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Neopact直接电镀工艺的应用

摘要：
本文叙述了Neopact直接电镀工艺的应用，包括工艺过程及控制，各参数对溶液性能的影响，品质检验，废水处理等。该工艺稳定可靠，控制容易而且环境污染小，废水处理简单，可以取代传统化学沉铜工艺，投入规模生产。
前言
自从1963年IBM公司Mr.Rodovsky提出直接电镀的基本的理论以来，这项全新的技术引起了人们的高度重视，并在印制板行业得到了飞速的发展和应用。众所周知，传统的印制板化学沉铜工艺具有其自身无法克服的缺点：（1）含有甲醛这一致癌物质，严重影响操作者的身体健康，污染环境；（2）含有大量的络合剂致使废水处理困难；（3）自身氧化还原体系，容易自发分解，难以控制等。直接电镀工艺则具有化学沉铜不可比拟的优越性：不含甲醛，EDTA等络合物，污染小，容易控制，成品率高，废水处理简单，所以直接电镀也称为"环保电镀"。
直接电镀经过近四十年的发展，如今已形成了成熟的工艺技术，其化学品也相继商品化，如Atotech公司的Neopact,LeaRonal公司的Comductron,Blasberg公司的DMS-E,Shipley公司的Crimson,Electro Chemical公司的Shadow等，四川超声印制板公司采用了Neopact直接电镀工艺。
工艺过程及控制
1.工艺流程
该公司采用的是垂直式Neopact直接电镀工艺，其流程如下：
调整Ⅰ\xA8D\xA8D调整Ⅱ\xA8D\xA8D二级DI水洗\xA8D\xA8D微蚀\xA8D\xA8D二级水洗\xA8D\xA8D预浸\xA8D\xA8D吸附\xA8D\xA8D二级DI水洗\xA8D\xA8D后浸\xA8D\xA8D二级DI水洗\xA8D\xA8D浸H2SO4 酸\xA8D\xA8D板镀铜－二级水洗\xA8D\xA8D烘干
2.直接电镀工序的作用
调整Ⅰ：主要是清洁表面，去除油污，并兼有使基材极化的作用。
调整Ⅱ：主要是调整孔壁，使带负电荷的绝缘表面转变为带正电荷，提高孔壁对带负电荷的胶体钯活化剂的吸附能力。
微蚀：彻底清除印制板表面的氧化层，并产生一定的均匀细致的微观粗糙度，从而提高铜面的附着力。
预浸：保护活化液，防止杂质，氧化物带入活化液，延长活化液的使用寿命。被吸附在带正电荷的孔壁绝缘层表面，提供均匀而稠密 的钯晶体，为镀铜奠定基础。
后浸：去除钯周围的有机络合物及还原剂，显著提高钯层的导电能力，从而确保在大面积的非导体表面也能获得有效而可靠的直接电镀层。
3．工艺参数的影响
为了更好地控制工艺过程，提高产品质量，我们需要弄清各个工艺参数对品质及槽液性能的影响，现结合质量及生产经验将其总结如 下，供同行参考。
1.调整
NeopactUX浓度：过低时覆盖能力差，背光级数低，对于板厚大于2mm的板将会出现中央环形空洞。过高时，覆盖能力极好，但会影响到镀层与基铜间 的结合力，内层互连缺陷增加。
pH值：过低时覆盖能力差，当pH值低于范围0.5-1时，这种缺陷就非常明显肉眼可见。过高时，溶液中有机物降解加快，寿命缩短，并需经常补加。
温度：过低时覆盖率降低，但影响较小，肉眼不易发现，如板子在不润湿的状态进入时，小孔湿润性将会受到影响，从而影响到小孔的调整效果。
铜含量：在处理板子的过程中，溶液中的铜离子会不断增加，但它对覆盖能力的影响极小，即使铜离子浓度很高，其影响也很难在标准的FR－4板上发现。
2．微蚀
