印制電路板孔金屬化極其工藝改進(jìn)途徑探析

劉上

摘 要：本文將針對徐述印制電路板孔金屬化技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，分別就其趨勢、工藝以及當(dāng)前所遇到的一些問題做分析，并最終指出孔金屬化工藝的相關(guān)改進(jìn)措施，并為以后發(fā)現(xiàn)提供重要參考，這里就以印制電路板孔金屬化極其工藝改進(jìn)途徑探析做研究分析。

關(guān)鍵詞：印制電路板；孔金屬化；工藝改進(jìn)；研究分析

引言：就目前來看，印制電路板又叫PCB板，是當(dāng)前眾多電子類產(chǎn)品絕佳的參考方案，并在在很多領(lǐng)域有所應(yīng)用，已經(jīng)成為我國電子產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的組成部分。具有“印制電路之父”指稱的英國，Panl Eisler首先研制出來，并博士成功研制以來已經(jīng)在眾多領(lǐng)域有所應(yīng)用，比如在軍事、衛(wèi)星、通信、計(jì)算機(jī)、工業(yè)制造等眾多行業(yè)應(yīng)用，已經(jīng)成為當(dāng)下集成電路設(shè)計(jì)中最為重要的一環(huán)。它的出現(xiàn)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展，也推動(dòng)了科技的進(jìn)步，并且它也加速了電子產(chǎn)品小型化 、高性能化發(fā)展。并且隨著研究的深入，它也推動(dòng)了印制電路板向多層 、深孔 、微孔 及微導(dǎo)電化的方向發(fā)展。

1印制電路板孔金屬化概述

覆銅板是印制電路板中的基礎(chǔ)性材料，通常它會(huì)在印制電路板中有選擇性的進(jìn)行相應(yīng)操作，比如在電鍍銅、刻蝕等操作，最終獲得可導(dǎo)電電路板，并將其稱作印制電路板，也叫PCB板。并且整個(gè)過程只有讓板上通孔金屬化后才能連通印制電路板的電路以及裝配電子元件。我們通常說孔金屬化其實(shí)就是在在板孔中采取化學(xué)鍍和電鍍的形式在絕緣孔壁上鍍上一層可以用于導(dǎo)電金屬層，并讓其中的各部分導(dǎo)線連通呢工藝。所以不難看出，孔金屬化是整個(gè)印制電路板設(shè)計(jì)制造的核心，它有很高的要求，并且需要其中的金屬孔具備機(jī)械韌性跟導(dǎo)電性特性，另外其中的銅鍍層還需要具備均勻完整性要求，所以其制造中的厚度應(yīng)該保持在25到30微米上下，另外孔內(nèi)無分層、無氣泡、孔電阻在一千兆帕之下。

這些年隨著高密度封裝技術(shù)的進(jìn)一步強(qiáng)化，也給印制電路板的設(shè)計(jì)帶來了新的曙光，這些年也出現(xiàn)了表面安裝技術(shù)，讓金屬化孔可以盡量縮小，而這也加快了并推其朝著微納通孔、微細(xì)線路、薄型化等特點(diǎn)蔓延。這也對當(dāng)前孔金屬化技術(shù)有了新的目標(biāo)。

2.印制電路板孔金屬化工藝

印制電路板在進(jìn)行孔金屬化過程時(shí)一般需要做分鍍前處理、活化與化學(xué)鍍銅 ， 最后完成電鍍銅加厚等過程，下面就相關(guān)介紹。

2.1鍍前處理分析

第一步是進(jìn)行烘板 ， 溫度保持在120到150攝氏度上下，等待自然冷卻進(jìn)行有機(jī)樹脂完全 固化，這樣是為了避免加工出現(xiàn)形體變化。 接下來是鉆孔步驟，由于穿孔會(huì)增加毛刺，需要做相關(guān)處理。另外鉆頭的高速旋轉(zhuǎn)與切削作用，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)孔出現(xiàn)高溫 ， 并且高過了樹脂的玻璃化溫度 ，內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生樹脂粘著層即鉆污。并且這些鉆污會(huì)對印刷版導(dǎo)電帶來影響，電路不連通，并且將受到受到熱沖擊導(dǎo)致內(nèi)層導(dǎo)體與孔壁鍍層完全斷開。所以，孔金屬化工作時(shí)要做好去污去毛刺工作。一般鍍前處理工藝流程步驟為：下料、烘板、鉆孔、去毛刺去鉆污一凹蝕、水洗、清潔處理、粗化、水洗。

2.2化學(xué)鍍銅

銅的導(dǎo)電性在眾多金屬中很突出所以它也成為電路印刷版中的基礎(chǔ)性材料，它具備電阻率低、與非金屬基體結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) ，所以在進(jìn)行孔金屬化時(shí)常用銅作為材料。在進(jìn)行相關(guān)化學(xué)處理時(shí)，常常會(huì)在化學(xué)鍍銅時(shí)需要進(jìn)行活化處理，其最終目的是能夠使絕緣體表面生成一層貴金屬催化膜 ， 它能促進(jìn)原銅離子的反應(yīng)速度 ， 此外對于于銅原子的定向附著性還有益。

2.3電鍍銅

為了更好的擴(kuò)大鍍層厚度 ， 一般經(jīng)過化學(xué)鍍銅后就需要進(jìn)電鍍銅處理工藝。而其中印制電路板作為電鍍銅溶液體系 ， 它就需以下特性：

