线路板基础教材-------化学沉铜（英文版教材翻译）

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三。微蚀 无电铜沉积的前处理的下一步就是微蚀或微蚀刻或微粗化或粗化步骤，本步骤的目的是为后续的无电铜沉积提供一个微粗糙的活性铜面结构。如果没有微蚀步骤，化学铜和基材铜之间的结合力会大大降低； 粗化后的表面可以起到一下作用： 1．铜箔的表面积大大增加，表面能也大大增加，为化学铜和基材铜之间提供根多的接触面积； 2．假若一些表面活性剂在水洗时没有被清洗掉，微蚀剂可以通过蚀去其底部基材铜面上的铜基而清除掉基材表面的表面活性剂，但是完全依靠微蚀剂取出表面活性剂是不太现实的和有效的，因为表面活性剂残留的铜面面积较大时，允许微蚀剂作用的机会很小，经常会微蚀不到大片表面活性剂残留处的铜面； 3．为后续活化剂的吸附提供一个良好的锚点，使后续的活化胶体钯可以很好的吸附在基材铜的表面； 4．后续的无电铜层可以通过粗化良好的表面与基材铜紧密地结合在一起； （5。其实此处的微蚀还有一个作用：除去板面铜箔上和内层铜箔面上的吸附的作为调整剂的表面活性剂分子，因为在基材铜和化学铜之间存在有机分子层会影响二者之间的结合力） 为了达到理想的效果，微蚀要达到一定的深度。通常情况至少要微蚀到1微米以上，一般在1--2。5微米左右，微蚀厚度不足即使在后续条件理想条件下，也不一定会有一个满意的结果。单纯的从基材铜箔上蚀去铜不是我们的真正目的，微蚀剂微蚀后产生的鲜艳粉红色的活性铜面才是我们的真正的所要求的，由此可以得到一个微粗化的活性表面。微蚀剂作用的好坏会受到槽液里铜含量的高低的影响。 温度也是微蚀液的一个重要参数。温度太低，微蚀不足甚至铜面依然光亮；温度太高，槽液失控分解报废，板件孔口露基材，多层板内层铜箔的反回蚀等； 多层板的内层铜箔会因为微蚀过度造成回缩，这种现象称为反回蚀，这样会降低无电铜和内层铜箔之间的结合面积及结合力(因为反回蚀后的部分树脂表面没有经过除油调整而会造成此处的沉铜的连续和沉积性问题，影响板子的连接可靠性信赖度等问题)这是我们不希望看到的。无电铜和基材铜箔之间的结合力不良一般都是由于微蚀不足和表面清洁度问题造成的。沉铜后的结合力的拉力试验可以每天一到两次作为沉铜质量控制的手段之一，可以帮助我们及时地发现问题，但是很多工厂只是在问题发生后才去做此检验，这样拉力试验只是作为人们对担心的问题的验证方法而已! 拉力试验一般使用约6英寸长宽约0。5-1英寸的胶带紧紧压贴在铜面上，用力快速的拉起，胶带应贴在有部分孔的地方，用拇指或硬币按压结实，撕后观察胶带板面有无铜箔被拉起撕掉。 孔口铜皮翻起的可能原因： 1。板子孔内残留的清洗剂流出而清洗未净； 2。过活化； 3。无电铜沉积不良； 孔口铜皮翻起可能会因为过微蚀和上述的原因； 微蚀前的水洗很重要，水洗充分可以确保残留除油剂不带入微蚀槽内或污染铜面。对所有的微蚀剂来讲，碱性有机物是一种毒化剂，会严重破坏微蚀剂的功能； 微蚀的维护预防措施： 1.用单独的槽子用于无电铜挂具/篮的铜褪镀； 2.水洗充分---避免铜的带出 化学铜用的挂篮应该用一个单独的槽子去褪镀，不能放在微蚀槽中，因为微蚀剂对金属的带入特别是钯的存在敏感性特别明显，可能会导致槽液的分解；微蚀后良好的水洗也是为了不带入铜离子污染其他化铜前处理液。常见的可作为微蚀剂的化学品主要有以下几种： 过硫酸铵，过硫酸钠,其他如硫酸双氧水氧化剂（一般双氧水1---1。5磅/加仑1%硫酸）以及其他的过硫酸盐微蚀剂，氯化铜不可用做微蚀剂，因为微蚀铜面会残留氯化亚铜，难于清洗去除。 微蚀剂 过硫酸盐型 硫酸双氧水型 1．除油剂/调整 除油/调整 2．水洗 水洗 3．微蚀 浸硫酸溶液 4．水洗 水洗（最好） 5．浸硫酸溶液 微蚀 6．水洗 水洗 采用硫酸双氧水作为微蚀剂，需要在一个较高的操作温度下，一般经常在微蚀槽前除油后增加一个硫酸浸洗液主要是为减少碱性材料特别是一些表面活性剂的带入，因为对于硫酸双氧水体系的稳定剂来讲，除油和调整的一些表面活性剂是毒性剂。若采用其他的微蚀剂体系，则要求在微蚀后增加一硫酸浸洗液，以除去微蚀残留物，，但这并不是必需的，特别是对过硫酸盐体系微蚀剂来讲。 采用过硫酸盐体系微蚀剂，微蚀槽一般使用1-3%的稀硫酸溶液来除去微蚀残留物并伴有一个良好的水洗槽。因为无电铜生产线主要是酸性槽液，需要特别注意重金属离子对槽液的污染，这可能会影响化铜的结合力。 活化前处理液/预浸液/预活化液 除去表面氧化物，减少铜离子对活化液的污染； 避免其他粒子的带入和对活化槽液PH值的冲击； 就是作为一个牺牲奉献槽； 位于活化液前的预浸液在标准制程SOP上很常见，主要为了减少污染粒子对活化液污染，预浸后生产板件不经水洗直接进入活化槽。因为大部分活化液是氯基的，所以预浸液液是氯基的。