黑孔化直接电镀工艺技术

电镀工艺技术讲解电镀工艺技术是一种将金属镀层覆盖到物体表面的技术，通过这种技术可以增加物体的耐腐蚀性、外观美观度和机械强度。

电镀工艺技术具体包括前处理、电解液配方、电镀设备和电镀操作。

下面将对这些内容进行详细的讲解。

首先，前处理是电镀工艺技术中必不可少的一步，它主要用于去除物体表面的杂质、油污和氧化膜，以确保电镀层与基材之间的紧密结合。

常见的前处理方法包括去污、除锈、酸洗和电解抛光。

其中，去污是将物体浸入去污剂中，通过化学反应除去表面的污垢；除锈是通过化学反应将铁锈转化为易溶的化合物，然后再用去污剂去除；酸洗则是将物体浸泡在酸性溶液中，去除表面的氧化膜；电解抛光则是将物体作为阳极，通过直流电进行电解，使表面得到抛光。

其次，电解液配方也是电镀工艺技术中的重要环节。

不同的金属需要不同的电解液配方，以确保镀层的质量和性能。

常见的电解液包括硫酸铜、硫酸镍和硫酸锌等。

在电解液配方中，除了金属离子外，还需要添加缓冲剂、氨水、硫酸等化学物质，以调节电解液的pH值、稳定电流和镀层的形貌。

然后，电镀设备是电镀工艺技术中的关键设备，它主要包括电镀槽、电流源和搅拌装置。

电镀槽是储存电解液和容器的主要部分，它通常由耐腐蚀材料如聚丙烯或玻璃制成，以防止电解液对设备的损坏。

电流源是提供电流的设备，常见的电流源包括直流电源和交流电源，根据金属镀层的要求选择合适的电流源。

搅拌装置主要用于搅拌电解液，以保证电解液中的金属离子均匀分布，从而得到均匀的镀层。

最后，电镀操作是电镀工艺技术中必不可少的环节，它包括预镀处理、电流密度调节和镀层质量检验等步骤。

预镀处理是将物体浸入电解液中，通过控制电流密度和时间来形成均匀的金属镀层。

电流密度调节是根据不同的金属镀层要求来调节电流密度，以达到所需的镀层厚度和均匀性。

镀层质量检验是通过目视检查、电化学实验和物理性能测试等方法，对镀层的外观、结构和性能进行检验。

综上所述，电镀工艺技术是一种将金属镀层覆盖到物体表面的技术，其核心内容包括前处理、电解液配方、电镀设备和电镀操作。

1〃流程简介：放料清洗超音波清洁黑孔1 整孔黑孔2微蚀抗氧化吹干出料下料流程：黑孔线根据当日生产排配进行作业。

转料流程：将填写完整的生产流程单随黑孔后铜箔转入下一流程（镀铜）。

2〃流程原理：由于黑孔对生产条件要求严格（如槽液，温度等），对周边环境无太多要求。

室温：室内正常温度槽液温度：由加热器，冰水机控制。

槽液浓度：由商建议浓度，分析室每日分析。

各压力表范围：参照条件设定表规定。

黑孔/镀铜工序原理说明2.1超音波清洁原理是一种微碱性水溶液，其Ph值约为10.7-11.2，并含有微弱的复合剂。

主要功能是在清洁铜面，并除掉钻孔孔壁的残屑、清洁孔壁，以配合后站整孔剂处理的进行。

2.2整孔原理是一种微碱性水溶液，其Ph值约为10.7-11.2，并含有微弱的复合剂。

主要功能是在对玻璃纤维和树脂表面上原有的负电荷，予以调整成正电性，然后可促进Black Hole带负电微粒的吸附。

Carbon Black Colloids黑孔制程也必须先将孔壁调整为正性，然后带负电的黑碳粒子能被吸附于孔壁。

2.3黑孔原理微碱性水溶液Ph值约为10.5-10.8左右，粘度和水接近。

碳之固态成份含量约1.35％，主要功能是在孔壁上沉积一层黑碳皮膜，以写成导电功能，使续电镀铜能顺利进行。

本流程有两道黑孔，清洁，整孔后各有一道，目的为了更好的将黑孔附着在基材孔壁上。

注：黑碳孔的导电度不是很强，其电流是由导体向黑膜表面逐渐延伸。

对孔体而言，是由孔口两端向孔中央慢慢伸长进去。

对于六层以上的深孔。

其镀不满与出现楔口的机会自然比化学铜高很多，其它DP也有相同的烦恼。

因而凡采用各种直接电镀代替化学铜进行“孔壁金属化”时，千万要注意内层黑孔能否耐得住镀铜中硫酸的攻击。

2.4烘干原理主要功能是将孔壁及铜面上已均布之黑碳层加以烘干，此处需特别注意温度（温度为65o C左右），否则若孔内水份未完全干燥时（尤其是小孔或深孔内部，厂内暂无此基材），则其布碳层很容易被后处理制程的微蚀段所喷洗冲掉。

