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沉铜基本工艺培训教材

沉铜工艺培训教材

欧伟标

1.沉铜流程简介

通过化学办法对已钻孔孔壁进行清洁除污（又称凹蚀、前解决）后通过活化催化原理使孔壁非导电材料积沉上厚度约10微英寸金属铜.它作用是使孔导通,然后通过后续电镀工序使孔壁铜层增厚.

磨板→上板→[溶胀→二级水洗→凹蚀→三级水洗→还原P→二级水洗]→除油I→除油II→三级水洗→微蚀→二级水洗→预浸→活化→二级水洗→还原WA→纯水洗→化学沉铜→三级水洗→卸板→清洗烘干

红色方括号内为多层板必要走去钻污流程。

新沉铜平板一体线没有凹蚀段，在该线生产多层板需先走水平凹蚀线。

任何板件都不容许走两次凹蚀！

若板件在凹蚀缸时设备发生故障，需待板件凹蚀时间够了之后再人工把挂蓝抬出来，返工时就不必再走一次凹蚀。

设备故障时板件也不应在各药缸停留时间过长，按如下时间控制：

停机时间

必要立即吊出

超过10分钟

超过15分钟

超过25分钟

应吊出药缸名称

微蚀缸

1．溶胀缸

2．凹蚀缸

3．还原P缸

除沉铜缸外所有缸

1．沉铜缸

2．沉铜缸开打气

在正常条件下，水平凹蚀线凹蚀量和芯吸量都要比垂直凹蚀线小，但凹蚀效果来看，水平凹蚀线凹蚀效果比较好。

有锣槽孔板件都指定在水平凹蚀线生产。

2．流程作用及原理

2.1磨板

板件进入沉铜之前要在去毛刺磨板机磨板，磨板作用：

1.磨去钻孔产生披锋，防止披锋在后续图形转移过程中划伤贴膜机压辊和刺破干膜导致遮孔蚀不静；2.磨去覆铜板铜箔表面抗氧化层，并粗化铜箔表面，增长后续铜层与基铜结合力；3.除去孔内也许存在铜丝、板粉等杂物。

去毛刺机前两支不织布刷240#，后两支针刷320#。

蚀刻后板件板件如果浮现铜粒、轻微镀层不良、氧化等也会在去毛刺机磨板，但此类板件不能开不织布刷！

。

磨板对象

磨刷类型

压力

div

速度

m/min

高压水洗

bar

烘箱温度

1/2级

3/4级

沉铜前去毛刺

240#

320#

0.9

2.8-3.0

≥25

≥70

平板后磨板

240#

320#

0.4-0.6

3.2-3.5

≥25

≥70

蚀刻后磨板

关

320#

0.2-0.4

3.2-3.5

≥25

≥70

如果试磨后板件浮现披峰，则可在上述范畴内减少速度，增大压力或横向纵向各磨一遍重新取板试磨。

如果试磨后浮现铜丝或既浮现铜丝又浮现披峰,则以小压力（0.4div）迅速（≥3.0m／min）横向、纵向各磨一遍，重新试磨。

要注意控制好不织布刷压力，特别是蚀刻后板件，压力过大很容易浮现孔口铜被磨去，而沉铜前板件则容易形成椭圆孔型。

对0.25mm小孔容易浮现不织布刷掉纤维丝塞孔，此类板件做法是不开不织布刷，把针刷压力调3~4.5V，速度放慢到不大于2.8m/min，试做确认正常后使用。

陶瓷板、板厚少于0.5mm板件易在高压水洗段被水压打前导致塞板、折断等，因而可以不开高压水洗。

2.2去钻污流程作用

钻孔时会产生瞬时高温，而环氧玻璃基材为不良热导体，在钻孔时热量高度积累，孔壁表面温度超过环氧树脂玻璃化温度，成果导致环氧树脂沿孔壁表面流动，产生一层溥环氧树脂油污（EpoxySmear），如果没去掉,将影响沉铜/电铜层与内层铜面连接,因而,所有多层板均要通过凹蚀（也称除胶渣，Desmear）解决除掉孔壁钻污。