在这种情况下，工件带入到活化槽的残留物对活化液来讲都是一种离子污染！。 每一次覆铜板进入水槽中浸洗，表面都会发生轻微的氧化，特别是在酸性浸洗后，浸入到一些弱酸液中可以将表面的轻微的氧化物除去，因而减少铜离子对槽液的污染。活化液都有一定程度酸性，弱酸性的预浸液将铜离子溶解在自身溶液内在某种程度上也延长了活化液的寿命。许多活化剂对铜离子污染很敏感。 预浸液需要经常性更换（与活化液相比价格相对低廉的）。随着时间而带入预浸液的铜离子的不断升高，一般铜含量在超过1克/升前即要更换。 因为强酸性预浸液会攻击多层板内层的黑氧化层甚至残留在内层铜箔的盐酸会加大反回蚀的发生，因此近年来，预浸趋向于降低酸强度（1-2%的盐酸），同样活化液液是如此！（现在的胶体钯多数是盐基的，少数是酸基的，高盐酸型的目前已经被淘汰出线路板行业） 活化/催化 良好的活化在化学铜制程中甚至比化学铜本身还要重要。尽管如此，之前的槽液处理也必须良好的处理状态。 活化的胶体钯微粒主要是通过粒子的布朗运动和异性电荷的相互吸附作用分别吸附在微蚀后产生的活性铜面上和经清洗调整处理后的孔壁的非导电基材上。 活化液/催化液主要是有二价的亚锡离子包围钯原子核组成的胶体的溶液。该溶液中含有较高浓度的氯离子和适量的酸，比五到十年前的酸含量已大大降低，以尽量避免或减少多层板反回蚀和粉红圈现象的发生。这种活化性的胶体颗粒会吸附在所有的工件上，包括铜箔表面，非导电基材等，经活化处理后一般情况下非导电基材呈现褐色。 一般情况下，胶体微粒内亚锡离子的数目是钯原子数目的50-100倍左右，胶体颗粒在配制过程当然是越小越好。没有亚锡离子的存在，钯原子会失去活性被氧化为没有活性的钯离子。槽液的活化能力不仅取决于活化液中钯的含量，同时也取决于胶体微粒的复合物结构。活化液在一般情况下是典型的深棕黑色。可以通过分析控制槽液中的亚锡离子含量来保证槽液中有足够的亚锡离子以防止槽液失去活性，维护槽液的稳定性。活化槽本身不可进行空气搅拌，因为会氧化亚锡离子和活化钯颗粒而使之失去活性。 因为活化剂是一层介于化铜层和基材铜箔或非导电基材上的物质，它可有效的增强铜-铜之间的结合力和化学铜与非导电基材之间的结合力。一般情况下，活化液的活化强度不宜太高，避免在活化槽处理时间过长，活化液中钯含量一般是微量的，但是作用效果却很明显！ 活化不良，结果可能会造成铜-铜之间的结合力变差，当然钯的消耗和由此产生的成本也会很高！ 生产板从活化液中提出时应该充分的滴液时间。在很多工厂，钯的消耗主要不是生产板件的消耗，而是板件的带出消耗。锡钯胶体溶液对于外来污染中的一些金属离子特别是铜离子和锑离子很敏感。一般情况下，10-20ppm的锑离子存在可以造成化学沉积层微空洞的产生。但对于铜离子来说，活化液的敏感性稍有不同:对多层板来说，当活化液内的铜含量达到800ppm左右，经过Desmear除胶渣处理后的非导电基材可能会出现一些孔内空洞的问题，；相对于双面板来说，同样的情况只有在活化液的铜含量达到1500-2000ppm甚至更高才会出现。 如何保证活化液污染的最小化： 1.一般情况保证活化时间在4-6分钟即可； 2.定期的更换预浸液； 3.避免工件提出槽液后再重新浸入槽液； 活化后的水洗: 1.应该避免太长水洗时间； 2.充分的清洗水流量； 3.避免空气搅拌或尽量使用很小的空气搅拌； 4.清洗水水质要好； 太长的水洗时间会造成活化剂的缓慢破坏，导致活性的降低；同时也会导致表面铜的氧化。 活化后的第一个水洗槽一般会变得很浑浊，是因为锡的氢氧化物的生成。水洗不充分，可能会造成大量的锡的氢氧化物污染活化的表面。(可能会造成化学铜粗糙甚至镀层的结合力) 空气搅拌虽有利于生产板件的清洗效果，但是也可能氧化活化颗粒，使之降低甚至失去活性，这主要看空气搅拌的大小。 此处的清洗水如果采用再生循环水清洗可能会在此处以及还原/加速后的水洗中产生一些问题。这要看是采用何种循环系统再生和哪些清洗水用于循环再生的，可能会产生一些偶然的问题：因为再生循环水可能会含有一些润湿剂或者络合剂或者氧化剂等，这些物质可能会降低活化剂的活性甚至使之完全失去活性，继而造成化学铜的孔内空洞。一旦活化颗粒在处理过程中吸附于生产工件之上后，所有的预防措施都是围绕着如何保证持化颗粒的活性状态而展开的。 水洗槽中的水呈黄色和有泡沫产生意味着活化可能出了问题。这种情况下，应该立即关掉水阀，完全放掉水槽内的水，换成新鲜的市水（自来水）方可。 一些良好清洗方法应该做到，详情请参阅《Rinsing，recycle and recovery of plating effluents》作者D.A.Swalheim.这个专题中的建议对所有水洗制程都有好处！ 加速（有时也称为后活化/解胶等） 目的主要是提高或增强活化颗粒的活性。 