶液進(jìn)行微蝕粗化處理?，F(xiàn)在大多采用硫酸/雙氧水（H2SO4/H202 ）其蝕刻速度比較恒定，粗化效果均勻一致。由于雙氧水易分解，所以在該溶液中應(yīng)加入合適的穩(wěn)定劑，這樣可控制雙氧水的快速分解，提高蝕刻溶液的穩(wěn)定性使成本進(jìn)一步降低。常用微蝕液配方如下：
　　硫酸H2SO4　　　　　　　　150~200克/升
　　雙氧水H202 　　　　　　　40~80毫升/升
　　
　　　　　　常用穩(wěn)定劑如下：
　　穩(wěn)定劑化合物　　添加量　　蝕刻銅速率　　　　　　雙氧水H202分解率
　　C2H5NH 2 　　　10g/l　　　　　28%　　　　　　　　1.4mg/l.min
　　n-C4H9NH2 　　 10ml/l　　　　232%　　　　　　　  2.7 mg/l.min
　　n-C8H17NH2 　　1 ml/l 　　　　314% 　　　　　　　1.4mg/l.min
　　H2NCH2NH2　　　 10g/l　　　　　 　　　　　　　　 2.4 mg/l.min
　　C2H5CONH2　　  0.5 g/l　　　　98%　　　　　　　　　　 /
　　C2H5CONH2　　　1 g/l　　　　　53%　　　　　　　　　　 /
　　不加穩(wěn)定劑　　　 0　　　　　　100%　　　　　　　　快速分解

    我們以不加穩(wěn)定劑的蝕刻速率 為100%，那么蝕刻速率大于100%的為正性加速穩(wěn)定劑，小于100%的為負(fù)性減速穩(wěn)定劑。對(duì)于正性的加速穩(wěn)定劑不用加熱，在室溫（25度C）條件下就具有較高的蝕刻速度。而負(fù)性減速穩(wěn)定劑，必須加熱使用才能產(chǎn)生微蝕刻銅的效果。應(yīng)注意新開缸的微蝕刻液，開始蝕刻時(shí)速率較慢，可加入4g/l硫酸銅或保留25%的舊溶液。

二、活化

    活化的目的是為了在基材表面上吸附一層催化性的金屬粒子，從而使整個(gè)基材表面順利地進(jìn)行化學(xué)鍍銅反應(yīng)。常用的活化處理方法有敏化—活化法（分步活化法）和膠體溶液活化法（一步活化法）。

1．敏化－活化法（分步活化法）

（1）敏化處理：常用的敏化液是氯化亞錫的水溶液。其典型配方如下：
　　氯化亞錫（Sncl2.2H2O）　　　　30~50g/L
　　鹽酸　　　　　　　　　　　　　50~100ml/L
　　錫?！　　　　　　　　　　　　?~5g/l
　　配制時(shí)先將水和鹽酸混合，然后加入氯化亞錫邊攪拌使其溶解。錫?？煞乐筍n2+氧化。
　　敏化處理在室溫下進(jìn)行，處理時(shí)間為3~5min，水洗后進(jìn)行活化處理。

（2）活化處理：常用的離子型活化液是氯化鈀的溶液，其典型配方如下：
　　氯化鈀pdCl20.　　　　　　　　5~1g/L
　　鹽酸 　　　　　　　　　　　　5~10ml/L
　　處理?xiàng)l件－室溫，處理1~2min

    敏化－活化法的溶液配制和操作工藝簡(jiǎn)單，在早期的印制板孔金屬化工藝中曾得到廣泛應(yīng)用。這種方法有二個(gè)主要缺點(diǎn)：一是孔金屬化的合格率低，在化學(xué)鍍銅后總會(huì)發(fā)現(xiàn)有個(gè)別孔沉不上銅，其主要有二個(gè)方面的原因，其一是Sn+2離子對(duì)環(huán)氧玻璃的基體表面濕潤(rùn)性不是很強(qiáng)，其二是Sn+2很易氧化特別是敏化后水洗時(shí)間稍長(zhǎng)，Sn+2被氧化為Sn+4，造成失去敏化效果，使孔金屬化后個(gè)別孔沉不上銅。二是化學(xué)鍍銅層和銅箔的結(jié)合力差，其原因是在活化過程中，活化液中貴金屬離子和銅箔間發(fā)生置換反應(yīng)，在銅表面上形成一層松散的金屬鈀。如果不去除會(huì)影響沉銅層和銅箔間的結(jié)合強(qiáng)度。在多層連接以及圖形電鍍法工藝中，這種缺陷已經(jīng)成為影響印制板質(zhì)量主要矛盾，現(xiàn)在是用螯合離子鈀分步活化法來解決這些問題.

膠體鈀活化法（一步活化法）
 
（1）配方：常用的膠體鈀活化液配方列于表

膠體鈀活化液配方及操作條件
配方 組份	1	2
氯化鈀     （ml/L）	1	0.25
鹽 酸      （37%）（g/L）	300	10
氯化亞錫   （g/L）	70	3.2
錫酸鈉     （g/L）	7	0.5
氯化鈉     （g/L）	—	250
尿 素      （g/L）	—	50
溫 度	室溫	室溫
時(shí) 間      （min）	2~3	2~3
pH	≤0.1	0.7~0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

　　
采用膠體鈀活化液能消除銅箔
 
    上形成的松散催化層，而且膠體鈀活化液具有非常好的活性，明顯地提高了化學(xué)鍍銅層的質(zhì)量，因此，在PCB的孔金屬化工藝中，得到了普遍應(yīng)用。
 
