孔金属化工艺过程是印制电路板制造中最关键的一个工序。
 FPC孔金属化即SHADOW黑影工艺,黑影法分别拥有水平式及垂直式生产方式,但是由于垂直生产方式生产时间较长,不及水平式生产简单,所以极力推荐黑影水平输送生产方式,以取代现时传统沉铜流程。黑影法最主要利用石墨作为导电物体。由于石墨分子结构中,有大量游离电子,因此石墨导电性能比一般碳黑化为高。而电镀速度与涂层导电性能是成正比例,所以涂层导电性能越高,电镀速度越快
SHADOW与Blackhole在工艺上其中三个个不同地方是:1)Blackhole要过两次,SHADOW一次即可;2)SHADOW有专利定影剂(Fixer);3)SHADOW使用GRAPHITE作导电物质,而BLACKHOLE使用碳黑;由于以上不同,所以可以考虑:1)为什么要过两次BLACKHOLE,而非一次?早期BLACKHOLE也是采用一次,后来改为两次。2)SHADOW采用定影剂来控制沉积在HOLEWALL上石墨厚度,而BLACKHOLE是采用风刀(AIR KNIFE)来控制沉积在孔壁上碳厚度,两者优劣不辨自明; 3)碳黑和石墨导电度差异是显而易见;当沉积在孔壁上碳黑厚度太厚时,就会带来孔壁分离问题,导致孔壁信赖度有问题,特别是做Multilayer时,问题更甚。
    碳结晶体结构为 SP³,石墨结晶体结构为SP²,所以石墨存在更多游离p电子,自然导电度也就更优。当然,在Particle Size方面确实SHADOW比BLACKHOLE要大,BLACKHOLE为50~100 nm,SHADOW为0.6um,但石墨为片状结晶,0.6um为其宽度尺寸,其厚度为宽度1/15即0.04um;所以在HOLEWALLcoverage方面SHADOW能达到很好覆盖效果。另外,BLACKHOLE为溶液,SHADOW COLLOID为胶体,后者对铜离子污染容忍度较大,前者对铜离子及其它正电离子污染较敏感,这样BLACKHOLEParticle Size就容易超出100nm,这时工艺就难以控制。
    黑影流程化学剂种类:
    (1) 清洁/整孔剂 (Cleaner/Conditioner)
    清洁/整孔剂是一种微碱性液体,主要功用是用来清洁孔壁表面以及作为一种整孔剂(Conditioner)调节玻璃纤维及环氧树脂表面适合导电胶体拥有足够吸附力。
    (2) 黑影剂 (Conductive Colloid)
    黑影剂是一种微碱性液体,成份含有独特添加剂及导电胶状物质,使孔壁上形成导电层。
    (3) 定影剂 (Fixer)
    除去孔壁上多余黑影剂,使黑影导电层更能平均分布于孔壁上。
    (4) 微蚀剂 (Micro-Etch)
    微蚀剂主要成份是过硫酸钠和硫酸。微蚀剂主要作用是透过侧蚀作用,除去铜面上黑影。由于树脂及玻璃纤维是惰性,所以微蚀剂不能够除去板料上黑影。
    (5) 防氧化剂 (Anti-Tarnish)
    防氧化剂是微酸液体,用途为保护铜面,使它不致容易氧化。
为此,就必须对基板的铜表面与孔内表面状态进行认真的检查。
    (一)检查项目
    1,表面状态是否良好。无划伤、无压痕、无针孔、无油污等;
    2,检查孔内表面状态应保持均匀呈微粗糙,无毛刺、无螺旋装、无切屑留物等;
    3,沉铜液的化学分析,确定补加量;
    4,将化学沉铜液进行循环处理,保持溶液的化学成份的均匀性;
    5,随时监测溶液内温度,保持在工艺范围以内变化。
    (二)孔金属化质量控制
    1,沉铜液的质量和工艺参数的确定及控制范围并做好记录;
    2,孔化前的前处理溶液的监控及处理质量状态分析;
    3,确保沉铜的高质量,应建议采用搅拌(振动)加循环过滤工艺方法;
    4,严格控制化学沉铜过程工艺参数的监控(包括PH、温度、时间、溶液主要成份);
    5,采用背光试验工艺方法检查,参考透光程度图像(分为10级),来判定沉铜效时和沉铜层质量;
    6.经加厚镀铜后,应按工艺要求作金相剖切试验。待续。。