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活化的目的是為了在基材表面上吸附一層催化性的金屬粒子,從而使整個基材表面順利地進行化學鍍銅反應。常用的活化處理方法有敏化—活化法(分步活化法)和膠體溶液活化法(一步活化法)。
1.敏化-活化法(分步活化法)
(1)敏化處理
常用的敏化液是氯化亞錫的水溶液。其典型配方如下:
氯化亞錫(Sncl2.2H2O) 30~50g/L
鹽酸 50~100ml/L
錫粒 3~5g/l
配制時先將水和鹽酸混合,然后加入氯化亞錫邊攪拌使其溶解。錫??煞乐筍n2+氧化。
敏化處理在室溫下進行,處理時間為3~5min,水洗后進行活化處理。
(2)活化處理
常用的離子型活化液是氯化鈀的溶液,其典型配方如下:
氯化鈀pdCl20. 5~1g/L
鹽酸 5~10ml/L
處理條件-室溫,處理1~2min
敏化-活化法的溶液配制和操作工藝簡單,在早期的印制板孔金屬化工藝中曾得到廣泛應用。這種方法有二個主要缺點:一是孔金屬化的合格率低,在化學鍍銅后總會發(fā)現(xiàn)有個別孔沉不上銅,其主要有二個方面的原因,其一是Sn+2離子對環(huán)氧玻璃的基體表面濕潤性不是很強,其二是Sn+2很易氧化特別是敏化后水洗時間稍長,Sn+2被氧化為Sn+4,造成失去敏化效果,使孔金屬化后個別孔沉不上銅。二是化學鍍銅層和銅箔的結合力差,其原因是在活化過程中,活化液中貴金屬離子和銅箔間發(fā)生置換反應,在銅表面上形成一層松散的金屬鈀。如果不去除會影響沉銅層和銅箔間的結合強度。在多層連接以及圖形電鍍法工藝中,這種缺陷已經成為影響印制板質量主要矛盾,現(xiàn)在是用螯合離子鈀分步活化法來解決這些問題,現(xiàn)在用得也比較少。
2、膠體鈀活化法(一步活化法)
(1)配方
常用的膠體鈀活化液配方列于表
膠體鈀活化液配方及操作條件
配方
組份 1 2
氯化鈀 (ml/L) 1 0.25
鹽 酸 (37%)(g/L) 300 10
氯化亞錫 (g/L) 70 3.2
錫酸鈉 (g/L) 7 0.5
氯化鈉 (g/L) — 250
尿 素 (g/L) — 50
溫 度 室溫 室溫
時 間 (min) 2~3 2~3
pH ≤0.1 0.7~0.8
采用膠體鈀活化液能消除銅箔上形成的松散催化層,而且膠體鈀活化液具有非常好的活性,明顯地提高了化學鍍銅層的質量,因此,在PCB的孔金屬化工藝中,得到了普遍應用。
表中的配方1是酸基膠體鈀,由于其鹽酸含量高,使用時酸霧大且酸性太強對黑氧化處理的多層
內層連接盤有浸蝕現(xiàn)象,在焊盤處易產生內層粉紅圈?;罨褐锈Z含量較高,溶液費用大,所以已很少采用。配方2是鹽基膠體鈀。在鹽基膠體鈀活化液中加入尿素,可以和Sn2+
形成穩(wěn)定的絡合物[H2NCNH3]SC1-3,防止了活化劑產生沉淀,明顯地降低了鹽酸的揮發(fā)和Sn2+離子的氧化,從而提高了膠體鈀活化液的穩(wěn)定性。
(2)膠體鈀活化液的配制方法
a. 酸基膠體鈀活化液—稱取1g氯化鈀溶解于100ml鹽酸和200ml純水的混合液中,并在恒溫水浴中保持30℃,邊攪拌邊加入氯化亞錫 (SnCl2?2H2O)2.54g攪拌12min,然后再與事先配制好的氯化亞錫60g、鹽酸200ml和www.pcblover.com錫酸鈉7g 的混合液溶解在一起,再在45℃的恒溫水浴條件下保溫3h,后用水稀釋至1L即可使用。
b. 鹽基膠體鈀活化液-稱取氯化鈀0.25g,加入去離子水200ml,鹽酸10ml,在30℃條件下攪拌,使氯化鈀溶解。然后加入3.2g氯化亞錫并適當攪拌,迅速倒入事先配制好的含有尿素50g、氯化鈉250g、錫酸鈉0.5g和水800mL的混合溶液中,攪拌使之全部溶解,在45℃條件下保溫3h,冷至室溫,用水稀釋至1L。
(3)膠體鈀處理工藝
采用膠體鈀活化液按下述程序進行:
預浸處理→膠體鈀活化處理→水洗→解膠處理→水洗→化學鍍銅→
a. 預浸處理-經過粗化處理的覆銅箔板,如果經水洗后直接浸入膠體鈀活化液中進行活化處理,將會使活化液中的含水量不斷增加,造成膠體鈀活化液過早聚沉。因此,在活化處理前要先在含有Sn2+的酸性溶液中進行預浸處理1~2min,取出后直接浸入膠體鈀活化液中進行活化處理。配制時應首先將鹽酸與水相混合,然后再加入SnCl2?2H2O ,攪拌溶解,這樣可防止SnCl2水解。
酸基膠體鈀預浸液配方:
氯化亞錫(SnCl2.2H2O) 70~100g/L
鹽酸37%(體積) 200-300ml/L
鹽基膠體鈀預浸液配方:
SnCl2.2H2O 30g/L
HCl 30ml/l
NaCl 200g/l
H2N-C-NH2 50g/l
b. 活化處理-在室溫條件下處理3~5min,在處理過程中應不斷移動覆銅箔板,使活化液在孔內流動,以便在孔壁上形成均勻的催化層。
c. 解膠處理-活化處理后,在基材表面吸附著以鈀粒子為核心,在鈀核的周圍,具有堿式錫酸鹽的膠體化合物。在化學鍍銅前,應將堿式錫酸鹽去除,使活性的鈀晶核充分暴露出來,從而使鈀晶核具有非常強而均勻的活性。經過解膠處理再進行化學鍍銅,不但提高了膠體鈀的活性,而且也顯著提高化學鍍銅層與基材間的結合強度。常用的解膠處理液是5%的氫氧化鈉水溶液或1%氟硼酸水溶液。解膠處理在室溫條件下處理1~2min,水洗后進行化學鍍銅。
d. 膠體銅活化液簡介:
明膠 2g/l
CuSO4.5H2O 20g/l
DMAB(二甲胺基硼烷) 5g/l
水合肼 10 g/l
鈀 20ppm
PH 7.0
配制過程: 首先分別將明膠和硫酸銅用溫水(40度C)溶解后將明膠加入至硫酸銅的溶液中,用25%H2SO4將PH值調至2..5當溫度為45度C時,將溶解后 DMAB在攪拌條件下緩慢加入上述的混合溶液中,并加入去離子稀釋至1升,保溫40~45度C,并攪拌至反應開始(約5~10分鐘)溶液的顏色由藍再變成綠色。放置24小時顏色變成紅黑色后加入水合肼,再反應有24小時后膠體溶液的PH值為7,就可投入使用。為了提高膠體銅的活性,通常再加入少量的鈀。
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