凹蚀作用是：

除去孔内残胶，保证内层与外层线路导通；提供蜂窝状树脂表面构造，增长孔铜结合力。

2.2.1去钻污流程原理

运用溶胀剂（Sweller）作用,把孔壁树脂膨胀疏松起来,然后在背面凹蚀解决中运用高锰酸钾强氧化性,把孔壁上钻污氧化掉而生成可溶性碳酸盐（在碱性条件下），同步也可使孔壁微观粗糙化.氧化产物锰酸根通过再生器再生为高锰酸根。

锰酸根在碱性介质中也发生如下副反映：

MnO4（2-）+2H2O+2e-=MnO2↓+4OH-，因此通过凹蚀后孔壁上残留大量高价锰（+7、+6、+4），还原P500作用就是把这些高价锰还原成可溶性二价锰，从而除去；同步对玻璃纤维有调节作用，使其易于沉铜。

溶胀缸重要控制是：

溶胀P、NaOH浓度，温度，还要有良好循环。

溶胀P浓度过低不能充分蓬松孔壁，浓度过高，不但挥霍药水，还引起后水洗水洗不净，带来药水交叉污染。

NaOH浓度过高会使溶胀P与水分层，缩短药水寿命。

循环局限性也可导致溶液分层。

凹蚀缸重要控制是：

MnO4-、MnO42-和NaOH浓度，温度,再生电流、凹蚀时间。

MnO4-和NaOH浓度、温度过高、凹蚀时间过长都会导致凹蚀过度，引起孔壁粗糙度过大，玻纤间藏药水，耐CAF性能差，严重时可引起内部短路；过低时又会凹蚀局限性，引起开路或热冲击后孔壁与内层裂开。

MnO4-+C（树脂）+4OH-→4MnO42-+CO2↑+2H2O

其附反映：

MnO42-+H2O→MnO2↓+2OH+1/2O2

电解再生：

MnO42-+-e→MnO4-

MnO42-浓度过高会导致MnO4-氧化能力下降，同步会缩短还原P缸使用寿命。

MnO42-浓度应低于30g/L，凹蚀缸再生电流能把MnO42-转变回MnO4-，但凹蚀缸MnO42-浓度随着药水使用，依然回缓慢上升，如果突然上升，则应当检查再生器和再生电流整流机。

凹蚀缸普通半年就要换缸，在使用过程中2~3个月应当洗缸一次。

孔壁凹蚀先后比较：

凹蚀后孔壁照片：

凹蚀过度凹蚀局限性

2.3整孔及活化作用机理

除油剂（Cleaner）作用是消除铜面手迹、油迹等，另含调节剂对孔壁进行调节。

整孔机理：

活化机理：

2.4微蚀

微蚀（MicroEtch）除去铜面氧化物和大概1微米铜层，粗化铜面，增强基铜与新镀铜层之间结合力.

