張 岑

（重慶房地產(chǎn)職業(yè)學院，重慶401331）

0 前言

微孔金屬化是電子器件制造中的重要工序。不論是導電微孔還是非導電微孔，均可借助金屬化工藝實現(xiàn)導通互連［1-2］。金屬化的工藝效果對電子器件的導通狀況與可靠性有著重要影響［3-4］。

本文選取布排有微孔的印制線路板作為研究對象。為了獲得理想的工藝效果，協(xié)同采用化學鍍銅工藝和電鍍銅工藝實施印制線路板的微孔金屬化，并開展相關測試分析。

1 試驗

化學鍍銅的目的是預鍍薄銅膜層，為后續(xù)的電鍍銅創(chuàng)造條件。電鍍銅則用以加厚鍍層，使金屬化微孔滿足應用要求。

化學鍍銅前，印制線路板依次經(jīng)浸酸活化、清洗和干燥處理。

化學鍍銅使用以次磷酸鈉為還原劑的鍍液，其配方為：五水合硫酸銅10g／L，次磷酸鈉25g／L，檸檬酸 鈉10 g／L，硫 酸 鎳1 g／L，亞 鐵 氯 化 鉀10 mg／L。用氫氧化鈉溶液或硫酸溶液調(diào)節(jié)鍍液的pH值在8.0～10.0范圍內(nèi)。化學鍍銅過程中，保持鍍液溫度約為70℃，并進行適度攪拌。

電鍍銅使用酸性硫酸鹽型鍍液，其配方為：五水合硫酸銅80g／L，硫酸200g／L，鹽酸60mg／L，添加劑0.1g／L。電鍍銅過程中，保持鍍液溫度約為30℃，并持續(xù)加載超聲波振蕩，以促進微孔內(nèi)外反應物質(zhì)的傳輸與交換。

2 結果與討論

2.1 金屬化微孔的形貌

圖1為金屬化微孔的正面形貌和壁面形貌。由圖1可知：鍍銅層牢固貼覆于印制線路板的微孔壁面，表面平整，微觀結構致密，未出現(xiàn)明顯的漏鍍情況。電鍍銅層的側(cè)向擴展延伸生長能力優(yōu)于化學鍍銅層的，因而可以彌補化學鍍銅過程中局部微小區(qū)域漏鍍的缺陷［5］。對金屬化微孔而言，鍍銅層均勻連續(xù)、結構致密、與微孔壁面牢固結合，是實現(xiàn)印制線路板各層間及附帶安裝的電子元器件間導通互連的前提。

圖1 金屬化微孔的形貌

圖2為不同電鍍銅時間下金屬化微孔的壁面形貌。由圖2可知：隨著電鍍銅時間的延長，微孔壁面鍍銅層的形貌變得粗糙，組織結構也變得疏松。

圖2 不同電鍍銅時間下金屬化微孔的壁面形貌

2.2 金屬化微孔的電阻率

金屬化微孔的電阻率是衡量印制線路板質(zhì)量的重要參數(shù)。電阻率測試是評定金屬化微孔導通狀況的直接方法。對于金屬化微孔而言，壁面鍍銅層的厚度是影響其電阻率的主要因素。而鍍銅層的電阻率則與密度、純度、晶界密度和組織致密程度等密切關聯(lián)［6］。

圖3 為金屬化微孔壁面鍍銅層的能譜分析結果。由圖3可知：鍍銅層的成分為典型的單質(zhì)銅，其中無雜質(zhì)的存在。此外，X 射線衍射分析結果也可證實鍍銅層的純度。衍射圖譜中未出現(xiàn)除銅元素之外的其他金屬元素或銅化合物、銅氧化物等所呈現(xiàn)的衍射峰。

圖3 金屬化微孔壁面鍍銅層的能譜分析結果

據(jù)此推知，經(jīng)化學鍍銅薄膜層、電鍍銅加厚的金屬化微孔，其電阻率取決于壁面鍍銅層的厚度及其晶界密度和組織致密程度。電阻率測定結果，如圖4所示。由圖4可知：隨著壁面鍍銅層厚度的增加，金屬化微孔的電阻率呈現(xiàn)降低的趨勢。雖然較低的電阻率有利于獲得理想的導通狀況，并且提高印制線路板金屬化微孔的可靠性，但較厚的鍍層也意味著更長的施鍍時間，增加了施鍍工藝的控制難度。因此，應結合工藝實際合理設定施鍍時間，調(diào)控金屬化微孔壁面鍍銅層的厚度。

圖4 金屬化微孔的電阻率

3 結論

協(xié)同采用化學鍍銅工藝和電鍍銅工藝實施印制線路板微孔金屬化，并開展相關測試分析。得出結論：依次經(jīng)化學鍍銅薄膜層和電鍍銅加厚處理，印制線路板金屬化微孔壁面貼覆平整致密、均勻連續(xù)的鍍銅層。致密連續(xù)且電阻率理想的鍍銅層，確保金屬化微孔的可靠性，實現(xiàn)印制線路板層間導通互連。

［1］肖云順.孔金屬化電鍍工藝技術與品質(zhì)管控［J］.印制電路信息，2009（12）：33-37.

［2］李亞冰，王雙元，王為.印制線路板微孔鍍銅研究現(xiàn)狀［J］.電鍍與精飾，2007，29（1）：32-36.

［3］李瑛.微波印制電路板埋銅散熱技術和工藝研究［D］.西安：電子科技大學，2013.

［4］鄭雅杰，龔竹青，陳白珍，等.印制電路板孔金屬化及其工藝改進途徑［J］.材料導報，2003，17（4）：11-13.

［5］劉璐.印制線路板微孔鍍銅能力的研究［J］.印制電路信息，2010（S1）：146-151.

［6］霍栓成.鍍銅［M］.北京：化學工業(yè)出版，2007.