黑孔化直接电镀工艺技术(一)
一、概述黑孔化直接电镀的出现对传统的PTH是个挑战，它最大特点就是替代传统的化学镀铜工艺，利用物理作用形成的导电膜就可以直接转入电镀。从效率观点分析，由于其构成的工艺程序简化，减少了控制因素，与传统PTH制造程序相比较，使用药品数量减少，生产周期大大缩短，因此生产效率大幅度提高，同时污水处理费用减少，使印制电路板制造的总成本降低。二、黑孔化直接电镀的特点 1.黑孔化液不含有传统的化学镀铜成分，取消甲醛和危害生态环境的化学物质如EDTA、NTA、EDTP等在配方中使用，属于环保型产品。 2.工艺流程简化，黑孔化制程只需12分钟，代替了极薄而难以控制的中间层（化学镀铜层），从而改善电镀铜的附着力，提高了PCB/FPC孔金属化的可靠性。 3.溶液的分析、维护和管理使用程序大幅度简化。 4.与传统的PTH相比，操作便捷，生产周期短，废物处理费用减少，从而降低了生产的总成本。 5.提供了一种新的工艺流程 —— 选择性直接电镀。三、黑孔化直接电镀技术3.1 黑孔化原理 它是将精细的石墨和碳黑粉浸涂在孔壁上形成导电层，然后进行直接电镀。它的关键技术就是黑孔溶液成分的构成。首先将精细的石墨和碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，利用溶液内的表面活性剂使溶液中均匀分布的石墨和碳黑颗粒保持稳定，同时具有良好的润湿性能，使石墨和碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。3.2 构成成分黑孔化溶液主要有精细的石墨和碳黑粉（颗粒直径为0.2-0.3μm）、液体分散介质即去离子水和表面活性剂等组成。3.3 各种成分的作用 （1）石墨和碳黑粉：它是构成黑孔化溶液的主要部分，起到导电作用。 （2）液体分散介质：是用于分散石墨和碳黑粉的高纯度去离子水。 （3）表面活性剂：主要作用是增进石墨和碳黑悬浮液的稳定性和润湿性能。 （4）工艺条件：PH值：9.5—10.5，使用温度：25-32度。 （5）最佳处理面积：300-600 c㎡/克。3.4 黑孔化溶液的成分的选择与调整 （1）使用的表面活性剂，无论是阳离子、阴离子和非离子表面活性剂均可使用，但必须是可溶的、稳定的和能与其他成分形成均匀的液体。 （2）为提高黑孔化液的稳定性，最好采用氢氧化钾或试剂氨水调节溶液的PH值。 （3）用去离子水作为黑孔化溶液的分散介质。3.5 黑孔化工艺流程和工艺说明 （1）清洁整孔处理 水清洗 黑孔化处理 干燥 微蚀处理水清洗 电镀铜 （2）工艺说明 清洁整孔处理：黑孔化溶液内石墨和碳黑带有负电荷，和钻孔后的孔壁树脂表面所带负电荷相排斥，不能静电吸附，直接影响石墨碳黑的吸附效果。通过调整剂所带正电荷的调节，可以中和树脂表面所带的负电荷甚至还能赋予孔壁树脂正电荷，以便于吸附石墨和碳黑。 水清洗：清洗孔内和表面多余的残留液。 黑孔化处理：通过物理吸附作用，使孔壁基材的表面吸附一层均匀细致的石墨碳黑导电层。 水清洗：清洗孔内和表面多余的残留液。 干燥：为除去吸附层所含水分，可采用短时间高温和长时间的低温处理，以增进石墨碳黑与孔壁基材表面之间的附着力。 微蚀处理：首先用碱金属硼盐溶液处理，使石墨和碳黑层呈现微溶胀、，生成微孔通道。这是因为在黑孔化过程中，石墨碳黑不仅被吸附在孔壁上，而且也吸附在内层铜环及基板的表面铜层上，为确保电镀铜与基体铜有良好的结合，必须将铜上的石墨碳黑除去。为此只有石墨和碳黑层生成微孔通道，才能被蚀刻液除去。因蚀刻液通过石墨和碳黑层生成的微孔通道浸蚀到铜层，并使铜面微蚀掉1-2μm左右，使铜上的石墨碳黑因无立足之处而被除掉，而孔壁非导体基材上的石墨和碳黑保持原来的状态，为直接电镀提供良好的导电层。 检查：用检孔镜或体视显微镜检查孔内表面涂覆是否完整、均匀。 电镀铜：带电入槽，并采用冲击电流，确保导电镀层全部被覆盖。最近美诺电化有限公司推出印制电路板黑孔化工艺新方法，见表1所示：
表1 挠性板(多层)直接电镀工艺规范
工序
号
工序名称
使用溶液
工艺条件
备注
成分
含量（g/L）
温度（℃）
时间（分）
1
消除应力
60~75
120~240
丙酮
（75%）
30
丙酮25%
体积比
2
化学除油
擦拭
3
流动水清洗
4
除钻污
碱性高锰酸钾
4—5%
（重量比）
室温
3-5
试用法
等离子处理法
5
清洁/调整
MN-715A
去离子水
10%（v/v）
90%（v/v）
60-66
1.5
6
7
去离子水洗
8
冷风干
9
黑孔化溶液
MN-701A
100%（比重1.01-1.03）PH值9.5-10.5
固形分2.8-3.2%
25~32
1.5~3
最佳2分钟
10
热风干
11
微蚀
MN-726A
室温或
25-35
1.5~2
12
流动清水洗
13
14
酸性电镀铜
