电镀系列之一:孔金属化技术,PCB板普通镀铜工艺
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PCB孔金属化与电镀讲座提纲1孔金属化孔金属化是指在PCB生产中使孔导通而达到层间互连的重要课题和关键工种(序)。
孔是PCB在制板经钻孔(机械或激光等方法)而形成的,而孔金属化主要是把孔壁非导体部分形成导电层。
1.1 孔的结构与质量⑴孔的结构。
经钻孔过的孔壁是由环状的铜层截面和介质材料(一般为树脂和玻纤布等组成)层截面组成的。
铜环截面有着厚度的差别。
介质层截面有着树脂类型差别和玻纤布结构不同。
⑵孔的质量。
孔的质量是指孔壁的质量,主要是指孔壁的粗糙度和污染(钻污)程度。
①孔壁粗糙度。
主要是由钻头(嘴)质量和钻孔参数来决定的。
孔壁粗糙度要求将随着孔径减小而缩小,一般为孔径的10%左右。
实际上,由于孔的减小,孔壁粗糙度要求由过去40∽50µm减小到≤20µm,以保证导通的可靠性。
的树脂)②孔壁污染程度。
当钻头高速旋转时,由于发热引起树脂(特别是低Tg融(熔)化或焦化,从而在孔壁上形成一层薄的介质材料,不仅影响孔金属化进行,而且影响导通孔的可靠性。
1.2 去钻污方法从去钻污发展过程来看,有以下几种方法。
⑴浓硫酸去钻污方法。
利用浓硫酸的强氧化性来清除去孔壁上的树脂污染。
浓硫酸去钻污有效浓度为92∽98%之间,实际上,低于95%浓度的浓硫酸去钻污速度(率)太低,时间太长,因而大多采用≥95%浓度的浓硫酸去钻污。
由于浓硫酸极易吸收空气中的水分而使浓硫酸浓度迅速下降和波动,难以保证去钻污质量,因而也难以实现自动化生产。
同时,由于浓硫酸的粘度大,均匀性处理效果差,而细小孔去钻污根本无法实现。
加上浓硫酸有强烈的腐蚀性,特别要注意劳动保护与条件。
⑵铬酸去钻污方法。
利用铬酸的强氧化性清除孔壁上的树脂钻污。
此法优于浓硫酸,可自动化生产。
但铬酸污染性大,较难于处理。
同时,经铬酸处理的树脂表面光滑,结合力不强。
⑶高锰酸钾处理方法。
利用高锰酸钾的强氧化性而除去污染的树脂。
其加工步骤如下。
①溶胀(swelling)。
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pcb过孔镀铜过孔镀铜是在印刷电路板(PCB)制造过程中的关键步骤之一。
它涉及将铜沉积在PCB的过孔内壁,以提供良好的导电性和连接性。
本文将探讨过孔镀铜的工艺和应用。
1. 什么是PCB过孔镀铜过孔是PCB上用于贯穿不同层的电气连接的孔。
它们在电子设备中起到重要的连接作用。
过孔镀铜是指通过电化学方法,在过孔内部形成一层致密、均匀的铜层,从而增加导电能力和强度。
2. PCB过孔镀铜的工艺流程(1)准备工作:包括待镀PCB的清洁、去脂和表面处理等,以确保铜能够牢固附着在过孔内壁上。
(2)化学镀液准备:根据制造要求,配制适当的化学镀液,并调整好温度和PH值等参数。
(3)装载工作:将清洁好的PCB放入镀液槽中,并使用夹具、网篮等装载上下料工具,以保证均匀镀铜。
(4)电化学镀铜:在设定的参数设置下,将PCB浸入镀液中,通电进行电化学反应,将铜离子还原并沉积在过孔内部。
(5)清洗和后处理:将镀好铜的PCB进行清洗、中和和除膜等处理,去除多余的铜和表面残留物。
3. PCB过孔镀铜的优点(1)良好的导电性:通过过孔镀铜,可以在PCB内形成连续的导电路径,保证信号和电力传输的可靠性。
(2)良好的连接性:过孔镀铜可使不同层之间的电气连接更加牢固,增强PCB的机械强度和可靠性。