我们可以设想一下胶体钯颗粒的结构：像一个花蕾，中间是钯原子，周围被层层的亚锡离子包围，最外围是氯离子和氢氧根离子。加速的目的就好像拨开花蕾，除去亚锡离子（也可能会有一些钯颗粒）从而使内部的钯颗粒可以暴露在后续的化铜液中并在后续的沉铜槽液中可以更好的发挥催化活性。 假若不经过加速处理，化学铜槽内的沉积反应会减慢，同时也可能冒着这样的风险：一些疏松吸附在板面孔壁的胶体钯活性颗粒会污染沉铜液，造成槽液的稳定性变差甚至分解。同时氢氧化亚锡会在活化的水洗过程中形成（正如我们在水洗槽中看到的混浊的状况）会覆盖在活性的钯颗粒上，遮蔽钯颗粒并影响它的活性。氢氧化亚锡在水溶液呈明胶状，覆盖住钯活性颗粒。加速的目的也是为了溶解这些亚锡的化合污染物，使之从钯活性颗粒上去除。 一些亚锡被去除同时一些附着不良的钯活性颗粒也会被速化在加速液中。加速后的活性颗粒具有更强的活性，可以快速的诱发化学铜的沉积。 大多数加速也是酸性的，可以溶解在活化和加速之间水洗过程中产生的铜的氧化物。一般情况下，当加速液中的铜含量达到1克/升则需要及时更换。 加速液通常都是由一些可溶解锡的化学药品组成，正因为如此，所以要注意生产工件不能再此溶液中停留过长时间。在极端的条件下，加速过度，槽液在溶解锡时，也会从底部将钯颗粒从孔壁板面上速化掉，这样会使这些表面失去活性颗粒。 另外，一般的加速液都是以含氟的化合物为原料的，尽管可能氟的含量很低。氟离子的存在会攻击孔壁中的玻璃纤维，继而使吸附玻璃纤维上的钯活性颗粒除掉，这样可能会造成电镀铜后玻纤断面处的镀层空洞（又叫截点）。 一些加速液可能会含有还原剂，可以吸附在生产板表面内带入沉铜槽与活化钯颗粒一起快速启动无电铜的沉积反应。 我们花费大量的时间讨论前处理而非化学铜本身，原因是为了保证化学铜的沉积，许多处理步骤都要小心的执行。化学铜是化学铜制程的最终结果，正是因为如此，一些意想不到的结果的发生，往往是由于许多无法控制的因素造成。 包括附表一也是我们讨论的生产工艺简图。 无电铜槽/化学铜槽/沉铜槽 槽液的组成： 1． 铜盐 2． 还原剂（甲醛） 3． 络合剂（EDTA,QUADROL,TART等） 4． 稳定剂，5． 光泽剂等 6． 润湿剂 化学铜：甲醛和氢氧根离子为金属铜的沉积提供了化学还原力。沉积反应必须由吸附生产板件表面的催化颗粒诱发而启动，这就是我们为什麽一定要经过活化处理的原因。 化学铜的化学反应： Cu2+(CHEL)+2HCHO+4OH-→Cu0↓+2HCOO-+(CHEL)x+2H2O+H2↑ 反应之所被称为可以自身催化的氧化还原反应，是因为诱发后的新生成的铜原子和氢原子，可以继续作为催化剂促使反应的继续进行。也就是说，假若我们将一片干净的铜片放入槽液，并不会有反应发生。沉积反应只会在活化后的铜面上或者有其他的活化基材在该铜片附近反应并释放出氢气继而引发该铜片的反应进行。假如板件经活化后，放入无电铜槽而没有镀层沉积，最大的可能是表面氧化了。活化或催化引发了这个反应。附录二将会对化学铜反应有一个简要的概括。 沉积条件 1．低速沉铜液 室温 1- 2微英寸/分钟 2．高速沉铜液 室温 21-32度（70-90F） 2-6微英寸/分钟 3．高速沉铜液 高温 38---60度（100-140F） 2-6微英寸/分钟 选择何种沉铜液主要考虑以下因素： 如果我们只是为化学镀后的电镀全板铜的原因或沉铜后电镀0。1-0。3mil的电镀铜以保证板子在经过后续图形转移和图形电镀通孔仍保持孔铜覆盖率（例如在一些贵重得多层板生产加工中）无电铜的厚度最低只需要10-20微英寸即可。易于控制的低速化铜槽将会是最好的选择。 由于一些经济成本方面和功能性的原因，印刷线路板的发展趋势更倾向于舍弃全板电镀而采用图形电镀，也趋向于改进或改革一些工艺。在图形转移前在化学铜层上闪镀（快速电镀）一层电镀铜并通过在图形转移后和图形电镀前选择合适的清洗/除油，一定厚度和完整的化学铜镀层也可耐受住清洗液的攻击，这样只要单独的无电铜也可达到令人满意的效果。 假若不需清洗/除油或清洗/除油对化学铜的攻击非常小，那末相对较薄的化学铜层也就可以满足要求（20-40微英寸）；如果刻意追求高产能的话，高速化铜也可作为选择。 如果在图形转移后和图形电镀前需要较强的清洗/除油和化学品，那麽沉积更厚的化学铜将是必需的，以保证镀层在经过清洗/除油后还可以保证其良好的完整覆盖性。这种情况下，化学铜的厚度一般要求在60-100微英寸。出于时间效率方面考虑，高速沉铜将是不错的选择。 对于高速沉铜来讲，高温型化铜变得越来越普遍。它的槽液的增加量（一些药水必需的补充添加）是最小的，因为高温槽液水分的蒸发，同时也可相对经济维持在一个较为恒定的温度，而温度对于沉积速率影响极大。在加温型槽液中只需要加温。但对于室温型高速槽液来讲，在我国的大部分地区的一年四季中，不仅需要加温，同时也需要冷却来保持相对恒定的槽液温度。

