背景

通常，多層印制電路板孔金屬化缺陷產生是由不同工序、各種工藝條件相互影響而產生。所以， 在面對孔金屬化缺陷時，沿工藝流程分析，找出影響因素，通過金相切片確認最終影響因素，通過改進工藝參數，提高生產管理能力，實現提高孔金屬化質量的目的。

鉆孔工序

鉆孔質量差引起的孔口毛刺、孔壁粗糙、基材凹坑及環氧樹脂膩污等缺陷，可通過加強以下幾方面的工藝、質量控制，得以去除或削弱，從而提高鉆孔質量，實現提高孔金屬化質量的目標。

鉆頭本身的質量，對鉆孔的質量起著極為關鍵的作用。由形狀上區別，鉆頭一般可分為普通型及錐斜型、鏟型和特殊型。后三種較普通型的優點是刃帶的長度比較短，一般為0.5mm 左右，明顯減少鉆孔的發熱量，進而減少環氧樹脂膩污。

鉆頭壽命與研磨次數是鉆孔質量的主要影響因素之一。鉆頭壽命過高時，在鉆孔后期會出現鉆孔質量差，嚴重時會發生鉆頭折斷現象。當孔的質量指標中，有一項下降到接近公差極限時，就需要更換鉆頭，換下去翻磨或報廢。研磨次數過多的鉆頭常引起孔壁粗糙、環氧樹脂膩污等鉆孔缺陷。

沉銅工序

沉銅質量是影響孔金屬化最直接、關鍵因素之一。目前化學沉銅的主要工序流程為溶脹→去鉆污→中和還原→條件→微蝕→預浸→活化→加速→ 化學沉銅。

孔壁去樹脂鉆污及凹蝕處理

凹蝕，是指為了充分暴露多層板的內層導電表面，而控制性地去除孔壁非金屬材料至規定深度的工藝。所謂去鉆污，是指去除孔壁上的熔融樹脂和鉆屑的工藝。多層板加工時，在孔金屬化處理之前，為進一步提高金屬化孔與內層導體的連接可靠性，最好在去鉆污的同時，進行凹蝕處理。

經過凹蝕處理的多層板孔，不但去除了孔壁上的環氧樹脂鉆污層， 而且使內層導線在孔內凸出，確保內層導體與孔壁層得到可靠連接，大幅度提高多層板的可靠性。孔壁去樹脂鉆污的方法大致有四種，等離子、濃硫酸、鉻酸及高錳酸鉀去鉆污。高錳酸鉀去鉆污后，孔壁產生微小不平的樹脂表面，不像濃硫酸腐蝕樹脂產生光滑表面；也不像鉻酸易產生樹脂過腐蝕而使玻璃纖維凸出于孔壁，且不易產生粉紅圈。

所以目前廣泛采用高錳酸鉀氧化進行去樹脂鉆污。高錳酸鉀是一種強氧化劑，在強酸性溶液中，與還原劑作用，被還原為Mn2+；在中性和弱堿性環境中，被還原為MnO2；在OH-濃度大于2mol/L ，被還原為MnO42-。高錳酸鉀在強酸性的環境中具有很強的氧化性，但在堿性條件下氧化有機物的反應速度比在酸性條件下更快。在高溫堿性條件下，高錳酸鉀使環氧樹脂碳鏈氧化裂解，實現去除環氧樹脂鉆污的目標。其反應機理如下：4MnO4-+C —環氧樹脂+40H-= 4MnO42-+CO2↑+2H2O；

提高攪拌強度、振蕩頻率

提高攪拌強度、振蕩頻率，有利于提高孔內藥水溶液往復流動，對消除孔內氣泡、異物有明顯改善效果，并加強了孔內外溶液之間的物質交換，提高深鍍能力，防止孔內鍍銅空洞的產生。金屬化厚徑比較大的孔（通孔≥12:1 、盲孔≥1:1 ）時，提高攪拌強度、振蕩頻率對消除孔內氣泡、異物效果明顯下降。

此時，孔內外部溶液之間的物質交換主要依賴微觀離子擴散作用進行物質交換，常出現孔內鍍層薄、鍍銅空洞等缺陷。此時建議在溶脹、氧化、中和藥槽中添加超聲波振蕩，?有利于粉碎孔內氣泡、異物，加強孔內微觀離子交換速率，提高孔金屬化質量。

活化

活化的作用是在絕緣基體上吸附一層非連續的重金屬顆粒，這些重金屬具有吸附還原劑的能力， 使經過活化的基體表面具有催化還原金屬的能力，從而使化學鍍銅反應在整個催化處理過的基體表面上順利進行。從活化方法上區分，活化可分為兩種方式，一種是鰲合離子鈀活化法，另一種是一步膠體鈀活化法。目前廣泛采用的是膠體鈀活化法，與鰲合離子鈀活化法相比，活化過程中，在銅基體上不會形成鈀置換層，從根本上解決了化學鍍銅層與基體銅之間的結合力問題，并節約了大量的貴金屬鈀， 具有較好的經濟效益。由于膠體鈀活化性能非常好，消除了以往個別金屬化孔沉積不上銅的問題。

膠體鈀活化過程中，Sn2+和Pd2+在溶液中反應形成不穩定的絡合物[PdSn]2+，其自身發生歧化反應生成Pd0 和Sn2+，其反應機理為：Pd2++2Sn2+→(PdSn)2++ Sn4+ (PdSn)2+ →Pd0+Sn2+；以[Pb0]m 為膠核，活化時在孔內首先吸附Sn2+ ，被吸附的二價錫再吸附Cl-，形成[nSn2+·2(nx)Cl-]2x+吸附層，成為膠體集團。在吸附層外形成2xCl-為擴散層，所以膠團具有負電性，在水溶液中呈布朗運動，而不會聚沉。

活化處理之后在水洗時由于SnCl2 水解形成堿式錫酸鹽沉淀：SnCl2+H2O→Sn(OH)Cl +HCl；在SnCl2 沉淀的同時，連同Pd0 核一起沉積在被活化的基體表面上。影響膠體鈀活化性能的因素主要包括Sn2+/Pd2+離子濃度比值、反應時間、溶液溫度、PH 值三個方面。

Sn2+/Pd2+離子濃度比值是影響活化液活性、穩定性的直接因素，由活化機理可以看出Sn2+/Pd2+ 離子濃度比為2:1 時活化液活性、穩定性最佳；PH 過高，導致活化劑消耗量增加；PH 過低，易引起膠體鈀吸附量減少，導致電鍍空洞；溶液儲存溫度過高(高于50℃)時，容易引起溶液分解。

層壓工序

層壓工序對多層印制板的孔金屬化質量的影響主要包含以下兩個方面：

(1) 層壓材料的固化應完全：在內層板下料后進行預烘處理，層壓后進行后烘固化處理，烤料溫度控制在層壓材料Tg 值附近，烤料時間2～4 小時，有利于層壓材料的完全固化。

(2) 粉紅圈現象，提高壓合前棕化處理能力，可以有效減少粉紅圈現象。

電鍍工序

目前，電鍍工序中常出現的問題包括高厚徑比孔內外物質交換困難及電鍍的均勻性、分散性能差。

(1) 降低陰極電流密度和延長電鍍時間，提高電鍍均勻性；

(2) 提高攪拌強度、振蕩頻率，促進電鍍液在小孔中的交換，從而提高鍍液的分散性能。

采用上述措施，對鍍層的均勻性和深鍍能力起到一定改善作用，避免孔壁鍍層薄甚至鍍層空洞的產生，提高金屬化孔質量。






審核編輯：劉清