（1）首先需要要兼具高分散能力和深鍍能力。

（2）第二點(diǎn)是鍍液 具備良好的抗污染能力。

（3）第三點(diǎn)是鍍液具備良好的穩(wěn)定性。

（4）第四點(diǎn)是鍍液易于操作維護(hù)。

一般我們平時(shí)一般使用的電鍍銅溶液體系是酸性硫酸銅光亮鍍銅體系，其主要原因是酸性硫酸鹽在鍍銅工藝維護(hù)上更加容易，并且現(xiàn)代工業(yè)中早就替代了焦磷酸鹽鍍銅工藝 。印制電路板處理中會(huì)采用酸性硫酸鹽鍍銅液，其主要成為包括了硫酸銅 、 氯離子、硫酸以及添加劑。并且其中硫酸銅將被納為主鹽，其中的硫酸能提高溶液導(dǎo)電性，可以避免銅鹽水解，提高鍍層結(jié)晶致密性 ，另外它對高鍍液分散能力和深孔電鍍能力也有幫助，最終促進(jìn)其沉淀 ， 并在其中形一層CuCl 膜 ， 避免銅的電沉積，從而促使鍍層結(jié)晶細(xì)化，并且cl的負(fù)離子也有增大極化的效果。在其中放入添加劑將促進(jìn)晶粒細(xì)化，讓其保持光潔度與平整度。

3.印制電路板孔金屬化工藝改進(jìn)策略

就目前來看我國孔金屬化工藝成熟。既能夠有效保證質(zhì)量也能保證數(shù)量，不過就目前來看仍有一些問題需要解決：其中涉及的問題如下所示：

（1）第一個(gè)就是我們最常見的環(huán)保問題，在進(jìn)行化學(xué)鍍銅時(shí)會(huì)利用甲醛作還原劑，這些物質(zhì)有危害性，對人身體造成影響，并且相關(guān)廢液也不好處理。

（2）第二點(diǎn)問題是孔金屬化工藝長 ，大厚徑比微孔金屬化質(zhì)量不可靠 。

（3）第三點(diǎn)問題是在工藝中將采用貴金屬pd作為活化液 ，價(jià)格成本想對較高。

（4）最后就是電鍍銅液的均鍍和深鍍能力有待更進(jìn)一步的提高 。下面就對上述問題做出相應(yīng)措施。

3.1環(huán)保型新工藝

為了提倡環(huán)保，當(dāng)前工藝中已經(jīng)淘汰了鹵基板，并且這些年也將以前常用的甲醛納為限制使用的化學(xué)藥品，并在工藝生產(chǎn)中尋找替代品。而這些替代的化學(xué)藥品就包括了硼氫化鈉次磷酸鈉、二甲胺基硼烷以及水合腆等化學(xué)藥劑 ， 不過盡管找到了替代藥劑降低了環(huán)境污染，但是這些藥劑仍舊面臨一些問題，比如反應(yīng)穩(wěn)定性差、價(jià)格相對較高等仍然不被很多工業(yè)所采納。并且尋找甲醛替代品還將成為一個(gè)漫長的過程。

3.2直接孔金屬化

就目前來說鍍銅工藝一直以來就存在問題，并且從20世紀(jì)八十年代起人們就在不斷探索，改進(jìn)工藝上的缺點(diǎn)，一開始人們進(jìn)行替代化學(xué)鍍銅的直接電鍍工藝的研究。到了上個(gè)世紀(jì)九十年代以后才有所突破進(jìn)入實(shí)用階段，這段時(shí)期工藝也在不斷優(yōu)化改進(jìn)中，并且直接孔金屬化工藝有導(dǎo)電性聚合物體系 和炭黑懸浮液體系。

導(dǎo)電性聚合物或炭黑沉積在 孔中 ， 用來替代化學(xué)鍍銅層 ， 因此取代了化學(xué)鍍銅工藝 。用于孔金屬化的導(dǎo) 電高聚物有聚毗咯、聚苯胺 、聚唾吩及其衍生物，經(jīng)過鍍前處理 后 ， 將基材浸于導(dǎo)電性聚合物懸浮液中，或粒徑小的炭黑和石墨懸浮液中，其導(dǎo)電性聚合物或炭黑濃度必須足以 在基材表面上生成一層能夠確保電鍍銅所要求的導(dǎo)電性涂層 ?，F(xiàn)代已經(jīng)采用孔金屬化工藝取代了傳統(tǒng)化學(xué)鍍銅工藝，很大程度上保護(hù)了自然環(huán)境，冰品減少了化學(xué)物品帶來了危害，尤其是是甲醛污染，并且不需要使用貴金屬把催化劑 ， 因此也降低了成本 。

結(jié)束語：進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，我國電子產(chǎn)業(yè)的規(guī)模、技術(shù)都有了很大進(jìn)步，并且更加標(biāo)準(zhǔn)化，科學(xué)化生產(chǎn)，也促進(jìn)了我國化學(xué)、材料、以及電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的發(fā)展。尤其是這些年孔金屬化工業(yè)的快速發(fā)展，已經(jīng)讓周圍產(chǎn)業(yè)鏈有了新一輪的產(chǎn)業(yè)升級。 所以為了提高 孔金屬化技術(shù)水平和保證孔金屬化質(zhì)量 ， 就需要考慮各方面的因素，如環(huán)保還有產(chǎn)業(yè)技術(shù)等領(lǐng)域做深入考慮，隨著我國高密度安裝技術(shù)的快速發(fā)展 ， 將進(jìn)一步強(qiáng)化孔金屬化工藝，并著力優(yōu)化缺點(diǎn)，并強(qiáng)化環(huán)保要求，并深入開展提高均鍍和深鍍能力的電鍍銅新工藝做研究。

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