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假若我们想抛弃闪镀铜工艺，在选择商业化的化铜液时，化学铜层的物理结构也会是我们考虑的一个方面，因为大家知道，化学铜和电镀铜的镀层结晶结构是不一样的，如下事实可以说明这种情况：
1.化学铜的密度大约比电镀小约2-5%;
2.相同厚度的化学铜层和电镀铜层，化学铜层溶解的较快，显示化学铜层的结构相对较为疏松；
     因此，假若60微英寸的厚度的电镀铜层能够耐受的清洗/除油溶液的攻击，而对于化学铜来讲，则需要100微英寸。但是化学铜相对来讲则更为经济。当然单纯的比率不是最佳选择的决定条件。
    另外一个影响我们对化学铜选择的因素就是槽液的有效寿命
    所有的化学铜在生产的过程中对会产生副产物。所有的化学铜槽都需要在生产过程中不停地添加补充铜离子，甲醛，氢氧化钠和其他必需的原料（取决所用槽液的类型）。这些补充物料有些是可以共存的，有些也许是不可以共存的，有些是根本无法共存的。多数情况下，铜离子和甲醛配制在一个浓缩液中，而氢氧化钠则在另一个浓缩液中。
    通常情况下，槽液需要掏出部分废液，以便于及时补充新液。而淘出量的多少取决于补充液的浓度和槽液的操作温度。假若不及时掏出废液，槽液中的副产物会快速增加，大大降低槽液的寿命。假如掏出量恰当，槽液中的副产物的产生就不会有明显增加，槽液的寿命也就会相对较长些。无论我们是否连续掏出整个槽液或者部分槽液甚至极少掏出槽液这取决于长期一段时期内的总掏出量，槽液操作及其本身特点和一段长期时间内的沉积的状况。每个槽液都有一个所谓基于沉积一定厚度的镀层所付出的成本方面的“收支平衡点”的考虑。其中开缸成本也被槽液的使用过程逐步的分解承担，当然也包括一些随着槽液老化而带来的不良成本（随着沉积时间的延续，槽液老化带来的空内无铜及其他的不良问题产生的机会都大大增加等）。
    如何保持槽液运作在“收支平衡点”以上是基本的但并不是经济的。温度控制对化学铜来说，可能是一个非常重要的物理参数，它直接影响到对沉积速率的控制和沉积层的质量，也是大家经常提到的可能最为关心的参数。无论哪种化学铜槽的化学反应都是在一定的温度范围内进行的。低温型槽液一般具有较为宽广的操作温度范围。
    低于最低温度，所有的槽液都不能充分的启动，结果可能造成孔内无铜的大量产生。高于某一个设定温度，沉积速率加快，超过一定速度，镀层质量开始下降，同时一些副反应加剧并成为主要的化学反应，最终导致槽液稳定性降低。
     加强对无电铜槽液温度控制是极为重要的。
需要关注的一些物理操作参数和项目：
1.空气搅拌
2.循环过滤
3.槽液负载  1---1.5平方英尺/加仑
4.摇摆机械震动
5.挂篮或挂具的材质
6.镀槽的清洁/清洗
1.空气搅拌:
    有一些化学铜是依靠空气搅拌来保持槽液稳定性和沉积连续性的.机理是它可以帮助快速除去槽液中反应产生的氢气,作为槽液中的第二种还原剂，它的存在会导致局部槽液的活性过强,稳定性变差.
     对于其他的化学铜槽液，较为简介的说法是空气的引入会破坏槽液在活性表面沉积的能力.
    至于空气搅拌量的大小主要根据供应商的详细说明而定.
目前市场上已经开发出不需要空气搅拌的化学铜配方;
2.过滤:
    对与薄铜来讲，使用1微米的PP滤芯进行每天一次至少每周一的定期过滤是必要的，主要是滤去槽液中悬浮的活性的铜微粒。当然，连续的溢流过滤会更好，但也不是要求一定要。
    对于高速化学铜槽液来讲，采用10-25微米的PP滤芯进行连续过滤是非常需要的。
溢流过滤简介如下：
     一般槽液从反应槽溢流出来经过过滤袋后进入辅助槽，再从辅助槽内用泵打入到反应槽内。反应产生大量高活性氢气，副反应产生的一些铜颗粒悬浮在槽液内液较为突出，相比低速槽，高速化学铜更需要连续过滤。
一些需要控制的项目和物理参数：
1。槽液负载量：1-1.5平方英尺/加仑
2。机械摆动/摇摆  穿孔方向的摇摆
3。挂篮或挂具的材质:不锈钢316
4。槽体：定期的清理/清洗