直接电镀技术出现和发展进入80年代后，欧美国家对环保制订了更加严格的要求，特别是对有毒害的甲醛以及难处理的螯合剂的排放。

迫使大多数溶液供应商寻找代替传统化学镀铜实现孔金属化的新方法。

直接电镀技术及其产品经过较长时间的试用，取得PCB生产厂家的认可，是在90年代中期。

作为代替化学镀铜的直接电镀技术必须满足以下条件：（1）在非导体包括环氧玻璃布、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等孔壁基材上，通过特殊处理形成一层导电层，以实现金属电镀。

同时还必须保证镀层与基体具有良好的结合力。

（2）形成导电层所用的化学药水对环境污染小，易于进行“三废”处理，不会再造成严重污染。

（3）形成导电层的工艺流程越短越好，而且要求操作范围应较宽，便于操作与维护。

（4）能适应各种印制板的制作。

如高板厚/孔径比的印制板，盲孔印制板，特殊基材的印制板等。

目前世界上直接电镀技术的材料来分类可以归纳为三大类型：第一类是以胶体钯工艺在非导体表面产生Pd导电金属薄层的技术，第二类是以导电高分子材料为导电层的所谓MnO2接枝技术；第三类是以碳或石墨悬浮液涂布薄膜为基础的直接电镀技术。

激光诱导播晶种A.G.Schrott等将聚酰亚胺浸入含有Pd2+的酸液中使用波长为248～308nm的激光二聚体照射,于是在聚酰亚胺表面种上钯粒子然后直接进行化学镀溅射法溅射法是一种物理方法用两块金属板分别作为阳极和阴极阴极为蒸发用的材料。

在两极间充入氩气,并施加电压。

由于两电极间的辉光放电形成Ar离子,在电场的作用下Ar离子冲击阴极靶材表面,使靶材原子从其表面蒸发出来形成超微粒子,并在附着面上沉积。

经过溅射的塑料可直接进行浸镀、化学镀或电镀。

黑孔化工艺技术一、概述黑孔化直接电镀的出现对传统的PTH是个挑战，它最大特点就是替代传统的沉铜工艺，利用物理作用形成的导电膜、碳膜就可以直接转入电镀。

从效率观点分析，由于其构成的工艺程序简化，减少了控制因素，与传统PTH制造程序相比较，使用药品数量减少，生产周期大大缩短，因此生产效率大幅提高，同时污水处理费用减少，使印制电路板制造的总成本降低。

二、黑孔化直接电镀的特点1.黑孔化液不含有传统的化学镀铜成分，取消甲醛和危害生态环境的化学物质如EDTA、NTA、EDTP等在配方中使用，属于环保型产品。

2.工艺流程简化，代替了极薄而难以控制的中间层（化学镀铜层），从而改善电镀铜的附着力，提高了PCB的可靠性。

3.溶液的分析、维护和管理使用程序大幅度简化。

4.与传统的PTH相比，药品简单、数量减少，生产周期短，废物处理费用减少，从而降低了生产的总成本。

5.提供了一种新的流程，选择性直接电镀。

三、黑孔化直接电镀技术3.1 黑孔化原理它是将精细的石墨或碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀。

它的关键技术就是黑孔溶液成分的构成。

首先将精细的石墨或碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，利用溶液内的表面活性剂使溶液均匀的石墨或碳黑悬浮液保持稳定，并还拥有良好的润湿性能，使石墨或碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。

3.2 构成成分黑孔化溶液主要有精细的石墨或碳黑粉（颗粒直径为0.2-3μm）、液体分散介质即去离子水和表面活性剂等组成。

3.3 各种成分的作用（1）石墨或碳黑粉：它是构成黑孔化溶液的主要部分，起到导电作用。

（2）液体分散介质：是用于分散石墨或碳黑粉形成均匀的悬浮液体。

（3）表面活性剂：主要作用是增进石墨或碳黑悬浮液的稳定性和润湿性能。

（4）工艺条件：PH值：10-12，温度：室温。

（5）最佳处理面积：300-600㎡/克。

3.4 黑孔化溶液的成分的选择与调整（1）使用的表面活性剂时，无论是阳离子、阴离子和非离子表面活性剂均可使用，但必须是可溶的、稳定的和能与其他成分形成均匀的悬浮液体。