(3)提高抗氧化性:过孔镀铜还可以有效降低PCB过孔和铜层的氧化水平,延长PCB的使用寿命。
(4)适应多层设计:在多层PCB设计中,过孔镀铜可以实现不同层之间的信号、电力和接地等电路的有效连接。
4. PCB过孔镀铜的应用领域PCB过孔镀铜被广泛应用于电子设备的制造中,特别是以下领域:(1)通信设备:如手机、电视等消费电子产品中,需要通过过孔镀铜实现电路和元件的连接。
(2)计算机和网络设备:作为计算机主板或网络设备的重要组成部分,PCB需要进行过孔镀铜以满足高速信号传输和数据处理的要求。
(3)工业自动化:在工业自动化设备中,PCB的可靠性和耐用性对设备的稳定性至关重要,过孔镀铜可以提供可靠的连接和导电性。
PCB线路板的电镀铜工艺一.电镀工艺的分类:酸性光亮铜电镀电镀镍/金电镀锡二.工艺流程:浸酸→全板电镀铜→图形转移→酸性除油→二级逆流漂洗→微蚀→二级→浸酸→镀锡→二级逆流漂洗逆流漂洗→浸酸→图形电镀铜→二级逆流漂洗→镀镍→二级水洗→浸柠檬酸→镀金→回收→2-3级纯水洗→烘干三.流程说明:(一)浸酸①作用与目的:除去板面氧化物,活化板面,一般浓度在5%,有的保持在10%左右,主要是防止水分带入造成槽液硫酸含量不稳定;②酸浸时间不宜太长,防止板面氧化;在使用一段时间后,酸液出现浑浊或铜含量太高时应及时更换,防止污染电镀铜缸和板件表面;③此处应使用C.P级硫酸;(二)全板电镀铜:又叫一次铜,板电,Panel-plating①作用与目的:保护刚刚沉积的薄薄的化学铜,防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉,通过电镀将其加后到一定程度②全板电镀铜相关工艺参数:槽液主要成分有硫酸铜和硫酸,采用高酸低铜配方,保证电镀时板面厚度分布的均匀性和对深孔小孔的深镀能力;硫酸含量多在180克/升,多者达到240克/升;硫酸铜含量一般在75克/升左右,另槽液中添加有微量的氯离子,作为辅助光泽剂和铜光剂共同发挥光泽效果;铜光剂的添加量或开缸量一般在3-5ml/L,铜光剂的添加一般按照千安小时的方法来补充或者根据实际生产板效果;全板电镀的电流计算一般按2安/平方分米乘以板上可电镀面积,对全板电来说,以即板长dm×板宽dm×2×2A/DM2;铜缸温度维持在室温状态,一般温度不超过32度,多控制在22度,因此在夏季因温度太高,铜缸建议加装冷却温控系统;③工艺维护:每日根据千安小时来及时补充铜光剂,按100-150ml/KAH补充添加;检查过滤泵是否工作正常,有无漏气现象;每隔2-3小时应用干净的湿抹布将阴极导电杆擦洗干净;每周要定期分析铜缸硫酸铜(1次/周),硫酸(1次/周),氯离子(2次/周)含量,并通过霍尔槽试验来调整光剂含量,并及时补充相关原料;每周要清洗阳极导电杆,槽体两端电接头,及时补充钛篮中的阳极铜球,用低电流0。
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。
图2、经过黑孔处理后的线路板镀铜0.9A,10min正反面效果图
(3)导电高分子膜:非导体表面在高锰酸钾碱性水溶液中发生化学反应,生成二氧化锰层,然后在酸性溶液中,单体吡咯或者吡咯系列的杂环化合物在非导体表面上失去质子而聚合,生成紧附的不溶性导电聚合物。
然后将附有这类导电聚合物的线路板直接电镀完成金属化。
该过程工艺主要分成三部分:前处理;生成导电聚合物;硫酸铜电镀。
HN 聚合电镀铜
图3、导电高分子膜法工艺示意图
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