【技術(shù)】剛?cè)嵝跃€路板必知的鉆污及凹蝕技術(shù)！

去鉆污及凹蝕是剛-撓印制電路板數(shù)控鉆孔后，化學(xué)鍍銅或者直接電鍍銅前的一個(gè)重要工序，要想剛撓印制電路板實(shí)現(xiàn)可靠電氣互連，就必須結(jié)合剛撓印制電路板其特殊的材料構(gòu)成，針對(duì)其主體材料聚酰亞胺和丙烯酸不耐強(qiáng)堿性的特性，選用合適的去鉆污及凹蝕技術(shù)。剛撓印制電路板去鉆污及凹蝕技術(shù)分濕法技術(shù)和干法技術(shù)兩種，下面就這兩種技術(shù)與各位同行進(jìn)行共同探討。

剛撓印制電路板濕法去鉆污及凹蝕技術(shù)由以下三個(gè)步驟組成：

1、膨松（也叫溶脹處理）。利用醇醚類膨松藥水軟化孔壁基材，破壞高分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而增加可被氧化之表面積，以使其氧化作用容易進(jìn)行，一般使用丁基卡必醇使孔壁基材溶脹。

2、氧化。目的是清潔孔壁并調(diào)整孔壁電荷，目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)用三種方式。

（1）濃硫酸法：由于濃硫酸具有強(qiáng)的氧化性和吸水性，能將絕大部分樹脂碳化并形成溶于水的烷基磺化物而去除，反應(yīng)式如下：CmH2nOn+H2SO4--mC+nH2O除孔壁樹脂鉆污的效果與濃硫酸的濃度、處理時(shí)間和溶液的溫度有關(guān)。

用于除鉆污的濃硫酸的濃度不得低于86%，室溫下20-40秒，如果要凹蝕，應(yīng)適當(dāng)提高溶液溫度和延長(zhǎng)處理時(shí)間。濃硫酸只對(duì)樹脂起作用，對(duì)玻璃纖維無效，采用濃硫酸凹蝕孔壁后，孔壁會(huì)有玻璃纖維頭突出，需用氟化物（如氟化氫銨或者氫氟酸）處理。采用氟化物處理突出的玻璃纖維頭時(shí)，也應(yīng)該控制工藝條件，防止因玻璃纖維過腐蝕造成芯吸作用，一般工藝過程如下：

H2SO4：10%

NH4HF2：5-10g/l

溫度：30℃ 時(shí)間：3-5分鐘

按照此方法對(duì)打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕，然后對(duì)孔進(jìn)行金屬化，通過金相分析，發(fā)現(xiàn)內(nèi)層鉆污根本沒去徹底，導(dǎo)致銅層與孔壁附著力低下，為此在金相分析做熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)時(shí)（288℃，10±1秒），孔壁銅層脫落而導(dǎo)致內(nèi)層斷路。

況且，氟化氫銨或者氫氟酸有巨毒，廢水處理很困難。更主要的是聚酰亞胺在濃硫酸中呈惰性，所以此方法不適應(yīng)剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕。

（2）鉻酸法：由于鉻酸具有強(qiáng)烈的氧化性，其浸蝕能力強(qiáng)，所以它能使孔壁高分子物質(zhì)長(zhǎng)鏈斷開，并發(fā)生氧化、磺化作用，于表面生成較多的親水性基團(tuán)，如羰基（-C=O）、羥基（-OH）、磺酸基（-SO3H）等，從而提高其親水性，調(diào)整孔壁電荷，并達(dá)到去除孔壁鉆污和凹蝕的目的。一般工藝配方如下：

鉻酐CrO3 : 400 g/l

硫酸H2SO4 ：350 g/l

溫度：50-60℃ 時(shí)間：10-15min

按照此方法對(duì)打孔以后的剛-撓印制電路板去鉆污及凹蝕，然后對(duì)孔進(jìn)行金屬化，對(duì)金屬化孔進(jìn)行了金相分析和熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，結(jié)果完全符合GJB962A-32標(biāo)準(zhǔn)。   

