Compact CP直接电镀制程实例
1)Compact CP直接电镀制程实例的工艺流程和主要操作参数(水平式)
高分子导电膜技术中使用了吡咯(一种有毒的有机物质),适合水平式设备应用。下面表4-3中提供的Uniplate ComPsct CP一种商业的水平式生产设备的名称)具体流程。

从上表可见,导电高分子膜形成的工艺有4步(1-4),在全湿法过程中可以电镀Cu结束,也可以到第4步水洗之后转架或干燥。
2)各工位的作用和导电膜形成机理
1 Compact CP微蚀剂
它有两种作用:清洁电路板Cu表面和多层板孔壁的内层Cu环表面,同时除去钻孔产生的钻污。
2 Compact CP碱性调整剂
这是由超声增强的工艺步骤,具有三种作用:
·除去树脂残渣和碎屑。
·为下面第3步处理树脂均匀有效。
·调整玻璃纤维。
3 Compact CP粘合促进剂
这是特别安排的粘合促进剂,它是一种碱性高锰酸钾溶液,有三种作用:
·去钻污,同时轻微粗化环氧孔壁表面;
·在树脂和玻璃纤维(不在Cu表面)上选择性地产生约11xm厚度的MnO2吸附层(见图6-5a,b,c);
·MnO2作为后面的导体聚合物氧化的电子接受体,而自身被还原。
4 Compact CP聚合物(高分子)的形成
在本工位中形成导电聚合物,成为本革新工艺流程的心脏。它相当于完成传统PTH工艺流程中的活化(或催化),还原(或加速)和化学镀Cu等三个工位。导电聚合物究竟是怎样产生的呢?根据研究证明,单体有机化合物形成导电聚合物的先决条件是,它必须具有下列特性;
·有共轭双键,
·有聚合能力。
只是在这步,单体有机化合物吡咯在酸性介质中同MnO2反应产生聚合并呈现导电能力。反应发生时,MnO2完全转变成可溶于水的二价锰化合物,并从表面除去,不留残余。电子扫描图4-5中(d)证实了这点。
更深入地讲,在一种酸性介质中,这种单体化合物的电子转移到MnO2上,自身发生了聚合,借助它的共轭双键形成极性高分子(见图4-6)。在这种高分子的导电带中,电子可以在电场方向上移动形成电流。这一特性正是印制板应用所希望的。图4-7表明这一过程。
在图4-5中:
(a):KMnO4处理后树脂表面存在Mn的谱线;
(b):KMnO4处理后玻璃纤维上存在Mn谱线;
(c):KMnO4处理后内层Cu环上无Mn的谱线;
(d)树脂上产生导电膜之后无Mn的谱线。
图4-7当导电性高分子膜,接受到外加的电压时,由上半图可知,其“右环”中左侧之双链(即电子对)逐一向左侧依次跳动,形成下半图双链之新位置。此种“电子对”向左的“跳动”,等于是正电荷- 向右的移动,也就等于是从外电源的正极有“电流”(即正电荷)流向负极了。
5 Compact CP铜清洁剂
应用Cu清洁剂完成酸浸作用。在电子显微镜检查金相切片,没有发现内层Cu和通孔镀层之间的交界面。甚至通过微蚀也如此。图4-8是它的金相照片。
6 Compact CP酸性Cu
在这一步,Cu直接电沉积到聚合物薄层上以及基材的Cu上。这个过程开始,施加的电流密度与板厚孔径比有关,从0.5-5A/dm2的范围内选用。电镀2分钟就能在树脂和玻璃纤维上均匀的电镀Cu层。
3)Compact CP过程的监控
采用Atotch的水平式设备UniPlate Compact CP可以实现完全的自动监控。对碱性促进剂采用Oxamat P设备再生并控制MnO4-与MnO4 2-的比例。导电聚合物槽液的PH保持2.2+-0.2(用玻璃电极测量)。在Compact CP导电聚合物产生槽采用光度方法监视并执行自动添加以维持单体有机物的浓度。自动添加的根据是板子产量。
当然,所有的自动监控和自动添加系统均少不了化学分析或实验室分析的配合。
4)Compact CP制程的优点。
1 选择性强
·只在树脂和玻璃纤维上形成聚合物。
·Cu表面没有聚合物,特别有利于电镀Cu与基体Cu的结合。
2 良好的环境
·没有络合剂
·没有有机溶剂
·没有甲醛
3 Compact 工艺操作性好
·导体层的形成和固着是在一步操作中完成。
·所有各个工艺步骤的处理时间短。
·在水平生产线上得到理想的应用。
4 工艺过程的监测简化
·应用Oxamat P再生和控制MnO4-/MnO4 2-的比例
·自动光度监测Compact CP导电聚合物溶液的单位浓度。
5)Compact CP与减成法的各种工艺的配合
在前面的工艺流程图(见表4-3),是一种水平式的全湿法加工过程,可以完成包括加厚Cu到25-35μm的全板镀。也可以完成象传统PTH垂直设备那样的一次镀Cu(2.5-12μm)作为本流程的结束。然后去贴干膜图象转移,再进行图形电镀。
其实,在形成导电高分子膜之后,可以干燥,作为结束。然后直接制作图形,进行完全的图形电镀。
以作成导电高分子膜结束,在潮湿条件下转架。在垂直设备上进行一次镀Cu或全板镀Cu至25-35μm的全厚度,然后进行正像酸性蚀刻产生电路图形。
因此,Compact CP工艺与Neopact工艺一样能够适应减成法制造PCB的后续工艺的要求。
6)Compact CP导电高子膜的质量检验
背光试验是Compact CP高质量的保证。背光试验表明,在电镀约2μm之后,树脂和玻璃纤维已被电镀Cu层均匀地覆盖。这也证明玻璃纤维已被聚合物覆盖。这种试验是进行下一步加工状态的中间检验的好方法。
实践证明,在2A/dm2的电流密度下电镀- 分钟时,进行孔壁背光试验,已完全看不见针孔了。
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