微蚀前铜面状况微蚀后铜面状况微蚀后铜面状况放大

2.5预浸

预浸可以润湿孔壁,减少表面张力,使孔壁较易吸附活化剂，减少活化缸污染带入，除去铜面氧化物。

预浸对沉铜泪痕现象控制影响很大。

当浮现泪痕时，应分析硫酸含量并提高到0.5-0.6%，如果没有改进，应把预浸缸换缸，并更换预浸前和活化后水洗缸，检查活化循环泵棉芯，如果太脏就应当换掉。

若这些做了后泪痕现象都没有改进，则应当把活化缸升温解决55℃4小时，同步清洁更换所有水洗缸。

如果升温后还是没有改进，就只有洗活化缸了。

2.6活化

使孔壁均匀吸附上一层Pd2+离子。

活化缸里氢氧化钠浓度过高或过低、Pb2+浓度过高、活化缸温度过高都会引起Pb沉淀。

而Pb2+浓度过低、活化缸温度局限性，则会引起背光局限性。

2.7还原WA

把吸附在孔壁上Pd2+还原成具备催化作用Pd原子。

还原WA正常反映状态是有一层细密小气泡在液面，如果没有气泡阐明还原WA已经失效。

失效因素有也许是循环泵漏气，或者在高温下存储时间较久，或者是药罐开封后使用时间过长或开封后盖子没有密封好。

还原WA缸普通每2周用硫酸双氧水洗缸一次。

2.8沉铜

通过前面解决，孔壁上吸附了具备催化作用Pb原子，在沉铜缸里，以Pb原子为中心，发生如下反映，使孔壁上沉上一层铜。

Cu2++2HCHO+4OH-=Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑

1）化学镀铜液为强碱性，甲醛还原能力取决于溶液中碱性强弱限度，即溶液PH值。

PH值<9，沉铜反映就不会进行，因而长时间放假前要把沉铜缸PH值调低，C线大概用50%硫酸7L，老B线大概10L，新沉铜平板一体线大概30L，调节后应循环30min再测PH值，再视状况进行调节。

2）在强碱条件下，要保证Cu2+离子不形成Cu（OH）2沉淀，必要加入足够Cu2+离子结合剂。

3）从反映可以看出，每沉积1M铜要消耗2M甲醛，4M氢氧化钠。

要保持化学镀铜速率恒定，和化学镀铜层质量，必要及时补加相应消耗某些。

4）只有在催化剂（Pd或Cu）存在条件下才干沉积出金属铜，新沉积出铜自身就是一种催化剂，因此在活化解决过表面，一旦发生化学镀铜反映，此反映可以继续在新生铜面上继续进行。

运用这一特性可以沉积出任意厚度铜，制造印制板核心就在于此。

5）随着甲醛在镀液中含量增长甲醛还原电位升高，当甲醛浓度高于18ml/l时还原电位上升开始缓慢，当甲醛浓度低于10ml/l或高于20ml/l时化学镀铜速率减少，同步副反映加剧，在实际应用中，甲醛浓度控制在12.5-16.5ml/l为宜。

加有甲醛化学镀铜液，不论使用与否，总是存在如下3个副反映，由于副反映存在使化学镀铜液产生自然分解。

2Cu2++HCHO+5OH-=Cu20+HCOO-+3H2O

Cu20+H20—2Cu++20H-

2Cu+—Cu+Cu+2

上面所形成铜，是分子量级铜粉，分散在溶液中，这些小铜颗粒都具备催化性，在这些小颗粒表面上便开始了沉铜反映式所描述化学镀铜反映。

如果溶液中存在着诸多这样铜颗粒，整个化学镀铜溶液会产生沸腾式化学镀铜反映，导致溶液迅速分解，这就是咱们常说“反缸”现象。

甲醛含量局限性，不大于3ml/l时，会加速Cu20形成反映，促使化学镀铜液迅速分解。

沉铜液中一旦加入甲醛，另一种副反映Cannizzaro反映也开始了，不论化学镀铜液处在使用状态，还是静止状态，这一反映始终在进行着，不断消耗甲醛：

2HCHO+OH-=CH3OH+HCOO-

2.9背光测试办法

3、工艺维护

3.1沉铜缸重要控制Cu2+、NaOH、HCHO这三个组分浓度，三个组分都是通过铜离子控制器探测铜离子浓度来控制，因此三个组分自动添加泵流量配比要适当，当前Cu2+、NaOH、HCHO流量设定比例为3：

2：

1。

如果某一组分长时间偏低或偏高，其她组分正常话，就要检查自动添加泵流量，如果自动添加泵流量没有问题，则有也许自动添加泵漏气、加药管内有气泡。

此外由于当前使用自动添加泵质量上因素（一厂使用该类自动添加泵使用一定年限之后均有这样问题），自动添加槽液位对自动添加流量也有影响，高液位与低液位时流量可偏差10%，有也许是设定流量时这种偏差导致某一组分长时间偏低或偏高。