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1。槽液的负载量：
     浓缩液的补充量一般与槽液在一定温度下的平均负载量有关（单位槽体积所能够处理的工件的表面积）。在一定的温度和时间作用下，一些副反应特别是甲醛和氢氧化钠之间的副反应会在特定的温度下按照一定的速率进行。双液型的浓缩液按一定的比率补充铜含量是根据设定的槽液负载来添加的。
当槽液中的板面积低于供应商给定的负载量时，我们会发现槽液中甲醛和氢氧化钠的浓度降低，需要额外补充。假若槽液中板面积超过供应商给定的数据，甲醛和氢氧化钠的含量会随着时间而逐渐升高。
     同时，早一些高温槽中，当槽液的负载量较低时，槽液的蒸发量可能会超过了槽液的补充添加量，槽液的体积会随时间慢慢减少，可能需要另外补充纯水。
     一般情况下，化学铜槽液的负载量一般在1-1.5平方英尺/加仑工作液,如上所述最适的负载量也是基于如上考虑的.
4.机械摇摆:
      一般说法是在化学铜槽液中穿孔方向的摇摆可及时更新孔内和反应区域内的槽液,帮助去除沉积过程中产生而吸附在工件上的氢气.
      当然要注意板子之间不可以互相碰撞,也不可以接触槽壁以及其他设备和鼓气管等.当活化后的生产板件进入槽内,她表面的活性粒子可能会污染/沾附在其他表面上,从而使其它表面也具有了催化活性,继而在其表面发生化学铜反应并沉积铜层.
5.挂具的材质
    无电铜挂具一般都采用不锈钢316制作.化学铜会沉积在挂具材料上.我们希望的是沉积在挂具上的化铜具有一定的结合力而不至于脱落在槽液中而继续反应.插入式挂具如塑料(PVC)或铁弗龙TEFLON在吸附一些活化剂后最终也会沉积上铜，但是结合力疏松，铜皮经常会脱落掉入到槽液内。
6．槽体的清洁/清洗
     每个槽子始终都会有化学铜析出在槽壁上（槽底，槽壁，溢流口等），因为一些活化剂带入污染和槽液中一些悬浮活性粒子的沉淀。正因为如此，槽体需要定期彻底的清洁和清洗以除去析出的化铜，特别是过滤泵也要做必要的清洁清理工作，然后再将槽液倒回到干净镀槽中。（也就是所谓的翻/倒槽）