黑孔化直接电镀工艺技术(二)3.6注意事项（1）黑孔溶液槽内装有循环搅拌装置，采用水平生产线时使用超声波方式为最佳，也可以采用水刀喷淋的方式。

（2）采用浸渍方式的干燥可利用烘箱或烘道，温度为80~85℃，时间2~3分钟。

水平式应设置冷热风干燥段。

如加工的特殊材料不耐高温，应采用60~65℃，时间8~10分钟进行干燥；如果用黑孔液制做厚度超过1.0mm以上的FR-4或聚四氟乙烯及CEM-3板，烘干→温度要定在95℃，时间2分钟。

（3）黑孔液要定期进行固行分及PH值的检测。

在正常使用的条件下，固行分是不会减少的，如果出现固行分减少的现象，采用美诺公司的MN-701B进行调整。

当黑孔液的PH值低于9.5时，溶液的活性相应降低，必须用试剂氨水将其调整到位。

（4）黑孔液的储藏温度为2~40℃；（5）在特殊基材上，如聚酰亚胺、聚酯、聚四氟乙烯等，可采用两次黑孔化处理，其工艺流程如下：四、质量检查方法直接电镀质量的优劣，就是要分析和研究黑孔化溶液的涂层的导电性和电镀铜的沉积速度。

涂层的导电性强弱与导电层的微观结构相关，又同导电层的厚度和基板的厚度有关，前处理后，电镀铜之前对印制板之间的电阻值进行检测，因为它的测试数据可以反映直接电镀程序所形成的导电层质量状态，以便更有把握控制镀铜加厚工序的工艺参数；同时还能在短时间内镀铜后直观通孔铜的覆盖率来反映直接电镀性能的优劣。

可以制定或采用下列方法进行检测：4.1 直接电镀层品质检验（1）按照工艺要求制定“测试板”几何尺寸，根据双面板孔径分布的状态和孔径大小，选择适当的孔数量，按照黑孔化工艺流程进行，不经镀铜直接清水洗、烘干，用仪器测定“测试板”两面的孔电阻值的大小。

评定方法为：从完成黑孔液化工艺制程的印制板中随机抽取3-5块，不经镀铜，用仪器测定印制板两面的孔电阻大小。

当两面阻值≤100Ω为优良；100Ω < 阻值≤500Ω为良好；500Ω< 阻值≤1000Ω为合格；阻值> 1000Ω需检查各项控制指标，并且要进行调整。

电镀系列之一：孔金属化技术，PCB板普通镀铜工艺线路板在制作过程中，通常要经过钻孔来实现线路的导通以及封装插件。

孔金属化工艺是PCB制造技术中最为重要的工序之一，为了实现孔的金属化，通常采取化学铜（PTH制程）、黑孔（Black Hole）以及导电高分子膜的方法来实现树脂基材的导电，通过这些方法实现的导电层不足以达到使用的条件，因此还需要利用电镀铜的方法来加厚导电层。

（1）化学铜（PTH制程）：化学镀铜是利用铜离子在还原剂的条件下还原为金属铜单质的原理。

其过程可以分为三个步骤：沉铜前处理、活化和沉铜。

具体的工艺流程：除油——蓬松——粗化——中和——整孔——水洗——微蚀——水洗——预浸——活化——水解——促化——水洗——沉铜——水洗化学镀铜液的基本组成包括：铜盐、络合剂、还原剂、pH调节剂以及添加剂。

其中常见的还原剂有甲醛、二甲基氨基硼烷、次亚磷酸盐、水合肼、低价金属盐、还原性糖类等。

其中甲醛价格低廉且所得镀层中的铜相对含量较高，因此使用最多，最广。

但是甲醛有易挥发，不稳定等缺点，近些年如何替代甲醛也是研究的重点。

络合剂是化学镀铜的关键成份之一，可以使铜离子极化增大，达到结晶细致光亮的镀层；另一方面可以使镀液稳定，防止沉淀。

常见的有酒石酸、EDTA、三乙醇胺、三异丙醇胺等。

禾川化学经过研究，开发出一款化学铜药水，具有以下特点：（1）可用于PCB的孔金属化处理；（2）具有良好的稳定性，且沉积速率较高；（3）形成的铜层结晶致密，结合力好，镀层为粉红色；（4）背光等级好（9.5级以上）。

图1、化学铜镀层颜色（左）以及孔背光（右）（2）黑孔（Black Hole）：黑孔药水是将精细的石墨或导电碳黑粉均匀的分散在去离子水中，利用表面活性剂使石墨或导电碳黑悬浮液保持稳定，并拥有良好的润湿性能，使石墨或导电碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。

具体的工艺流程：清洁——水洗——整孔——冷风干——黑孔——热风干——黑孔——干燥——微蚀——水洗——风干——镀铜禾川化学经过研究，开发出一款黑孔药水，具有很好的导电性能、很好结合力，且长期放置，稀释都很稳定。