    表中的配方1是酸基膠體鈀，由于其鹽酸含量高，使用時(shí)酸霧大且酸性太強(qiáng)對(duì)黑氧化處理的多層
內(nèi)層連接盤有浸蝕現(xiàn)象，在焊盤處易產(chǎn)生內(nèi)層粉紅圈。活化液中鈀含量較高，溶液費(fèi)用大，所以已很少采用。配方2是鹽基膠體鈀。在鹽基膠體鈀活化液中加入尿素，可以和Sn2+O‖形成穩(wěn)定的絡(luò)合物［H2NCNH3］SC1－3，防止了活化劑產(chǎn)生沉淀，明顯地降低了鹽酸的揮發(fā)和Sn2+離子的氧化，從而提高了膠體鈀活化液的穩(wěn)定性。
　　
（2）膠體鈀活化液的配制方法
 
a．酸基膠體鈀活化液—稱取1g氯化鈀溶解于100ml鹽酸和200ml純水的混合液中，并在恒溫水浴中保持30℃，邊攪拌邊加入氯化亞錫（SnCl2•2H2O）2.54g攪拌12min，然后再與事先配制好的氯化亞錫60g、鹽酸200ml和錫酸鈉7g的混合液溶解在一起，再在45℃的恒溫水浴條件下保溫3h，最后用水稀釋至1L即可使用。
 
b．鹽基膠體鈀活化液－稱取氯化鈀0.25g，加入去離子水200ml，鹽酸10ml，在30℃條件下攪拌，使氯化鈀溶解。然后加入3.2g氯化亞錫并適當(dāng)攪拌，迅速倒入事先配制好的含有尿素50g、氯化鈉250g、錫酸鈉0.5g和水800mL的混合溶液中，攪拌使之全部溶解，在45℃條件下保溫3h，冷至室溫，用水稀釋至1L。
 
（3）膠體鈀處理工藝：采用膠體鈀活化液按下述程序進(jìn)行：
 
預(yù)浸處理→膠體鈀活化處理→水洗→解膠處理→水洗→化學(xué)鍍銅→
　　
a．預(yù)浸處理－經(jīng)過粗化處理的覆銅箔板，如果經(jīng)水洗后直接浸入膠體鈀活化液中進(jìn)行活化處理，將會(huì)使活化液中的含水量不斷增加，造成膠體鈀活化液過早聚沉。因此，在活化處理前要先在含有Sn2+的酸性溶液中進(jìn)行預(yù)浸處理1~2min，取出后直接浸入膠體鈀活化液中進(jìn)行活化處理。配制時(shí)應(yīng)首先將鹽酸與水相混合，然后再加入SnCl2•2H2O ,攪拌溶解，這樣可防止SnCl2水解。 
　　
酸基膠體鈀預(yù)浸液配方：
　　　　氯化亞錫（SnCl2.2H2O）　　　　　　 70~100g/L
　　　　鹽酸37%（體積）　　　　　　        200-300ml/L
　　　　鹽基膠體鈀預(yù)浸液配方：
　　　　SnCl2.2H2O　　　　　　　　　　    30g/L
　　　　HCl　　　　　　　　　　　　　      30ml/l
　　　　NaCl　　　　　　　　　　　　       200g/l
　　　　O
　　　　║
　　　　H2N-C-NH2　　　　　　　　　        50g/l
　　
b．活化處理－在室溫條件下處理3~5min，在處理過程中應(yīng)不斷移動(dòng)覆銅箔板，使活化液在孔內(nèi)流動(dòng)，以便在孔壁上形成均勻的催化層。
　　
c．解膠處理－活化處理后，在基材表面吸附著以鈀粒子為核心，在鈀核的周圍，具有堿式錫酸鹽的膠體化合物。在化學(xué)鍍銅前，應(yīng)將堿式錫酸鹽去除，使活性的鈀晶核充分暴露出來，從而使鈀晶核具有非常強(qiáng)而均勻的活性。經(jīng)過解膠處理再進(jìn)行化學(xué)鍍銅，不但提高了膠體鈀的活性，而且也顯著提高化學(xué)鍍銅層與基材間的結(jié)合強(qiáng)度。常用的解膠處理液是5%的氫氧化鈉水溶液或1%氟硼酸水溶液。解膠處理在室溫條件下處理1~2min，水洗后進(jìn)行化學(xué)鍍銅。
　　
d．膠體銅活化液簡(jiǎn)介：
　　明膠　　　　　　　　　　　2g/l
　　CuSO4.5H2O　　　　 　 　20g/l
　　DMAB（二甲胺基硼烷）　　　5g/l
　　水合肼　　　　　　　　　　10 g/l
　　鈀　　　　　　　　　　　　20ppm
　　PH　　　　　　　　　　　　7.0
　　
    配制過程：首先分別將明膠和硫酸銅用溫水（40度C）溶解后將明膠加入至硫酸銅的溶液中，用25%H2SO4將PH值調(diào)至2..5當(dāng)溫度為45度C時(shí)，將溶解后DMAB在攪拌條件下緩慢加入上述的混合溶液中，并加入去離子稀釋至1升，保溫40~45度C，并攪拌至反應(yīng)開始（約5~10分鐘）溶液的顏色由藍(lán)再變成綠色。放置24小時(shí)顏色變成紅黑色后加入水合肼，再反應(yīng)有24小時(shí)后膠體溶液的PH值為7，就可投入使用。為了提高膠體銅的活性，通常再加入少量的鈀。