7. 镀槽的设计：

聚丙烯PP或聚乙烯PE是制作化铜槽的很好的材料，主要因它们有相当的惰性，一定的抗冲击能力，在一定温度下不会软化，很多情况下化学铜槽需要加温。要选择一定厚度的材料来加工镀槽，使之在设定的温度下装满镀液槽体不会变形。内衬聚氯乙烯PVC的钢或铁槽应当避免使用，因为经过一段时间后，会出现不定的划痕擦伤，内衬的PVC将会剥落，造成化学铜槽液渗透到内衬PVC下面。在这种情况下，化铜液会被污染。同时也要尽量避免使用一些PVC的袋子，它可能会存留镀液或包藏一些空气，引起槽液在这些袋子中的一些不良沉积和反应，继而导致一些加温槽的分解。

镀槽的设计应该足够大，要保证可以满足每架板的负载量，也包括挂篮的表面积，还要安装鼓气管。槽液假若采用溢流过滤的话，还要加装回流管和一定体积的辅槽剂以供溢流过滤使用。

挂篮的设计大小在浸入槽液内是不可以撞击或刮擦槽体内表面。一方面刮擦造成的划痕会成为化铜的不良沉积的地点。同时，若挂篮造成槽体的刮痕较多，那麽吸附在挂篮上的活化剂被藏如刮痕中，诱发无电铜在此处的沉积。同时为改善穿孔镀使用的摇摆装置也不可以使挂篮碰撞槽壁。

在槽底设计排液管是一种很便利的方法，但也会存在一些问题，因为经常会出现阀门关闭不严，特别是在槽底采用双阀门设计。假若化学铜槽采用溢流辅槽时，也要在槽底加开溢流管口，可以用来控制槽液体积的调节和调整添加体积的增加。

辅槽应该有一定体积，以免沉铜挂篮入槽後，辅槽槽液溢出。

假如需要加温，最好采用TEFLON弯曲卷管，内通热水加温。一般加热线管

安装在辅槽中，以避免挂篮撞击使线管裂开。加热线管上的下孔可能会导致无电铜槽液被水快速稀释。加热线管要定期检查有无漏洞，若有，应及时更换。电浸入加热管一般很难用于溢流的备用辅槽，因为在正常的生产条件下，辅槽的液位会不断变化。

镀槽有可能会有一个完全很小水平架区域。很明显的槽体和辅槽底部是必需的，但是槽内尽量避免安装内部的支管和箱袋，因为一些不良的化学沉积将会在此处生根并不断镀覆。

挂具/挂篮：

除了上面所讲的材料外，还有一些其它需要考虑的方面：

1．应用足够的空间，保证线路板之间不回互相碰撞和影响化学沉积，并可以有效的将反应所产生的气泡排出；在板子从孔内释放气泡的过程，假若板件之间靠的太近，一个板的实际的孔的影像可能会印在相邻的板件上。假若生产中的板件很长，可能需要在其长方向上增加固定夹点，以避免板子在槽液发生弯曲互相碰撞。一般情况下，卡板的距离在0。3—0。5英寸，保证板与板之间有足够的空间；

2．挂篮不应该有锋利的边角，肯能会在上下板时刮伤板面获槽体的光滑内表面；

3．这中间有个均衡问题，一方面要求挂篮的整个表面积最小化，一方面又要求挂篮有足够的结构强度，坚固耐劳。挂篮的表面积应计算在槽液的负载量中，会消耗化铜。越大的挂篮表面积，越小的化铜沉积操作效率。

4．挂篮应该采用支撑杆式的较细的结构，以使其与板件之间的接触面子最小化，否则管局可能会使接触部分沉铜不上；

5．挂篮不应有隔板或杯槽式结构，否则可能会像勺子一样从一个槽子带出槽液污染另一个槽子，增加带出量，加大了槽液间交叉污染的机会和降低水洗的效率。挂篮应该是一个开放式的结构，保证槽液的有效流动或者在烘干时空气的流动；

6．挂篮应该易于装卸板件，应使劳动量最小化；

板件取放操作：

应手夹板边，化学铜後上下板使应带手套操作，两点原因如下：

1．                         手套避免玻纤丝，板边毛刺等划伤操作者；

2．                         手套也可避免操作者的手印和油脂污染板面；

一般在上下板操作前，化学沉铜後板件要做烘干处理。在一些酸气较重的环境中，板子如暂存那里会比较容易污染。假若板件不经干燥，这种污染可能会加快。化学铜的表面是活性很强的，倾向于易污染化；

化学铜的有关化学参数：

化学铜组分之间的化学平衡使非常重要。槽液配槽时一般按最佳配比开缸。

在一些化学铜槽液中需要控制的主要参数是：铜金属含量，甲醛和氢氧化物（一般是氢氧化钠）。仅次于上叙参数的，但是可能需要定期注意的是络合剂和稳定剂。

1．                         铜金属含量：

铜在生产操作过程中是不断消耗的，为了保持槽液中的化学平衡需要不断的添加补充。添加的频率和添加量取决于槽液的沉积速率和处理的负载量。假若沉积速率很低，在8小时每班的情况下，一般每2-3小时添加1-2次。在高速沉铜槽液中，差不多每30分钟就要添加一次，因为铜会很快的被消耗掉。在槽液稳定性对化学组份的比率比较敏感的高速槽中，一般建议多次少量，连续或频繁的连续-间歇式添加。

