问:在 PCB 多层板制造中,化学镀铜是实现层间互连的关键工艺,想请教专家,化学镀铜的具体原理是什么?完整工艺流程有哪些?核心操作规范又有哪些?
答:你问到了点子上!化学镀铜是 PCB 多层板制造的 “生命线”,它的核心作用是在绝缘的孔壁上沉积一层导电铜层,为后续的电镀铜增厚打基础,没有化学镀铜,多层板的层间互连就是空谈。
先讲化学镀铜的核心原理。化学镀铜液主要包含铜盐(比如硫酸铜)、络合剂(比如 EDTA)、还原剂(比如甲醛)和稳定剂。在碱性条件下,还原剂会将铜盐中的 Cu²⁺还原成 Cu⁰原子,而 PCB 孔壁经过前处理后会吸附一层钯原子作为催化剂,这些铜原子会优先沉积在钯原子表面,并且随着反应的进行,不断吸附新的铜原子,最终形成连续、均匀的导电铜层。整个反应过程不需要外加电源,属于自发的氧化还原反应。
再来说完整工艺流程,这一步一步都不能马虎:
去油脱脂:用碱性脱脂剂去除 PCB 表面的油污和指纹,保证后续处理的附着力,温度控制在 40-50℃,时间 5-8 分钟。
粗化处理:用酸性粗化液(比如铬酸、硫酸混合液)对孔壁进行微蚀刻,让孔壁表面形成粗糙的微观结构,增强化学镀铜层的结合力。
活化处理:这是最关键的步骤之一,将 PCB 浸入钯活化液中,孔壁会吸附一层纳米级的钯颗粒,作为化学镀铜的催化核心,活化时间通常为 3-5 分钟,温度控制在 30℃左右。
解胶处理:用稀硫酸去除钯颗粒表面的保护膜,让钯原子充分暴露,激活催化活性,时间 1-2 分钟即可。
化学镀铜:将 PCB 放入化学镀铜液中,控制温度在 25-30℃,pH 值在 12-13 之间,反应时间根据所需铜层厚度调整,通常 15-20 分钟可沉积 0.5-1μm 的铜层。
后处理清洗:用去离子水多次清洗 PCB,去除残留的镀液,防止镀液污染后续工序。
最后是核心操作规范,这是保证化学镀铜质量的关键:
镀液参数必须严格管控:温度波动不能超过 ±1℃,pH 值波动不能超过 ±0.2,否则会导致沉积速度不稳定,甚至出现 “漏镀”。
活化液的钯浓度要定期检测,浓度过低会导致催化活性不足,孔壁无铜层沉积;浓度过高则会增加成本,还可能导致铜层结晶粗糙。
化学镀铜后的铜层厚度要均匀,厚度偏差不能超过 ±0.1μm,否则会影响后续电镀铜的厚度一致性。