沉铜讲义
一、 沉铜目的
沉铜的目的是使孔壁上通过化学反应而沉积一层0.3um-0.5um 的铜，使孔壁具有导电性，通常也称作化学镀铜、孔化。
二、 沉铜原理
络合铜离子（Cu 2+-L ）得到电子而被还原为金属铜；通常是利用甲醛在强碱性环境中所具有的还原性并在Pd
Cu
2+
Cu 2+＋2HCHO ＋40H Cu ＋O - 三、 工艺流程
去毛刺→膨胀→去钻污→三级水洗→中和→二级水洗→除油调整→三级水洗→微蚀
→二级水洗→预浸→活化→二级水洗→加速→二级水洗→沉铜→二级水洗→板面电镀→幼磨→铜检
四、 工艺简介
1． 去毛刺
由于钻孔时的板面会因钻头上升和下降时产生的毛刺（披锋），若不将其除去会影响金属化孔的质量和成品的外观，所用的方法为：用含碳化硅磨料的尼龙棍刷洗，再用高压水冲洗孔壁，冲洗附在孔壁上大部分的微粒和刷下的铜屑。
2． 膨胀
因履铜板基材树脂为高分子化合物，分子间结合力很强，为了使钻污树脂被有效地除去，通过膨胀处理使其分解为小分子单体。
3． 除胶（去钻污）
使孔壁环氧树脂表面产生微观上的粗糙，以提高孔壁与化学铜之间的接合力，并可提高孔壁对活化液的吸附量，其原理是利用KMnO 4在碱性环境听强氧化性将孔壁表
面树脂氧化：
C（树脂）＋2KMnO4→2MnO2＋CO2↑＋2KOH （副）1. 4KMnO4＋4KOH→4K2MnO4＋2H2O＋O2↑
(再生)2. 3K2MnO4＋2 H2
2KMnO4＋MnO2+4KOH
若K2MnO4含量过高，会影响KMnO4去钻污效果，固此在槽中用电极使生成的K2MnO4再生为KMnO4。
4．中和
经碱性KMnO4处理后的板经三级水洗后能洗去附在板面和孔内大部分的KMnO4，但对于后工序的影响也很大（KMnO4有很强的氧化性，和处理液本身为强碱性），必须用具酸性和还原的中和剂处理，在生产中通常用草酸作中和还原处理（H2C2O4）反应：
2MnO4-＋H2C2O4＋16H+→Mn2++10CO2↑＋8H2O
MnO2+＋C2O4-＋4H+→Mn2++CO2↑＋2H2O
有时为了对孔壁上的玻璃纤维进行蚀刻和粗化作用，在中和槽中加入(氟化氢铵) NH4HF+H2SO4作为玻璃蚀刻剂。
5．除油、调整处理
化学镀铜时，在孔壁和铜箔表面同时发生化学镀铜反应，若孔壁和铜箔表面有油污，指纹或氧化层会影响化学铜与基铜之间的结合力；同时直接影响到微蚀的效果，随之而来的是化铜与基铜的结合差，甚至沉积不上铜，所以必须进行除油处理，调整处理是为了调整孔壁基材表面因钻孔而附着的负电荷，由于此负电荷的存在，会影响对催化剂胶体钯的吸附，生产中通常用阳离子型表面活性剂作为调整剂。
6．微蚀刻处理
微蚀刻处理也叫粗化或弱腐蚀，通过此作用在铜基体上蚀刻0.8-3um的铜，并使铜面在微观上表现为凸凹不平的粗糙面，一方面可以使基体铜吸附更多的活化钯胶体，另一主要作用是提高基铜与化学铜的结合力。微蚀按照不同的微蚀剂，常有双氧水，NPS、（NH4）2S2O8等种类，它们都是在约2-5%的H2SO4环境中与铜作用达到微蚀
目的，因微蚀量微蚀量与微蚀液浓度，温度和时间及Cu2+含量有很大关系，微蚀控制：
Cu2+＜25g/l
T：常温（28℃）
时间：1-2.5min
7．预浸处理
若生产中的板不经过预浸处理而直接进入活化缸，活化缸会因为板面所附着的水，使活化液的PH值发生变化，活化液的有效成份发生水解，影响活化效果，预浸液的组成为活化液的一部分，所以预浸液会因活化液的不同而异。
8．活化处理
活化的作用是在绝缘的基体上（特别是孔壁）吸附一层具有催化能力的金属，使经过活化的基体表面具有催化还原金属的能力。活化液的有效成份为Sn2+、Pd2+等胶体离子，在活化液中发生如下反应：
Pd2++2Sn2+ →［PdSn2］2+→Pd0+Sn4++Sn2+
当完成活化处理后进入水洗缸，Sn2+会和活化液中Cl和水发生：
SnCl2+H2O→SnOHCl↓+HCl
在SnCl2沉淀的同时，连同Pd0核一起沉积在被活化的基体表面。
9．加速处理
活化之后在基体表面上吸附的是以金属钯为核心的胶团，在胶团的周围包围着碱式锡酸盐，而真正起催化作用的钯并没有充分露出，所以在化学沉铜前除去一部分包在钯核周围的锡化合物使钯核露出，以增强钯的活性，也增加了基体化铜的结合力，加速液浓度太高，处理时间过长会使基体表面的钯脱落，造成孔无铜等问题，所以加速处理应作适当控制。
10．化学沉铜
经过以上处理的印制板进入沉铜液，沉铜液中Cu2+与还原剂在催化剂金属钯的作用下发生氧化还原反应，在基体表面沉积一层0.3-0.5um的薄铜，使本身绝缘的孔壁产生导电性，使后续的板面电镀和图形电镀得以顺利进行。
（1）化学沉铜液的成份：
铜盐：CuSO4·5H2O 5-15g/l
还原剂：HCHO 2.5-5g/l
PH调节剂：NaOH 7-10g/l
络合剂：适量
（2）反应机理
络合的铜离子(Cu2+-L)在碱性环境中得到电子被还原为Cu
Cu2+-L+2e→Cu+L ……①
化学沉铜与电镀在本质上的差别是化学沉铜的电子由还原剂甲醛提供，而电镀铜时则
2H
H+4OH-→2H
O-
+2H2↑
+2e……②
由①②反应得到化学沉铜反应机理：
Cu
2++2HCHO+4OH- -+2H
2
O+H2↑
（3）化学沉铜液条件
①化学沉铜液为强碱性，甲醛的还原能力取决于沉铜液的碱性强弱，即NaOH
的含量。
②化学沉铜液中由于有Cu2+与OH-的共存，为了防止Cu（OH）2沉淀的形成，
络合剂必不可少，为Cu2+浓度的1-1.5倍即可。
③保证沉铜液中有足够且适量的还原剂。
④只有在催化剂（Pd、Cu）的存在下才能沉积出Cu。
（4）化学沉铜液中其它反应
在加有甲醛的沉铜液中，无论使用与否会存在以下反应：
①2Cu2++H H+5OH-→Cu2O+H—O-+2H2O
Cu2O+H2O 2Cu2++2OH
生成的Cu2+歧化反应:
2Cu+→Cu+Cu2+