甲醛

就像化学铜槽补充消耗的铜离子的一样，甲醛一般和铜离子一块加入到槽液内，通常两个组份被配制在一个浓缩的补充液中。一般情况下，槽液在在最适负载下连续生产时，甲醛不需要额外的添加补充。但是，无电铜槽很少24小时连续一天不间断的生产，并且每槽的负载量也是不断变化的。

坎尼查罗反应或甲醛和氢氧化钠之间的反应生成甲醇和甲酸钠，该反应会不断连续的进行，特别是在一些温度相对稳定的槽液中也会保持一个稳定的速率。反应在比较温和的槽液中会比室温下还要快一些。坎查尼罗反应的影响要通过调整添加补充浓缩液来校正，来补充因化铜和坎查尼罗反应造成的消耗损失。但是一旦负载量低于设定的负载量或停工期的到来，甲醛的损失会比基于铜消耗而调整的量还要高些！因此要特别调整甲醛的含量。对高速加温槽来讲，调整的频率一般是每天2-3次。特别是对加温高速槽来讲，甲醛的调整一般在造成槽液启动时。当甲醛在化学铜槽中的浓度太低，沉积反应的启动和诱发可能会很慢，甚至失败；甲醛含量过高，槽液活性结果太强，导致副反应加快和槽液稳定性下降，化学铜层的物性下降。