所以，鉻酸法也適應(yīng)于剛-撓印制電路板的去鉆污及凹蝕，針對(duì)小企業(yè)而言，該方法的確非常適合，簡(jiǎn)單易操作，更主要的是成本，但該方法唯一的遺憾是存在有毒物質(zhì)鉻酐。

（3）堿性高錳酸鉀法：目前，很多PCB廠家由于缺少專業(yè)的工藝，仍然沿襲剛性多層印制電路板去鉆污及凹蝕技術(shù)--堿性高錳酸鉀技術(shù)來處理剛-撓印制電路板，通過該方法去除樹脂鉆污后，同時(shí)能蝕刻樹脂表面使其表面產(chǎn)生細(xì)小凸凹不平的小坑，以便提高孔壁鍍層與基體的結(jié)合力。

在高溫高堿的環(huán)境下，利用高錳酸鉀氧化除去溶脹的樹脂鉆污，該體系對(duì)于一般的剛性多層板很湊效，但對(duì)于剛-撓印制電路板不適應(yīng)，因?yàn)閯?撓印制電路板的主體絕緣基材聚酰亞胺不耐堿性，在堿性溶液中要溶脹甚至少部分溶解，更何況是高溫高堿的環(huán)境。如果采用此方法，即使當(dāng)時(shí)剛-撓印制電路板沒報(bào)廢，也為以后采用該剛-撓印制電路板的設(shè)備的可靠性大打折扣。

3、中和。經(jīng)過氧化處理后的基材必須經(jīng)清洗干凈，防止污染后道工序的活化溶液，為此必須經(jīng)過中和還原工序，根據(jù)氧化方式的不同選用不同的中和還原溶液。

目前，國(guó)內(nèi)外流行的干法是等離子體去鉆污及凹蝕技術(shù)。等離子體用于剛-撓印制電路板的生產(chǎn)，主要是對(duì)孔壁去鉆污和對(duì)孔壁表面改性。其反應(yīng)可看著是高度活化狀態(tài)的等離子體與孔壁高分子材料和玻璃纖維發(fā)生的氣、固相化學(xué)反應(yīng),生成的氣體產(chǎn)物和部分未發(fā)生反應(yīng)的粒子被真空泵抽走的過程,是一個(gè)動(dòng)態(tài)的化學(xué)反應(yīng)平衡過程.根據(jù)剛撓印制電路板所用的高分子材料通常選用N2、O2、CF4氣體作為原始?xì)怏w.其中N2起到清潔真空和預(yù)熱的作用。

O2+CF4混合氣體的等離子體化學(xué)反應(yīng)示意式為:

O2+CF4O+OF+CO+COF+F+e-+…….

【等離子體】

由于電場(chǎng)加速使其成為高活性粒子而碰撞O和F粒子而產(chǎn)生高活性的氧自由基和氟自由基等,與高分子材料反應(yīng)如下:

［C、H、O、N］+［O+OF+CF3+CO+F+…］ CO2+HF+H2O+NO2+……

等離子體與玻璃纖維的反應(yīng)為:

SiO2+［O+OF+CF3+CO+F+…］SiF4+CO2+CaL

至此，實(shí)現(xiàn)了剛撓印制電路板的等離子體處理。

值得注意的是原子狀態(tài)的O與C-H和C=C發(fā)生羰基化反應(yīng)而使高分子鍵上增加了極性基團(tuán)，使高分子材料表面的親水性得到改善。

O2+CF4等離子體處理過的剛-撓印制電路板，再用 O2等離子體處理，不但可以使孔壁潤(rùn)濕性（親水性）得到改善，同時(shí)可以去除反應(yīng)。結(jié)束后的沉積物和反應(yīng)不完全的中途產(chǎn)物。用等離子體技術(shù)去鉆污及凹蝕的方法處理剛-撓印制電路板并且經(jīng)過直接電鍍以后，對(duì)金屬化孔進(jìn)行了金相分析和熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)，結(jié)果完全符合GJB962A-32標(biāo)準(zhǔn)。

不管是干法還是濕法，如果針對(duì)體系主體材料的特性，選擇合適的方法，都可以達(dá)到剛撓互連母板去鉆污及凹蝕刻的目的。