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PCB电路板化学镀铜工艺中活化的处理  

发布时间:2016-12-06 07:59:02 分类:企业新闻

 活化的目的是为了在基材表面上吸附一层催化性的金属粒子,从而使整个基材表面顺利地进行化学镀铜反应。常用的活化处理方法有敏化—活化法(分步活化法)和胶体溶液活化法(一步活化法)。

1.敏化-活化法(分步活化法)

(1)敏化处理

常用的敏化液是氯化亚锡的水溶液。其典型配方如下:

氯化亚锡(Sncl2.2H2O)    30~50g/L

盐酸             50~100ml/L

锡粒             3~5g/l

配制时先将水和盐酸混合,然后加入氯化亚锡边搅拌使其溶解。锡粒可防止Sn2+氧化。

敏化处理在室温下进行,处理时间为3~5min,水洗后进行活化处理。

(2)活化处理

常用的离子型活化液是氯化钯的溶液,其典型配方如下:

氯化钯pdCl20.        5~1g/L

盐酸             5~10ml/L

处理条件-室温,处理1~2min

敏化-活化法的溶液配制和操作工艺简单,在早期的印制板孔金属化工艺中曾得到广泛应用。这种方法有二个主要缺点:一是孔金属化的合格率低,在化学镀铜后总会发现有个别孔沉不上铜,其主要有二个方面的原因,其一是Sn+2离子对环氧玻璃的基体表面湿润性不是很强,其二是Sn+2很易氧化特别是敏化后水洗时间稍长,Sn+2被氧化为Sn+4,造成失去敏化效果,使孔金属化后个别孔沉不上铜。二是化学镀铜层和铜箔的结合力差,其原因是在活化过程中,活化液中贵金属离子和铜箔间发生置换反应,在铜表面上形成一层松散的金属钯。如果不去除会影响沉铜层和铜箔间的结合强度。在多层连接以及图形电镀法工艺中,这种缺陷已经成为影响印制板质量主要矛盾,现在是用螯合离子钯分步活化法来解决这些问题,现在用得也比较少。

2、胶体钯活化法(一步活化法)

(1)配方

常用的胶体钯活化液配方列于表

胶体钯活化液配方及操作条件

配方

组份 1 2

氯化钯 (ml/L) 1 0.25

盐 酸 (37%)(g/L) 300 10

氯化亚锡 (g/L) 70 3.2

锡酸钠 (g/L) 7 0.5

氯化钠 (g/L) — 250

尿 素 (g/L) — 50

温 度 室温 室温

时 间 (min) 2~3 2~3

pH ≤0.1 0.7~0.8

采用胶体钯活化液能消除铜箔上形成的松散催化层,而且胶体钯活化液具有非常好的活性,明显地提高了化学镀铜层的质量,因此,在PCB的孔金属化工艺中,得到了普遍应用。

表中的配方1是酸基胶体钯,由于其盐酸含量高,使用时酸雾大且酸性太强对黑氧化处理的多层

内层连接盘有浸蚀现象,在焊盘处易产生内层粉红圈。活化液中钯含量较高,溶液费用大,所以已很少采用。配方2是盐基胶体钯。在盐基胶体钯活化液中加入尿素,可以和Sn2+

形成稳定的络合物[H2NCNH3]SC1-3,防止了活化剂产生沉淀,明显地降低了盐酸的挥发和Sn2+离子的氧化,从而提高了胶体钯活化液的稳定性。

(2)胶体钯活化液的配制方法

a. 酸基胶体钯活化液—称取1g氯化钯溶解于100ml盐酸和200ml纯水的混合液中,并在恒温水浴中保持30℃,边搅拌边加入氯化亚锡 (SnCl2?2H2O)2.54g搅拌12min,然后再与事先配制好的氯化亚锡60g、盐酸200ml和www.pcblover.com锡酸钠7g 的混合液溶解在一起,再在45℃的恒温水浴条件下保温3h,后用水稀释至1L即可使用。

b. 盐基胶体钯活化液-称取氯化钯0.25g,加入去离子水200ml,盐酸10ml,在30℃条件下搅拌,使氯化钯溶解。然后加入3.2g氯化亚锡并适当搅拌,迅速倒入事先配制好的含有尿素50g、氯化钠250g、锡酸钠0.5g和水800mL的混合溶液中,搅拌使之全部溶解,在45℃条件下保温3h,冷至室温,用水稀释至1L。

(3)胶体钯处理工艺

采用胶体钯活化液按下述程序进行:

预浸处理→胶体钯活化处理→水洗→解胶处理→水洗→化学镀铜→

a. 预浸处理-经过粗化处理的覆铜箔板,如果经水洗后直接浸入胶体钯活化液中进行活化处理,将会使活化液中的含水量不断增加,造成胶体钯活化液过早聚沉。因此,在活化处理前要先在含有Sn2+的酸性溶液中进行预浸处理1~2min,取出后直接浸入胶体钯活化液中进行活化处理。配制时应首先将盐酸与水相混合,然后再加入SnCl2?2H2O ,搅拌溶解,这样可防止SnCl2水解。

酸基胶体钯预浸液配方:

氯化亚锡(SnCl2.2H2O)       70~100g/L

盐酸37%(体积)       200-300ml/L

盐基胶体钯预浸液配方:

SnCl2.2H2O          30g/L

HCl             30ml/l

NaCl            200g/l

H2N-C-NH2         50g/l

b. 活化处理-在室温条件下处理3~5min,在处理过程中应不断移动覆铜箔板,使活化液在孔内流动,以便在孔壁上形成均匀的催化层。

c. 解胶处理-活化处理后,在基材表面吸附着以钯粒子为核心,在钯核的周围,具有碱式锡酸盐的胶体化合物。在化学镀铜前,应将碱式锡酸盐去除,使活性的钯晶核充分暴露出来,从而使钯晶核具有非常强而均匀的活性。经过解胶处理再进行化学镀铜,不但提高了胶体钯的活性,而且也显著提高化学镀铜层与基材间的结合强度。常用的解胶处理液是5%的氢氧化钠水溶液或1%氟硼酸水溶液。解胶处理在室温条件下处理1~2min,水洗后进行化学镀铜。

d. 胶体铜活化液简介:

明胶           2g/l

CuSO4.5H2O         20g/l

DMAB(二甲胺基硼烷)   5g/l

水合肼          10 g/l

钯            20ppm

PH            7.0

配制过程: 首先分别将明胶和硫酸铜用温水(40度C)溶解后将明胶加入至硫酸铜的溶液中,用25%H2SO4将PH值调至2..5当温度为45度C时,将溶解后 DMAB在搅拌条件下缓慢加入上述的混合溶液中,并加入去离子稀释至1升,保温40~45度C,并搅拌至反应开始(约5~10分钟)溶液的颜色由蓝再变成绿色。放置24小时颜色变成红黑色后加入水合肼,再反应有24小时后胶体溶液的PH值为7,就可投入使用。为了提高胶体铜的活性,通常再加入少量的钯。
 

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