Part A 浓度：过高时，微蚀速度过高，从而造成内层铜箔的负蚀，溶液中铜离子浓度增加很快并缩短溶液寿命；过低时，清洁效果差，铜与铜之间的结合力差。
Part B 浓度：过高时，对覆盖能力有一些影响；过低时，清洁效果差。铜含量：过高时，Part消耗极快，而且清洁效果差。
温度：过高时，微蚀速率高，铜溶解快，重新开缸频率高；过低时，清洁效果不佳。
3. 预浸
磷酸浓度：过高时，直接导致吸附液pH值超标。
温度：过高时，溶解铜太多，直接导致吸附液中的铜离子增加。
铜含量：过高时，带入吸附缸，直接影响吸附效果，缩短吸附液 的寿命。
4.吸附
钯浓度：过低时，覆盖率及溶液稳定性均会受到影响，并对铜与铜之间的结合力有负面影响，当钯浓度低于150ppm时，将导致不可挽回的损失并需要重新开缸。过高时，高达350ppm都不会有负面影响，只是成本增加。
温度：过高时，覆盖率稍好，但会缩短溶液寿命。过低时，覆盖率降低，还原剂的添加剂反应迟钝。
氧化还原电位：过高时，胶体老化加快。如果这种情况时间较长，将导致不可挽回的损失；覆盖率，铜与铜之间的结合力逐渐恶化，最终导致溶液沉淀和或褪色。当氧化还原电位低于－300mV时，还原剂消耗量极大并有氢气排出，覆盖率受到严重影响。
pH值：过高时，覆盖率欠佳但影响不大。过低时，胶体老化加快，当pH低于1.4 时，覆盖率极差，尤其是在玻璃纤维表面；同时氧 化还原电位会超出范围，并且不能通过添加还原剂使其复原。
铜含量：过高时，氧化还原电位极不稳定，很难保持要求范围之内，而且铜极易沉积在氧化还原电极表面，影响电位的测定。铜含量过高，也会缩短溶液寿命，降低覆盖率并引起镀层结合力问题，铜的绝对浓度高和铜的增长速度快（>50mg/L/周）都有较大的影响。
5．后浸：
后浸剂浓度：过低时，覆盖率会有所降低。过高时，没有负面影响。
pH值：本溶液是一种稳定的缓冲体系，溶液呈碱性时，对镀层不会有影响，如果呈酸性将导致溶液分解失效。
6．板镀铜：
由于吸附的钯层有一定的电阻，这就要求电流密度要比传统化学沉铜后镀铜大，一般控制在2.0-2.5A/dm2,电镀时间15min，镀层可达0.3mil。添加剂方面，有机添加剂过量添加对覆盖率有影响，所以添加剂的添加一般应控制在下限。过多的光亮剂也会引起环状空洞，另外后浸剂的带入还会造成拐角裂纹(Coner cracks)
工序成份控制范围ml/L 时 间分 温 度℃ PH 分 析频 率 消 耗 量ml/m3 药 水 寿 命m2/L
调整Ⅰ调整剂UX缓冲剂50-6050-60 5－7 60 11－12 两天一次 2020 4
调整Ⅱ调整剂UX缓冲剂70-8070-80 5－7 55 11－12 两天一次 1515 4
微蚀 Part A Part B 15-20 1.5-2.5 25 每日一次 30g/m230g/m2 Cu2+>15g/l
预浸 H3PO4(85%) 1.5-2.0 1-2 室温 2－2.3 每周更换
吸附基本剂还原剂 Pd:200-250ppm氧化还原电位－230～－290mv 5-7 55 1.6－2.3 每日一次303还原剂自动添加每日600ml(450 升溶液) Cu2+>100mg/L 或30
后浸后浸剂 180－220 2-3 30 10-12 两天一次 25 8
酸浸硫酸 100 <1 室温每周更换
酸性镀铜硫酸铜硫酸氯离子添加剂CP 60－80g/L100-12040-70ppm1-3 15-20 25 每周两次 113L/1 万ALL

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