排除以上也许之后，如果问题还是存在，就要要考虑与否反映浮现了问题，特别是铜离子浓度长期偏低话，则有也许是沉铜缸自催化反映太严重，缸壁上铜，这时就要做倒缸解决，倒缸后还应补加4L沉铜开缸剂来抑制铜粉继续生成，否则容易浮现“反缸”现象，使沉铜缸报废。

3.2沉铜缸使用寿命。

由于在使用过程中不可避免会带入其她离子杂质和有机物杂质，这些杂质会对缸液起毒害作用，减少沉铜缸反映活性，导致背光不稳定。

按照咱们近年经验，沉铜缸使用寿命约为1年到1年半，使用寿命到了之后，明显症状就是在其她条件都正常条件下背光重复不稳定，且当背光局限性浮现后重新拖缸背光又会好起来。

沉铜缸寿命另一种明显标志就是比重接近1.09~1.10，这时也应当考虑换缸。

3.3沉铜缸对反映温度十分敏感，有时候虽然只有0.5℃差别均有也许产生很大差别，因此要依照生产线特性，严格控制好温度。

3.4循环好坏对质量影响也很大，如果循环不均匀，会导致前一挂板OK，后一挂不行，或者半块板OK，半块板不行状况，因此要定期把循环管拆出来清理，约6个月。

循环量大小对背光也有影响，循环量太小则药水互换不良，背光局限性；循环量太大，沉积铜层被药水冲走，沉积不良，背光局限性，正常循环量应当是4~8个循环/小时。

C线沉铜缸循环泵流量很大，如果出水阀门全开话，循环量为10，因此出水阀只能半开，平时要不时检查阀门。

3.5整个沉铜线对清洗水规定十分严格，如果水洗不干净，导致药水交叉污染，背光不稳定。

3.6沉铜线震荡对沉铜质量影响最大，在震荡器故障时，板厚孔径比（AR值）<5.0板件问题还不大，但AR值>5.0板件孔无铜率会很高，因而发现震荡器故障时要对AR值>5.0受影响板件进行返工，返工办法按照背光7级板件返工即可。

震荡器在冬春交季空气由干燥转变为潮湿时浮现故障几率最大，这段时间一定要加强震荡器检查工作，每周保养时用震荡仪测震荡器状态。

震动方式、震荡器安装方式、震动频率不同，震荡效果也不一致。

C线本来震动方式为震40s停20s，震动时间太长不利于铜沉积，影响背光稳定，后改为震30s停30s。

从老B线沉铜改进实验状况来看，水平安装赶气效果要比垂直安装效果要好，C线当前安装方式是垂直安装，当前可以稳定生产临界点是AR值<7.0，当AR>7.0时经常浮现气泡型沉铜不良孔无铜，因而变化震荡器安装方式是后来改进方向之一。

3.7沉铜线吊车运营状态对孔无铜影响也很大。

吊车经常停位不准、砸缸、吊车相撞时，由于故障容易排除，持续时间不长，当前还无法拟定这些故障影响沉铜过程哪一步，但这些故障会明显提高孔无铜率，这个已经被事实所证明。

3.8铜离子控制器工作原理

铜离子控制器由探头和控制器两某些构成，她工作原理为分光光度法，通过探头上透光玻璃管探测溶液透光率相应铜离子浓度来达到控制铜离子浓度目。

透光玻璃管十分脆弱，在使用过程中要轻拿轻放。

当浮现经常性探测不准时，有也许是透明玻璃管老化所致，这时就要更换探头。

铜离子控制器设定值为2.0，偏差±5%。

当浓度低于1.95时自动添加就会启动，当加到2.05时自动添加就会停止。

3.9孔无铜

3.10背光稳定性控制

Ø操作

序号

也许存在不当状况

实行对策

负责人

拖缸板使用不当

1）规定每月固定更换拖缸板；

2）必要蚀净铜皮方可拖缸；

3）规定使用数量（老B、C:

5～6PNL/挂，新线挂满）

生产

停机操作不当

1）重新规定老B、C线停机１h以上，新线停机0.5h以上规定拖缸解决；

2）停机４h以上必要对沉铜缸药水化学分析确认OK方可生产

生产

异常板件未隔离

隔离解决并规定如实记录

生产

４

加药、换缸、换棉芯问题

1）加药杯专用，避免互相污染，特别注意活化与还原WA不能混用；

2）一定规定按规定规定准时、按量加药；

3）正常生产更换WA缸需先放空１挂；

4）认真贯彻定期更换棉芯

生产

５

NaOH补加液浓度异常

配制NaOH后，等药液完全溶解均匀一定要送样化学分析，确认浓度正常，并做可视化

生产

６

重要工艺参数点检不到位

加强对重要参数如温度、振荡、液位点检

生产

液位补加不当

少加、勤加

生产

C线做厚板转薄板时液位控制不好

厚板转薄板时注意观测液位变化如有异常及时解决

生产

使用WA药液开包装后密封不好

加药后必要拧紧桶盖

生产

Ø工艺办法

序号

也许存在不当状况

实行对策

负责人

药水浓度维护

1）沉铜缸药水浓度稳定控制，定期检测并关注沉铜缸药水比重状况，注意药水使用时间

2）某些其她槽液更换频率跟进

工艺

工艺条件不当

重要加强对各种工艺参数控制与点检，沉铜缸温度范畴可以控制窄点（28～32℃）

工艺

保养后起线生产稳定剂加入不当，反映活性局限性

保养后起线生产稳定剂加入量可依照生产状况暂停或减半加入

工艺

４

稳定剂加入未规范或不合理

1）不同生产线稳定剂加入量重新规定：

B、C1.5L（稳定剂）/桶（添加剂）；

2）在网添加槽补加添加剂时先加稳定剂后加添加剂，由于稳定剂比重较小添加后必要搅拌均匀

工艺

５

WA缸洗缸规范化

1）清洗办法:

5%硫酸+5%双氧水浸洗后再用DI水洗两遍；

2）清洁频率可提高到每周１次

工艺

６

WA缸pH值控制不当

已重新拟定硼酸加药量，并监督实际加药状况

工艺

更换新棉芯必要清洁干净

对新员工进行培训，保证使用清洁棉芯

工艺

Ø设备

序号

也许存在不当状况

实行对策

负责人

温控异常

温度显示值与实测值相差≥2℃时必要告知设备人员校正

生产

设备

振荡效果

每月检测振荡效果

工艺

夹具不良导致叠板

更换不良夹具

设备

４

设备故障（重要是吊车、整流机等）

及时维修，受影响板件隔离解决

设备

生产

５

循环、排水不畅

及时解决或报修

设备

生产

６

压缩空气有赃物

定期清洁、更换滤芯

设备

2、铜粒、铜皮等塞孔控制

序号

也许存在不当状况

实行对策

负责人

新PTH蚀夹具不尽

及时补加硝酸

生产

沉铜缸过滤袋破损

定期检查，发现破损及时更换

生产

沉铜缸药水或温度失控，反映过激烈

及时调节至正常范畴

工艺/生产/设备

沉铜线水洗、药水缸铜皮较多

保养时更换水洗，并彻底清洁，保证不会有铜皮或赃物

生产

使用了已起毛拖缸板

坚决杜绝使用已起毛拖缸板

生产

去毛刺超声波故障

加强点检，发现故障及时做相应控制、解决

工艺/生产/设备

去毛刺后高压水洗故障或压力不够

加强点检，及时调节

工艺/生产/设备

水平凹蚀线凹蚀后水洗不良

保养时增长手动清洗，保证清洗效果；平时加强点检，发现异常及时清理

工艺

生产

沉铜来料有异物塞孔或钻不透断钻嘴等

加强来料检查，发现问题及时解决

提高钻孔质量

生产

品质

电镀缸有铜粉

规范拖缸操作（B新线已施行）与边条使用；定期检查并更换阳极袋，清洗阳极和铜缸

工艺

/生产

4、三条沉铜线软硬件配备

项目

新沉铜平板一体线

B线沉铜

C线沉铜

评述

产能

理论产能（m2）

500秒/缸，16500

540秒/缸，13000

460秒/缸，19000

运用率越高,消耗量

及成本均会减少

实际产能（m2）

16299.25

12077.5

17409.76

运用率

98.78%

92.90%

91.63%

负载量

每缸最大负载量（dm2/L）

0.235dm2/L

0.9dm2/L

0.77dm2/L

新沉铜平板一体线、B

线反映活性较大，因而

做大树脂面沉铜时镀铜

层会起泡。

槽体体积

（L）

化铜缸（L）

2200

860

750

凹蚀缸（L）

1150

680

其他药水缸（L）

除油2070L;预浸1670L;

其他缸1710L

360

275

循环系统

化铜缸循环量（L/min）

目视,无法精确量测

待实际测量

活化缸循环量（L/min）

目视,无法精确量测

WA缸循环量（L/min）

目视,无法精确量测

摇晃系统

摆幅（mm）

45mm

22mm

25mm

　B线不能做厚径比>5.7

板件

摇晃频率

6次/分钟

16次/分钟

12次/分钟

再生系统

再生电流（A）

745

235

170A/170A

再生器数量

8个（直径10cm,长度50cm）

2个（直径15cm,长度75cm）

3个（直径15cm,长度75cm）

打气系统

打气均匀性

均匀

打气量

适中

自动加药系统

（化铜缸）

流量测量

添加剂HC192ml/min;

还原铜（HCHO）65ml/min

NaOH（270g/l）100ml/min

添加剂HC162ml/min;

还原铜（HCHO）63ml/min

NaOH（270g/l）105ml/min

添加剂HC230ml/min;

还原铜（HCHO）86ml/min

NaOH（270g/l）162ml/min

感应器放置位置

化铜缸副槽

溢流槽

化铜槽

感应器应避免放置于流动性差死角位置

振荡系统

振荡方式

振30秒/停30秒

振20秒/停40秒

振30秒/停30秒

振荡频率

RPM4000

RPM1500

RPM3000

振荡器安装位置方式

安装在振荡架上,

垂直于飞巴

安装在振荡架上,

某些水平试安装

安装在振荡架上,

垂直于飞巴

水平安装振荡效果较好

承载体

挂蓝或飞巴

双飞巴

挂篮

恒温系统

加热

铜缸加热器采用石英外,其她

加热器为不锈钢材质　

铜缸加热器采用石英外,其她

加热器为不锈缸钢材质　

铜缸加热器采用石英外,其她

加热器为不锈钢材质　　

冷却

内置式

自

动

线

药水缸

浸镀时间

（min）

滴水时间

（sec）

浸镀时间

（min）

滴水时间

（sec）

浸镀时间

（min）

滴水时间

（sec）

溶胀缸

6'44''

13''

6'35''

14.7''

凹蚀缸

4'11''/8'12''

10.7''/19''

12'23''

13.28''

还原P500

5'58''

12''

4'48''

14.57''

除油I

5'56''

9.95''

5'16''

14''

5'12''

13.9''

除油II

4'32''

9''

5'10''

13''

6'01''

13.59''

微蚀

52''

9.16''

1'27''

12.7''

1'31''

15.23''

预浸

1'13''

14.9''

1'24''

18''

1'41''

12.98''

活化

5'12''

13.7''

5'54''

19.16''

6'24''

12.89''

WA缸

2'54''

10.47''

6'10''

11.3''

4'15''

12.3''

化学铜缸

20'10''

10.41''

17'40''

9''

14'40''

13''

棉芯更

换与清洗

除油

每周更换一次

如果活化棉芯上沉积

上Pb，则会产生加速

沉积效应，因此活

花棉芯浮现堵塞时会

导致Pb浓度突然下降

活化

每周更换一次

每班更换一次

每天更换一次

还原P500

每周更换一次

每二周更换一次

膨松缸

每周更换一次

还原WA

每周更换一次

每周更换二次

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