2．                          

3．氢氧化钠
      存在这样一个情况:氢氧化钠的消耗不仅仅是因为化铜沉积反应，同时也有前面所说得坎尼查罗反应。同样氢氧化钠的补充也同甲醛的补充一样，需要单独的化学分析和调整，通过添加浓缩液，或者通过调整自动添加中铜/甲醛/氢氧化钠的比率。另外，空气中的二氧化碳液会与槽液中的氢氧化钠反应生成碳酸钠。
在以下两种情况下，槽液中的氢氧化钠的消耗会上升，在加温槽液中因为坎尼查罗副反应加剧；在空气搅拌较高的槽液中，主要是因为空气中二氧化碳的存在。
     补充进槽液氢氧化钠，一般是商品性浓缩液，可能含有也可能不含有一些其它的特定组份。因为在一些无电铜系统内，高氢氧化钠可能会产较高的沉积速率；但是在另外一些无电铜系统中较高的氢氧化钠浓度也可能造成反应速度的降低。无论采用那种体系，我们都可以说氢氧化钠的浓度并不是一定的，都会有一些诸如槽液活性过强，槽液稳定性或者启动性方面的问题产生。
4．络合剂
     一些化学铜需要定期分析调整槽液中络合剂的含量，主要是为了保证在高碱性环境下铜离子的稳定溶解性。络合剂不足，铜离子在碱性条件下可能会生成氢氧化铜沉淀，最后使整个槽液变的混浊。
5．稳定剂
     今天所有的化学铜商品，都声称含有所谓的稳定剂这种物质来阻止槽液中铜的不良沉积。这些物质据说是用来阻止亚铜离子的产生。亚铜离子在槽液中发生歧化反应生成0价的铜微粒悬浮在槽液中，对槽液的稳定性产生不良影响。
稳定剂的用量一般在1-100ppm的浓度范围内变化。稳定剂含量太高，沉积速率会降低甚至使槽液的引发启动反应无法进行。一般情况下，这些稳定剂同时也是钯强力的络合剂，这也它们为何会如此强烈的影响到沉铜的引发反应的原因。
通常补充的商业性浓缩液，都含有稳定剂。定期通常是每天，单独补充稳定剂一般是为了维持一定的沉积速率和保证槽液的稳定性，特别是在槽液停产期间。这种情况对高速无电铜槽液来讲则更为常见。
6．自动控制或自动添加器
     市场上有几种很好的自动添加设备（包括分析器），可以通过设备上的化学分析仪表和独立控制的化学泵分别调整槽液中铜离子，氢氧化钠和甲醛等组分，进行自动添加。当槽液中的某组分的浓度低于设定浓度时，即可进行添加补充。
    它可以提供较为严密的化学控制和连续沉积最佳反应条件。一般在高速沉铜槽中应用较多。有一些自动添加设备还配备了自动打印的纸带，可以为生产者提供相关的详细参数纪录。
    化学铜沉积后的工件一般要水洗充分。然后浸入酸液除去表面的碱性残留物。水洗后烘干。
    酸洗液可能会是5-10%体积比的硫酸溶液，但也最近市场上也发现其它的如柠檬酸，霉酸等和/或专密配方的商业性化学药水在使用，主要应用于板子的抗氧化和耐污染，使之可以不经过刷板而直接进行图形转移和图形电镀。
总论：
     在无电铜的生产维护中，有很多需要并值得注意的参数和项目。一旦合理的操作控制程序建立起来，化学铜线的操作将会变得相对简单，一些简单日常性的工作即可保证在高产出的情况下保持稳定的高品质。
附录一
                            生产流程概要
制程步骤                            一般处理时间
   1．除油或除油/调整                            3---5分钟
   2．逆流漂洗                                        30秒-2分钟
   3．电荷调整（最好采用）                 3-5分钟
   4．逆流漂洗                                        30秒-2分钟
   5．微蚀/粗化                                       1.5- 3分钟
   6.逆流漂洗                                           30秒-1分钟
   7.硫酸洗10-15%体积比                        1-3分钟
   8.逆流漂洗                                           30秒-1分钟
   9.预浸                                                   1-2分钟
   10.活化/催化                                        3-7分钟
   11.逆流漂洗                                         30秒-1分钟
   12.加速/解胶                                        3---6分钟
   13.逆流漂洗                                         20秒-1分钟
   14化学/无电铜                                     10-30分钟
其中5到7可能会有所变化,主要看采用何种微蚀剂.
这些操作参数只是作为参考,不同的无电铜制程可能会有所变化.
附录二
                         化学/无电铜
  无电铜沉积过程中的相关反应如下;
Cu(II)(chel)+HCHO+3OH-→Cu0+HCOO-+2H2O+(chel)x
HCHO+OH-→HCOO-+H2
Cu(II)(chel) +4HCHO+2OH-→Cu0+2HCOO-+2H2O +(chel)x + H2
2 HCHO+OH-→CH3OH+HCOO- 坎尼查罗反应the cannizzaro reaction
2Cu(II)(chel) +HCHO+5OH- →Cu2O+ HCOO-+3H2O+2(chel)x
Cu2O+H2O +(chel) x→Cu0 +Cu(II)(chel) +2OH-
Cu(II)(chel)+ HCOO-+3OH-→Cu0+(chel)x +CO32-+ 2H2
2OH-+CO2→CO32+H2O                与空气中的二氧化碳反应
   合并反应方程式1和2，整个反应变为：
Cu(II)(chel)+ 2 HCHO+4OH-→Cu0+2HCOO-+2H2O +(chel)x + H2
    该反应被活化剂引发启动后，后续反应就变成自身催化反应，因为槽液中存在着新生成的高催化活性的氢原子和新生态铜原子。只要有氢气产生，在沉积层的新生成活性铜表面就会有铜离子被还原。在化学铜溶液中，通过一些添加剂使得反应3比反应1更为主要。这种结果导致单位铜金属的沉积而氢气的生成相对减少，一般来说，这有助于改善沉积层的一些特性。
HCHO+OH-→CH3OH+HCOO- 坎尼查罗反应the cannizzaro reaction
   在碱性槽液中，这个反应倾向于加快。虽然可以降低到一定程度，但是完全阻止是非常困难‘
5．2Cu(II)(chel) +HCHO+5OH- →Cu2O+ HCOO-+3H2O+2(chel)x
   这个反应应该引起特别注意。按照早期的说法，没有一价态的铜的络和剂或稳定剂。一些亚铜离子在槽液中并不是按照自身催化还原机理被还原成0价的铜（如反应3），而是有一种明显的倾向歧化生成二家铜和0价铜，形成一些悬浮微粒存在于槽液中。下述反应即反映了这个倾向：
Cu2O+H2O +(chel) x→Cu0 +Cu(II)(chel) +2OH-
     在对一定体积的槽液的研究中发现，我们可以通过一些方法减少一价铜对无电铜槽液的影响：阻止氧化亚铜的生成，钝化一价铜离子，防止所谓的歧化反应进行或者阻止歧化反应本身的进行。
     迄今为止，在许多反应中，甲酸离子在碱性槽液中是一个很好的还原剂，因为它具有乙醛的某些还原特性，在化学铜槽液内可能会发生如下反应：
Cu(II)(chel)+ HCOO-+3OH-→Cu0+(chel)x +CO32-+ 2H2
   无论如何甲酸是不能催化或自发的将2价铜还原成0价铜，除非在甲醛的存在的情况下。当甲醛在一定的浓度时，会促使反应5的进行，并伴随着槽液稳定性的降低或丧失。
2OH-+CO2→CO32-+H2O  
   氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应
   这个反应的进行是槽液中空气搅拌的结果。当槽液长期静置不用时，仍然需要保持空气搅拌和补充氢氧化钠，这时候基于应该特别注意这个反应了。槽液中碳酸盐含量的升高最终会导致无电铜槽液失去活性。随着碳酸盐含量的升高，对槽液中氢氧化钠的分析偏差会越来越大，因为有一部分的PH值是由于碳酸盐存在而造成的，而并不全是氢氧化钠！

附录：省略

译者简介：

天一凯化工
陈伟元：笔者先后任职于金实企业，深南电路公司，至卓飞高线路板，典邦柔性线路，天泽科技实业

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reda

文章不错，是初级入门课程，其中有一些术语不是太专业。

iceegg

谢谢大侠无私奉献!

snowman

谢谢,拜读陈楼主不少文章,PCB高手,PF,PF

[em23][em23]

yupdown

请赐原文好吗？

liujianguoone

QUOTE:

以下是引用yupdown在2005-3-26 10:24:32的发言：

请赐原文好吗？

就是頂先